SU852660A1

SU852660A1 - Rectifying-inverting converter

Info

Publication number: SU852660A1
Application number: SU792842145A
Authority: SU
Inventors: Юрий Анатольевич Карпов
Original assignee: Московский Ордена Ленина Энергетическийинститут
Priority date: 1979-11-21
Filing date: 1979-11-21
Publication date: 1981-08-07

Description

1one

Изобретение относитс к области силовой тиристорной преобразовательной техники и предназначено в основном дл использовани на железнодорожном подвижном составе в качестве главного преобразовател переменного тока в посто нный (в режиме т ги) и обратно (в режиме рекуперативного торможени ).The invention relates to the field of power thyristor converter technology and is intended primarily for use on railway rolling stock as a main AC-to-constant converter (in draft mode) and vice versa (in regenerative braking mode).

Известен выпр мительно-инверторный преобразователь, содержащий силовой трансформатор, вторична обмотка которого выполнена из двух секций, шунтированных конденсаторами, соединена с т говыми электрическими машинами через выпр мительный тиристорный мост, анодна группа плеч которого соединена с анодом первого дополнительного тиристора, а катодна - с катодом второго дополнительного тиристора, соединенного анодом со средней точкой вторичной обмотки трансформатора, и узел принудительной коммутации, выполненный на коммутируюш,ем конденсаторе, коммутирующем тиристоре и дросселе 1.A rectifier-inverter converter containing a power transformer, the secondary winding of which is made of two sections shunted by capacitors, is known connected to electric traction machines via a rectifying thyristor bridge, the anode group of the arms is connected to the anode of the first additional thyristor, and the cathode to the cathode the second additional thyristor, connected by the anode with the middle point of the secondary winding of the transformer, and the forced switching node, made at the commutation, to ndensatore commuting thyristor and choke 1.

Недостатком этого устройства вл етс наличие трех отдельных узлов принудительной коммутации.A disadvantage of this device is the presence of three separate forced switching nodes.

Целью изобретени вл етс упрощение преобразовател .The aim of the invention is to simplify the converter.

Дл осуществлени этой цели узел принудительной коммутации соединен однимTo accomplish this goal, the forced switching node is connected by one

выводом с катодом первого дополнительного тиристора, а другим - с анодом второго дополнительного тиристора, при этом коммутирующий конденсатор подключенthe output with the cathode of the first additional thyristor, and the other with the anode of the second additional thyristor, while the switching capacitor is connected

5 параллельно цепи у последовательно включенных коммутирующего тиристора и дроссел .5 parallel to the circuit in series switching commutating thyristor and drossel.

На фиг. 1 изображена принципиальна схема преобразовател ; на фиг. 2 - временные диаграммы рабочего процесса (в режиме т ги).FIG. 1 is a circuit diagram of a converter; in fig. 2 - time diagrams of the workflow (in the mode of gi gi).

Выпр мительно-инверторный преобразователь содержит выпр мительный тиристорный мост, состо щий из тиристоровThe rectifier-inverter converter contains a rectifying thyristor bridge, consisting of thyristors

15 1-4, через который т говые электрические машины 5 подключены к вторичной секционированной обмотке 6 силового трансформатора , параллельно каждой секции которой включены конденсаторы 7. Коммутирующий узел, состо щий из коммутирующего конденсатора 8, коммутирующего тиристора 9 и дроссел 10, включен последовательно в цепь с дополнительными тиристорами 11 и 12.15 1-4, through which the traction electric machines 5 are connected to the secondary sectioned winding 6 of a power transformer, parallel to each section of which capacitors 7 are connected. A switching node consisting of switching capacitor 8, switching thyristor 9 and throttle 10 is connected in series with additional thyristors 11 and 12.

25 Работа преобразовател и принудительной коммутацпи в режиме т ги по сн етс диаграммами на фиг. 2.25 The operation of the converter and the forced commutator in the traction mode is explained by the diagrams in FIG. 2

Крива f/i представл ет собой кривую напр жени на вторичной об.мотке 6 сило30 вого трансформатора. Крнва Il представл ет алгебраическую сумму токов в секци х вторичной обмотки b силового трансформатора (эта сумма равна приведенному току первичной обмотки трансформатора, т. е. току в контактной сети).The f / i curve represents the voltage curve on the secondary winding 6 of a power transformer. Crvn Il represents the algebraic sum of the currents in the secondary sections of the power transformer b (this sum is equal to the reduced current of the transformer primary, i.e. the current in the contact network).

Интервал времени t соответствует паузе, когда ток нагрузки не иротекает по обмоткам трансформатора, а замыкаетс по плечам выпр мительного моста с тиристорамиThe time interval t corresponds to a pause when the load current does not flow through the windings of the transformer, but closes along the arms of a rectifying bridge with thyristors

Iи 3. Этот интервал заканчиваетс подачей имиульса на дополнительный тиристор Г2, при этом тиристор 3 запираетс естественным образом.I. 3. This interval ends with the supply of an imimage to the additional thyristor G2, while the thyristor 3 is locked in a natural way.

Колеоательный процесс за врем /2 приводит к возрастанию тока Il до величины тока нагрузки. В этот момеит следующим имиульсом отпираетс тиристор 4, а дополнительиый тиристор 12 гаснет естественным образом, колебательный процесс прекращаетс , п начинаетс период выпр млени (через плечи моста с тиристорами 1 и 4 и вторичиую обмотку 6 трансформатора ).The rotational process in time / 2 leads to an increase in the current Il to the magnitude of the load current. At this moment, thyristor 4 is unlocked by the next imiuls, and additional thyristor 12 goes out naturally, the oscillating process stops, and the rectifier begins (through the shoulders of the bridge with thyristors 1 and 4 and the secondary winding 6 of the transformer).

Процесс коммутации (интервал времени tz) соировождаетс иалол ением нолупериода собственных колебаиий на кривую вторичного напр жени Ui. Измерением фазы подачи первого импульса регулируетс среднее значение выпр мленного иапр л ени на т говых мащинах. Период времени выпр млени з заканчиваетс принудительным запираиием тиристора 1 с одиовремеииым отпираиием дополнительного тиристора . Колебательный процесс за врем /4 приводит к снижению тока tl до относительно небольшой величины принужденного тока конденсаторов 7, в этот момент отиираетс тиристор 2. Тиристор 5 принудительно занираетс , и ток нагрузки переводитс в цепь, образоваииую тиристорами 2 и 4. Колебательиый ироцесс в период коммутации /4 также сопровождаетс иаложепием полупериода собственных колебаний в контуре вторичных обмоток 6 трансформатора и конденсаторов 7 на кривую напр жени The switching process (time interval tz) is co-produced by iololating the total oscillation range on the secondary voltage curve Ui. By measuring the phase of the supply of the first pulse, the average value of the rectified power distribution in the traction masks is adjusted. The time period for rectifying h ends with the forced locking of the thyristor 1 with the odium unlocking of the additional thyristor. The oscillatory process over time / 4 leads to a decrease in the current tl to a relatively small amount of forced current of capacitors 7, at this moment thyristor 2 disappears. Thyristor 5 is forcibly lowered, and the load current is transferred to the circuit formed by thyristors 2 and 4. Swiveling process during the switching period / 4 is also accompanied by an imbalance of the half-period of natural oscillations in the circuit of the secondary windings 6 of the transformer and capacitors 7 on the voltage curve

и,.and,.

В следующем иолупериоде напр жени сети отпираетс дополнительный тиристор 12, затем отпираетс тиристор 3 и устанавливаетс период выпр млени полного иаир л ени вторичной обмотки по тиристорам 2 и 3. В конце рассматриваемого полупериода осуществл етс принудительное запирание тиристора 2 с одновременным отниранием дополнительного тиристора 11, а затем - отпирание тиристора 1 с одновременным принудительиьш запиранием доиолиительного тиристора II, в результате чего ток нагрузки выводитс из вторичной обмотки трансформатора и начинает протекать ио тиристорам 1 и 3 моста.In the next iperiod, the network voltage is opened by additional thyristor 12, then thyristor 3 is unlocked and the period of the complete winding of the secondary winding across thyristors 2 and 3 is set. At the end of the considered half-period, the thyristor 2 is forcibly locked with an additional detachment of the additional thyristor 11, and then unlocking the thyristor 1 while at the same time forcing the locking of the isolation thyristor II, as a result of which the load current is removed from the secondary winding of the transformer and starts t io flow thyristors 1 and 3 of the bridge.

Принудительное запирание тнристоров 1,Forced locking of transistors 1,

IIи 2 обеспечиваетс работой узла принудительной коммутации и происходит следующим образом.II and 2 is provided by the operation of the forced switching node and proceeds as follows.

Перед отпиранием дополнительного тиристора И коммутирующий конденсатор 8 зар жен напр кением, имеющим пол рность , показанную на фиг. 1, и превосход щим мгновенное значение иаир жени половины вторичиой обмотки 6 трансформатора . 1 ок нагрузки протекает по тиристору 1, вторично: : обмотке 6 и тиристору 4. При отпирапин дополиительного тири ;0ра 11 вBefore unlocking the additional thyristor And the switching capacitor 8 is charged by voltage, having the polarity shown in FIG. 1, and exceeding the instantaneous value of half of the secondary winding 6 of the transformer. 1 ca. the load flows through the thyristor 1, again:: winding 6 and thyristor 4. When otpirapin additional tiry; 0ra 11 in

контуре, состо щем из тиристора i одной из ceKi;,a; вторичной обмотки 6, конденсатора 8 и дополиительного тиристора 11, де11стБуст суммарное напр жение, сиособствующсс запиранию тиристора 1 и отпираниюa circuit consisting of a thyristor i of one of ceKi;, a; the secondary winding 6, the capacitor 8 and the additional thyristor 11, de11stBust total voltage, facilitating the locking of the thyristor 1 and unlocking

дополнительного тиристора 11. Поэтому ток нагрузки (t2) мгновение коммутирует из тиристора 1 в дополнительный тиристор 1 и коммутирующий конденсатор 8. По мере разр да коммутирующего конденсатора 8additional thyristor 11. Therefore, the load current (t2) instantaneously commutes from thyristor 1 to additional thyristor 1 and switching capacitor 8. As the switching capacitor 8 is discharged

током нагрузки наир л екпе иа коммутирующем конденсаторе 8 ( у.мспьщаетс , однако на плече моста, состо щего из тиристора 1, сохрап етс обрапюе напр жение в течение времени, достаточного дл the load current of the surge capacitor 8 (it sleeps, however, on the shoulder of the bridge, consisting of the thyristor 1, the discharging voltage is maintained for a sufficient time for

восстановлени запирающихс свойств тиристоров . Дальнейшее протекание тока нагрузки через коммутирующий конденсатор 8 приводит к из.меиеиию пол рности напр жени иа нем и к момеиту окончанн периодаrestoration of thyristor lockable properties. The further flow of the load current through the switching capacitor 8 leads to the ignition of the polarity of the voltage and to the end of the period

/4 это наир жение достигает своего исходного значени , но с обратной пол рностью. В момент окончани нериода t подаетс отпирающий импульс на тиристор 2. Тогда в контуре, образованном тиристором 2, одпой из секций вторичной обмотки 6, коммутирующим конденсатором 8 и дополнительным тиристором 11, начнет действовать напр жение, способствующее запиранию донолиительиого тиристора 11 и отпирапию4, this finding reaches its original value, but with reverse polarity. At the moment of termination of the neorod t, a triggering pulse is applied to the thyristor 2. Then, in the circuit formed by the thyristor 2, one of the sections of the secondary winding 6, the switching capacitor 8 and the additional thyristor 11, will start to act, which will lock the end-drive thyristor 11 and unlock

тиристора 2, и ток нагрузки мгновенно коммутирует пз доиолиительного тиристора 11 в плечо моста с тиристор01М 2.thyristor 2, and the load current instantly commutes nz of the remainder of the thyristor 11 into the bridge arm with thyristor M 2.

ОдиоБременно с тиристором 2 отпираетс An alarm with thyristor 2 is unlocked

коммутирующий тиристор 9, и в эле.ментах коммутирующего контура начинаетс колебательный процесс, прекращающийс в момент достижени током перезар да (/2) нул , коммутирующий конденсатор 8 к этому моменту вновь приобретает нол рность, показанную на фиг. 1; величина напр жени зар да становитс равной (за вычетом потерь в цепи перезар да) своему исходному значению в начале колебательного ироцесса . Коммутирующий узел становитс таким образом готовым к следующему циклу работы (в конце следующего полупериода иапр жени сети), когда ток нагрузки иереводитс из илеча моста с тиристором 2 вthe switching thyristor 9, and in the switching circuit elements, an oscillating process begins, stopping at the time the current reaches overcharging (/ 2) zero, the switching capacitor 8 by this time acquires the zeroity shown in FIG. one; the magnitude of the charge voltage becomes equal (minus losses in the recharge circuit) to its initial value at the beginning of the oscillatory process. The switching node thus becomes ready for the next cycle of operation (at the end of the next half-period and network voltage) when the load current is transferred from the bridge with the thyristor 2 to

цепь с дополнительным тиристором 9, а затем из этой цепи в плечо моста с тиристором 1. Период собствепных колебаний в перезар дном коитуре выбираетс из услови падежного запирапи дополнительных тиристоров 11 и 12.a circuit with an additional thyristor 9, and then from this circuit into the shoulder of the bridge with thyristor 1. The period of own oscillations in the recharged bottom of the casing is selected from the case of the case lock-in of additional thyristors 11 and 12.

Из рассмотрени -работы коммутирующего узла вытекает основна его характерна особенность: так как амплитуда напр жени на коммутирующем конденсаторе (f/2) пропорциональна току нагрузки, то врем действи обратного напр жени на тиристоры 1 и 2 плеч моста при принудительном их запирании посто нно при любых нагрузках. Врем приложени обратного напр жени к дополнительным тиристорам 11 и 12 также посто нно во всех режимах, так как определ етс собственным временем перезар дного контура. Ограничением нагрузочной способности рассмотренного коммутирующего узла вл етс амплитуда напр жени на коммутирующем конденсаторе . Поэтому емкость коммутирующего конденсатора целесообразно выбирать так, чтобы при максимально возможном токе нагрузки амплитуда напр жени зар да не превосходила амплитудного значени напр жени вторичной обмотки трансформатора .Consideration of the work of the switching node implies its main characteristic: since the amplitude of the voltage on the switching capacitor (f / 2) is proportional to the load current, the time of the reverse voltage on the thyristors 1 and 2 of the bridge arms when they are forcibly locked is constant with any loads. The time of application of the reverse voltage to the additional thyristors 11 and 12 is also constant in all modes, since it is determined by the proper time of the recharging circuit. The limitation of the load capacity of the considered switching node is the voltage amplitude at the switching capacitor. Therefore, it is advisable to choose the capacity of the switching capacitor so that at the maximum possible load current the amplitude of the charging voltage does not exceed the amplitude value of the voltage of the secondary winding of the transformer.

Другой важной особенностью преобразовател с коммутирующим узлом рассмотренного типа вл етс отсутствие временных задержек между подачей управл ющего импульса и коммутацией тока из запираемого плеча в плечо, принимающее на себ ток нагрузки. Тем самым обеспечиваетс стабильность формы потребл емого из сети тока в широком диапазоне нагрузок. То обсто тельство обеспечивает возможность управлени тиристорами преобразовател при помощи узких импульсов (щирина которых зависит лищь от собственного времени включени тиристоров), что упрощает схему устройств управлени преобразователем .Another important feature of a converter with a switching node of the type considered is the absence of time delays between the supply of the control pulse and the switching of the current from the locked arm to the arm, which receives the load current. This ensures the stability of the form of the current consumed from the network in a wide range of loads. This circumstance makes it possible to control the thyristors of the converter with the help of narrow pulses (the width of which depends only on the proper switching time of the thyristors), which simplifies the design of the control devices of the converter.

Claims

Invention Formula

An inverter-rectifier converter containing a power transformer, the secondary winding of which is made of

two sections, shunted by capacitors, connected to traction electric machines through a rectifying thyristor bridge, the anode group of arms of which is connected to the anode of the first additional

thyristor, and cathode - with the cathode of the second additional thyristor, connected by the anode with the middle point of the transformer secondary winding, and the forced switching node, made on the switching capacitor, switching thyristor and choke, characterized in that, to simplify the converter, the forced switching node is connected by one output with cathode first

additional thyristor, and the other - with the anode of the second additional thyristor, while the switching capacitor is connected in parallel to the circuit of the series-connected switching thyristor and throttle.

Sources of information taken into account in the examination 1. Application number 2494571 / 27-11, 08.07.1977, cl. in 60L 7/16, according to which the decision was taken to issue an author's certificate.

P

I 15 ..4-I

12

I

1