SU1573514A1 - Тиристорный преобразователь с принудительной коммутацией - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в электроподвижном составе переменного тока. Целью изобретени   вл етс  снижение установленной мощности оборудовани  за счет более эффективного использовани  конденсаторов. Устройство содержит трехобмоточный трансформатор 1, к вторичным обмоткам 7 и 8 которого подключены основные тиристоры 3-6, 9-12 и 19-22, обеспечивающие возможность двухзонного регулировани  выпр мленного напр жени . Конденсаторы 13 и 14 обеспечивают коммутацию основных тиристоров, а зар дные тиристоры 15-18 - зар д этих конденсаторов. Благодар  соответствующему включению зар дных тиристоров и соответствующему алгоритму их работы требуема  емкость конденсаторов уменьшаетс  в 4 раза. 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в системах питани  как коллекторных, так и бесколлекторных т говых двигателей электродвигательного состава переменного тока.

Целью изобретени   вл етс  снижение установленной мощности оборудовани  за счет более эффективного использовани  коммутирующих конденсаторов .

На фиг.1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг,2 - диаграммы напр жений и токов и диаграммы проводимости тиристоров; на фиг.З - схема блока управлени ; на фиг.4 временные диаграммы, по сн ющие его работу.

Преобразователь (фиг.1) содержит т говый трехобмоточный трансформатор 1, первична  обмотка которого через токосъемник 2 подключена к контактной сети переменного тока, две параллельно включенные цепочки попарно согласно последовательно соединенных основных тиристоров 3, 4 и 5, 6, катодами и анодами подсоединенные соответственно к концу 7 и началу 8 вторичной обмотки трансформатора 1, две параллельно включенные цепочки попарно согласно последовательно соединенных основных тиристосд

&о

ел

ров 9, 10 и 11, 12, катодами и анодами подсоединенные соответственно к началу 7 и концу 8 обмотки, коммутирующие конденсаторы 13 и 14, под- соединенные каждый между общими точками соединени  тиристоров двух це- плчек 3, 4 и 9, 10 и соответственно 5, 6 и 11, 12, зар дные тиристоры 15...18, шунтирующие в обратном на- ,правлении основные тиристоры 4, 10, |5, 11 соответственно, две цепочки попарно встречно последовательно соединенных основных тиристоров 19, 20 и 21, 22, подсоединенных анодами и катодами соответственно к выводам обмоток 7 и 8, а общими точками соединени  катодов и общими точками соединени  анодов подключенные к нагрузке 23, состо щей из цепочки последо- вательно соединенных сглаживающего реактора 24 и т гового двигател  25 посто нного тока с независимой обмоткой возбуждени  (не показана). Блок 26 обеспечивает управление пре- образователем.

Согласно диаграмм на фиг.2 тиристоры 3...6, 9...12 и 15...18 имеют фиксированные относительно начала положительного и отрицательного полупе риода питающего напр жени  интервалы проводимости, тиристоры 19...21 - регулируемые по фазе интервалы проводимости , причем на диаграммах фиг.2 показан случай, когда фазовое положение этих интервалов соответствует максимальному выходному напр жению преобразовател .

I

Блок 26 управлени  (фиг.З) со-

держит синхронизатор 27, на вход которого поступает синхронизирующее напр жение U, пропорциональное напр жению питани , и выход которого подсоединен к первому входу фазосме- щающего устройства (ФСУ) 28, а также к входу формировател  29 импульсов по заднему фронту и входу формировател  30 импульсов по переднему фронту, длительность которых равна половине полупериода питающего напр жени . На второй вход ФСУ 28 подаетс  сигнал задани  и,ад фазы (угла) регулировани , котора  определ ет величину выходного напр жени  преобразовател . Выходы ФСУ 28 через усилители мощности и гальваническую разв зку (не показаны) подсоединены к управл ющим электродам основных

Q

5

0

5

тиристоров 3...6, 9...12 и 19...22. Выходы формирователей 29 и 30 также через усилители мощности с гальванической разв зкой подсоединены к управл ющим электродам зар дных тиристоров 15, 17 и 16, 18 соответственно .

Блок 26 управлени  представл ет собой широкоизвестную систему им- пульсно-фазового управлени  выпр мител ми .

Преобразователь работает следующим образом.

Синхронизатор 27 формирует последовательность импульсов Uar с частотой сети, единичное состо ние которых соответствует положительному полупериоду питающего напр жени  U , ФСУ 28 формирует фиксированные и регулируемые по фазе относительно переднего и заднего фронтов импульсов импульсы управлени  основными тиристорами 3...6, 9...12 и 19...22 соответственно. Формирователь 29 формирует импульсы управлени  U29 зар дными тиристорами 15 и 17 по заднему фронту импульсов Ui, а формирователь 30 - импульсы управлени  Uyjзар дными тиристорами 16 и 18 по переднему фронту импульсов U27, причем длительность указанных импульсов равна не менее половины длительности полупериода питающего напр жени .

Если первоначально провод т тиристоры 3, 4, 5, 6, 20 и 21, ток 1гэ нагрузки 23 замыкалс  в буферном контуре по цепи: 23, 21, 4, 3 (6, 5), 20, 23. Причем в каждой из двух па-- раллельных цепочек тиристоров 3, 4 и 5, 6 протекает ток, равный полному току нагрузки 12а деленному на два. В момент времени 0 по сигналу ФСУ 28 включаютс  тиристоры 19 и 22, в результате ток 123 переводитс  из буферного контура в цепь обмоток 7 и 8 трансформатора 1 и протекает по цепи: 23, 22, 8, 4, 3 (6, 5) 7, 19 и 23, В момент времени 0 включаютс  также зар дные тиристоры 16 и 18 (U-Q ), .которые остаютс  включенными до момента времени t перехода мгновенных значений напр жений U7,Ug обмоток 7 и 8 через амплитудное значение . При этом конденсаторы 13 и 14 зар жаютс  от обмоток 7 и 8, пол рность напр жени  на которых показана на фиг.1 стрелкой-, по цеп м: 7, 18, 14, 5, 7 и 8, 4, 13, 16 и 8.

В момент времени t2 по сигналу

ФСУ 28 включаютс  тиристоры 10 и 11. Под действием напр жений U,, , U на конденсаторах 13, 14 (пол рность напр жений указана на фиг.1) через них начинает протекать нарастающий ток по цеп м: +13,4,8,10,-13, и +14,11,7,5,-14. При достижении токов конденсаторов величины 0,5 I2j в момент времени t тиристоры 4 и 5 запираютс , а ток обмоток 17 и ig гаситс  до половины первоначальной величины тока 123. Ток нагрузки 23, раздел  сь на две части, проте- кает по двум параллельным цеп м: 23,22,8,6,14,11,19,23 и 23,22,10,13, 3,7,19,23.

Протекающий через конденсаторы

13 и 14 ток нагрузки 0,5 1, перезар жает конденсаторы на противоположную пол рность (пол рность напр жений на конденсаторах становитс  противоположна указанной на фиг,1). В момент времени t превышени  напр - жений 111Э и 14 мгновенных значений напр жений U7 и Ug включаютс  тиристоры 9 и 12. Обмотки 7 и 8 оказываютс  подключенными параллельно конденсаторам 13 и 14 по цеп м: 7, 9, 13, 3, 7 и 8, 6, 14, 12, 8. Под действием увеличивающегос  напр жени  на конденсаторах 13 и 14 ток в обмотках 7 и 8 гаситс  к моменту времени t,- до нул .Тиристоры 3 и 6 выключаютс , ток нагрузки вновь замыкаетс  в буферный контур и протекает по цепи: 23, 22, 10, 9 (12, 11), 19 и 23.

В следующем полупериоде переменного напр жени  процессы протекают аналогично описанному. Дозар д конденсаторов 13 и 14 осуществл етс  на интервале времени t6 - t7 при вклю- чении тиристоров 15 и 17, на которые поданы импульсы управлени  . Процесс принудительной коммутации начинаетс  в момент времени tg при включении тиристоров 4 и 5.

Таким образом, из приведенного описани  работы устройства видно, что в каждом полупериоде переменного напр жени  питани  преобразовател  коммутирующие конденсаторы зар жены до исходной величины напр жени , противоположной относительно друг друга пол рности, в результате чего каждый коммутирующий конденсатор коммутирует

«п (j

20

- 25 30 ,. ,

40

-с еjo

55

46

в соответствующей вторичной обмотке трансформатора ток, равный половине полного тока нагрузки. Снижение расчетного коммутируемого тока в два раза позвол ет уменьшить требуемую величину емкости каждого коммутирующего конденсатора в четыре раза. В результате этого суммарна  емкость и суммарна  установленна  мощность двух коммутирующих конденсаторов предлагаемого устройства снижаетс  по сравнению с известным устройством в два раза.

i

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Тиристорный преобразователь с принудительной коммутацией, содержащий трехобмоточный трансформатор, первичной обмоткой подсоединенный к сети переменного тока, две цепочки попарно встречно последовательно соединенных анодами и катодами основных ТИРИСТОРОВ, КаЖДЫМ ВЫВОДОМ ПОДт-

   соединенные к соответствующему выводу соответствующей вторичной обмотки трансформатора, а общими точками соединени  анодов и общими точками соединени  катодов подсоединенные к двум выходным выводам преобразовател , две пары цепочек согласно последовательно соединенных основных тиристоров, кажда  анодами и катодами подсоединенна  к началам и концам обеих вторичных обмоток трансформатора соответственно, два коммутирующих конденсатора, своими выводами подсоединенные каждый к общим точкам соединени  одной пары цепочек попарно согласно последовательно соединенных основных тиристоров, четыре зар дных тиристора, два из которых анодами подсоединены к обкладкам первого коммутирующего конденсатора и катодами подсоединены первый к началу, а второй к концу одной вторичной обмотки трансформатора, блок управлени , выполненный в виде системы импульсно-фазового управлени , выходы основных импульсов управлени  которой подсоединены к управл ющим электродам соответствующих основных тиристоров преобразовател , а первый и второй выходы дополнительных импульсов управлени  которой, сформированных первый на интервале первой половины отрицательного полупериода питающего напр жени  и второй на интервале первой половины положительного полупериода питающего напр жени , Подсоединены к управл ющим электродам первого, третьего и второго, Четвертого зар дных тиристоров соответственно , отличающийс  Тем, что, с целью снижени  установленной мощности оборудовани  за счет

   более эффективного использовани  коммутирующих конденсаторов, третий и четвертый зар дные тиристоры катодами подсоединены к обкладкам второго коммутирующего конденсатора и анодами подсоедиенены третий к концу, а четвертый - к началу второй вторичной обмотки трансформатора.

   &

   Фиг.

   19

   26

   Г

   u

   27

   Фиг. J