Claims (1)
Поставленна цель достигаетс тем, что непрерывно измер ют длительность полупериода собственных колебаний тока в конденсаторе и подают регулируемые по фазе управл ющие импульсы поочередно на главные вентили мостов с интервалом между импульсами , подаваемыми на первый и второй мосты, и импульсами, подаваемыми на предпоследний и последний мосты, равным 2/3 длительности полупериода собственных коле2Q баний тока в конденсаторе и между импульсами , подаваемыми на промежуточные мосты , равным 1/3 длительности полупериода указанной частоты, а подачу регулируемых по фазе управл ющих импульсов во второй половине полупериода питающего напр жени осуществл ют также поочередно на гас щие вентили каждого из мостов с интервалом между импульсами, подаваемыми на гас щие вентили первого и второго моста и на вентили предпоследнего и последнего, равным 2/3 длительности полупериода частоты собственных колебаний тока в конденсаторе и между импульсами, подаваемыми на гас щие вентили промежуточных мостов, равными 1/3 длительности полупериода собственных колебаний тока в конденсаторе. На фиг. 1 показана упрощенна силова схема электроподвижного состава переменного тока; на фиг. 2 - временные диаграммы .напр жений и токов, а также диаграмма управлени вентил ми преобразовател в процессе регулировани скорости электроподвижного состава. Упрощенна силова схема электроподвижного состава переменного тока содержит питающий однофазный трансформатор 1, ко вторичной обмотке которого параллельно подключен конденсатор 2 и несколько (в данном примере три) полууправл емых несимметричных вентильных мостов 3, 4 и 5, содержащих полностью управл емые плечи 6-11, выполненные по любой известной схеме , неуправл емые плечи 12-17, Мосты 3- 5 нагружены на цепи, содержащие т говые электродвигатели 18-20 и сглаживающие реакторы (не указаны). Предлагаемый способ управлени может быть реализован при различных схемах вентильных мостов, например в .полууправл емых несимметричных и симметричных, в полностью управл емых. Запирающие (гас щие ) устройства в тех и других схемах могут быть индивидуальными или общими дл нескольких плеч моста. При этом в схемах полностью управл емых мостов импульсные клю чи могут быть установлены в любых двух противофазных плечах моста, а два других плеча могут быть выполнены на неуправл емых вентил х, если предусматриваетс только режим выпр млени , или на управл емых, если предусматриваетс также и режим инвертировани . Технологические операции при управлении и регулировании по предлагаемому способу описаны ниже применительно к схеме вентильного преобразовател , показанного на фиг. 1. Процессы в силовой схеме рассмотрены в режиме выпр млени при допущении, что выпр мленный ток в цепи каждого моста идеально сглажен и равен 1/3 части от общего выпр мленного тока Id преобразовател (или в общем случае при п мостах) равен 1/п Id, а принужденный емкостной ток в конденсаторе 2 и вторичной обмотке трансформатора 1, составл ющей обычно незначительную часть от тока Id, равен нулю . Подачу первоначальных управл ющих импульсов на главные вентили плеча одного из мостов производ т в начале полупериода питающего напр жени или с задержкой на регулируемый угол (фиг. 2) при регулировании выходного напр жени преобразовател . До момента подачи первоначальных импульсов управлени t, (где моменты подачи импульсов на вентили, фиг. 2), в течение угла фазового регулировани о(. токи т говых двигателей, поддерживаемые ЭДС самоиндукции сглаживающих реакторов и равные поУзИ, замыкаютс через плечи 12-17 соответствующих мостов 3, 4 и 5 преобразовател . В момент t подают управл ющие импульсы на главные вентили управл емого плеча (в соответствии с пол рностью питающего напр жени ) одного из мостов преобразовател , например плеча 6 моста 3. При этом, посколькутрансформатор обладает индуктивным сопротивлением, выпр мленный ток двигателей 18, равный 1/3 Id, замыкаетс через конденсатор 2 и начинаетс его разр д. По мере разр да конденсатора 2 ток i. в трансформаторе 1 нарастает . К моменту времени, отсто щему от момента на интервал равный по длительности двум третьим част м полупериода частоты колебаний переходного тока в конденсаторе 2, ток i,. достигает половины тока Id, а ток IT конденсатора приобретает зар дное дл конденсатора направление и достигает в этом направлении величины 1/6 Id. В этот момент,t2 подают управл ющие импульсы на главные вентили полностью управл емого плеча другого (любого) моста, например плеча 9 моста 4, и выпр мленный ток 1/3 Id двигателей 19 устремл етс во вторичную обмотку трансформатора 1 и конденсатор 2, разр жа при этом конденсатор 2 и плавно увеличива ток в трансформаторе 1. Через цикл времени, равный по длительности указанному ранее интервалу между моментами t и t2, ток i.j. во вторичной обмотке трансформатора 1 достигает величины 1{(, т.е. полного тока нагрузки преобразовател , ток конденсатора 2 достигает значени 1/3 Id, а напр жение Uc на конденсаторе нарастает до мгновенного значени питающего напр жени . В этот момент tj подают управл ющие импульсы на главные вентили следующего моста, например плеча 10 моста 5, в результате чего ток двигателей 20, равный также 1/3 Id, замыкаетс через вторичную обмотку трансформатора 1, а ток if. в конденсаторе 2 скачком падает до нул . Далее во второй части Данного полупериода питающего напр жени уменьшение тока трансформатора 1 до нул еще в пределах данного полупериода питающего напр жени производ т поочередны.м гащением главных, вентилей в управл емых плечах мостов преобразовател . Так, например, в регулируемый по фазе момент вре.мени t4 подают первоначально управл ющие импульсы на гас щие вентили плеча 6 моста 3 и в результате запирани главных вентилей этого плеча и анйлогичного описанному выше электромагнитного процесса переключают ток двигателей 18 в цепь вентильных плеч 12 и 13 этого моста . Затем (также поочередно) черезодинаковые циклы времени, равные по длительности двум третьим част м полупериода частоты колебаний тока в конденсаторе соответственно (в моменты tr и if, подают управл ющие импульсы на гас щие вентили управл емых плеч других мостов, например плеча 8 моста 4, переключа тем самым ток двигателей 19 в плечи 14 и 15 этого моста , а потом плеча 10 моста 5, переключа ток двигателей 20 в плечи 16 и 17 этого моста . В результате такого поочередного равноциклического управлени процессом коммутации ток в трансформаторе 1 спадает до нул еще до перехода кривой питающего напр жени через нуль,-а в течение угла регулировани в следующем полупериоде изменени питающего напр жени этот ток остаетс равным нулю. Далее описанную последовательность технологических операций повтор ют дл противофазных плеч в мостах преобразовател , добива сь поочередным отпиранием управл емых плеч 7, 9 и 11 в моменты tj, tg и1д плавного нарастани тока в трансформаторе , а поочередным гашением вентилей в этих плечах в моменты t|o, tn, to плавного спада этого тока в пределах уже этого полупериода питающего напр жени . Причем дл цепей равномерного распределени выпр .мленного тока между отдельными цеп ми двигателей очередность работы мостов в разных полупериодах питающего напр жени может быть произвольно изменена как при управлении процессом нарастани тока в начале каждого полупериода, так и процессом гашени тока в конце каждого полупериода питающего напр жени . В рассмотренном примере схемы преобразователь разделен на три отдельных моста . В этом случае обща длительность коммутации тока в трансформаторе как в процессе нарастани , так и в процессе гашени составл ет каждый раз по два одинаковых и равных интервала, заключенных между моментами подачи управл ющих импульсов Vti tj-t2 tj-t te-tj ВЕ/ЗК, где TL - полупериод изменени питающего напр жени ; к-отнопЗение частоты собственных колебаний тока конденсатора к частоте питающей сети. Обща длительность коммутации при нарастании тока 6 (.) + (tj-tj (2/3+2/3) д/к 451/Зк,, а при гашении тока б (tj-t) + (te-ts) (2/3+2/3)5t/K- 4ir/K Как видно из диаграммы .(фиг. 2), в случае рассмотренного примера при трех мостах крива тока i трансформатора состоит из двух частей полусинусоид переходных колебательных токов конденсатора, сдвинутых между собой на Я/Зк и сопр женных между собой в точке 2 Х/Зк. Исследовани показали, что наиболее эффективным вл етс сопр жение кривых в моменты изменени полусинусоид, соответствующие точкам 2Л/Зк и первой л/Зк каждой из последующих кривых. При отпирании и гащении вентилей в плечах мостов в эти моменты достигаетс наиболее плавна форма первичного тока и особенно при большом количестве мостов в преобразователе . В общем случае, когда преобразователь содержит п мостов, ко.ммутаци раст гиваетс на (п- 1) интервалов, а ее длительность определ етс зависимостью О т , где п Из пр.иведенного выражени видно, что если при двух мостах (п 2) коммутаци осуществл етс за один цикл длительностью jt/K, т.е. равной одному полупериоду частоты колебаний тока в кнденсаторе, то уже при трех мостах за два цикла, т.е. б (2/3-Н2/3)5/к - 4ii/3K, при четырех - за три цикла, т.е. 5 (2/3+ 1/3+2/3) л/к БХ/Зк, при п ти - за четыре цикла, т.е. б (2/3+ 1/3+1/3+2/3) л/к 2%1к и т.д. В общем случае при мостах будет (п-I) циклов, из которых первый и последний одинаковы и равны каждый по 25/Зк, а все промежуточные между первым и последним также одинаковы между собой и равны каждой по к/Зк. Така равноциклическа коммутаци позвол ет нар ду с улучшением формы тока т говой сети уменьщить величину емкости конденсатора по сравнению с одноцикловой, котора достигаетс в схемах преобразователей , разделенных на две части. Так, например , если в схеме преобразовател с одноцикловой коммутацией, т.е. при п 2, требуетс емкость С, то при трех мостах (п 3) дл обеспечени той же длительности коммутации требуетс уже в 1.77 раза меньше, а при п ти мостах в 4 раза меньше. Кроме обеспечени работы вентильных преобразователей в нормальных режимах эксплуатации ЭПС переменного тока, предлагаемый способ равноциклической коммутации может быть использован в случае частичного повреждени электрооборудовани ЭПС (неисправности отдельных т говых электродвигателей или мостов преобразовател ). Например, на электфовозе, преобразователь которого состоит из четырех мостов, предлагаемый способ позвол ет обеспечить или как два одинаковых преобразовател (по два моста в каждом) с одноцикловой коммутацией, или как единый преобразователь с равноциклической поочередной коммутацией четырех мостов, а при неисправности одного из двигателей или одного моста возможна работа трех мостов и групп двигателей при равноцикловой коммутации. При этом циклический способ yпpaвJ eни обеспечивает более плавные процессы нарастани и гашени тока в трансформаторе, что улучшает форму тока в т говой сети, а еледовательно , уменьшает ее мешающее воздействие на линии св зи. В СВЯЗИ с многоцикличностью процессов коммутации повышаетс рабоча частота конденсатора, что позвол ет уменьшить его весовые и габаритные показатели, а возможность обеспечени работы ЭПС при частичном повреждении электрооборудовани позвол ет повысить надежность аботь ЭПС и т говой сети в вынужденных режимах эксплуатации. Формула изобретени Способ управлени вентильными преобразовател ми электроподвижного состава переменного тока, содержащего однофазные вентильные мосты, к каждому из которых подключена одинакова по структуре нагрузка, заключающийс в том, что в каждом полупериоде питающего напр жени подают регулируемые по фазе управл ющие импульсы на главные вентили преобразовател , а во второй половине данного полупериода - на гас щие вентили преобразовател , отличающийс тем, что, с целью повышени надежности, непрерывно измер ют длительность полупериода собственных колебаний тока в конденсаторе и подают регулируемые по фазе управл ющие импульсы поочередно на главные вентили мостов с интерработу электровоза в нормальных режимах валом между импульсами, подаваемыми на первый и второй мосты, и импульсами, подаваемыми на предпоследний и последний мосты, равными 2/3 длительности полупериода собственных колебаний тока в конденсаторе, и между импульсами, подаваемыми на промежуточные мосты, равным 1/3 длительности полупериода указанной частоты, а подачу регулируемых по фазе управл ющих импульсов во второй половине полупериода питающего напр жени осуществл ют также поочередно на гас щие вентили каждого из мостов с интервалом между импульсами, подаваемыми на гас щие вентили первого и второго моста и на вентили предпоследнего и последнего , равным 2/3 длительности полупериода частоты собственных колебаний тока в конденсаторе, и между импульсами, подаваемыми на гас щие вентили промежуточных мостов, - равными 1/3 длительности полупериода собственных колебаний тока в конденсаторе. Источники информаци :, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 515674, кл. В 60 L 9/12, 1974.The goal is achieved by continuously measuring the duration of the half-period of natural oscillations of a current in a capacitor and providing phase-controlled control pulses alternately to the main gates of the bridges with the interval between pulses applied to the first and second bridges and pulses to the second to last and last bridges equal to 2/3 of the duration of the half-period of its own kole2Q baniyah current in the capacitor and between pulses applied to intermediate bridges, equal to 1/3 of the duration of the half-period of the specified frequency, And the supply of phase-controlled control pulses in the second half of the half-cycle of the supply voltage is also carried out alternately to the damping valves of each of the bridges with the interval between pulses fed to the damping valves of the first and second bridge and to the second-last and second gates of 2 / 3 duration of the half-period of the natural frequency of the oscillations of the current in the capacitor and between pulses supplied to the damping valves of the intermediate bridges, equal to 1/3 of the duration of the half-period of the natural oscillations of the current to the capacitor e. FIG. Figure 1 shows a simplified power circuit of an AC electric rolling stock; in fig. 2 shows timing diagrams of voltages and currents, as well as a diagram of the control of the converter valves in the process of controlling the speed of the electric rolling stock. A simplified power circuit of an electrically-powered alternating current vehicle contains a single-phase supply transformer 1, to the secondary winding of which a capacitor 2 is connected in parallel and several (in this example three) semi-controlled asymmetrical valve bridges 3, 4 and 5 containing fully controllable shoulders 6-11, made according to any known scheme, uncontrolled shoulders 12–17, bridges 3–5 are loaded on chains containing traction electric motors 18–20 and smoothing reactors (not specified). The proposed control method can be implemented with different types of valve bridges, for example, in semi-controlled, asymmetrical and symmetric, fully controlled. The locking (damping) devices in those and other schemes may be individual or common to several shoulders of the bridge. At the same time, in the circuits of fully controlled bridges, pulsed keys can be installed in any two antiphase arms of the bridge, and the other two arms can be performed on uncontrolled ventilators, if only rectifying mode is provided, or on controlled ones, if it is also provided inversion mode. Technological operations in the management and regulation of the proposed method are described below with reference to the circuit of the valve converter shown in FIG. 1. The processes in the power circuit are considered in the straightening mode under the assumption that the rectified current in the circuit of each bridge is ideally smoothed and is equal to 1/3 of the total rectified current Id of the converter (or in the general case with p bridges) is 1 / n Id, and the forced capacitive current in the capacitor 2 and the secondary winding of the transformer 1, which is usually a small part of the current Id, is zero. The initial control pulses are applied to the main valves of the shoulder of one of the bridges at the beginning of the half-period of the supply voltage or with a delay at an adjustable angle (Fig. 2) while adjusting the output voltage of the converter. Before the initial control pulses t are applied (where the moments of the pulses supply to the valves, Fig. 2), during the phase control angle about (current of motor, supported by self-induced emf of smoothing reactors and equal to the output, are closed through shoulders 12-17 corresponding bridges 3, 4, and 5 of the converter. At time t, control pulses are supplied to the main valves of the controlled arm (according to the polarity of the supply voltage) of one of the converter bridges, for example, arm 6 of the bridge 3. In this case, since the transformer is about The inductive impedance of the motor 18, equal to 1/3 Id, closes through capacitor 2 and begins to discharge it. As the capacitor 2 is discharged, the current i in transformer 1 increases. By the time interval from the moment to the interval equal in duration to two third parts of the half-cycle of the frequency of oscillations of the transient current in capacitor 2, current i reaches half the current Id, and the capacitor current IT acquires a charge direction for the capacitor and reaches 1/6 Id in this direction. At this moment, t2 serves control pulses to the main valves of the fully controlled arm of the other (any) bridge, for example, arm 9 of bridge 4, and the rectified current of 1/3 Id of motors 19 rushes into the secondary winding of transformer 1 and capacitor 2, bit At the same time, capacitor 2 and smoothly increasing current in transformer 1 are melted. Through a time cycle equal in duration to the interval between the moments t and t2 specified earlier, the current ij in the secondary winding of transformer 1 reaches 1 {(i.e., the total load current of the converter, the current of capacitor 2 reaches 1/3 Id, and the voltage Uc on the capacitor rises to the instantaneous value of the supply voltage. At t The pulses to the main valves of the next bridge, for example, arm 10 of bridge 5, as a result of which the current of motors 20, also equal to 1/3 Id, closes through the secondary winding of transformer 1, and the current if in capacitor 2 drops to zero. parts of this half period pita The reduction in the current of the transformer 1 to zero even within this half-period of the supply voltage is produced alternately by the main valve, in the controlled arms of the converter bridges. For example, at a controlled time phase t4 impulses to the damping valves of the shoulder 6 of the bridge 3 and as a result of locking the main valves of this shoulder and the analogous electromagnetic process described above switch the current of the motors 18 into the circuit of the valve shoulders 12 and 13 of this bridge. Then (also alternately) through the same time cycles, equal in duration to two third parts of the half-cycle, the frequency of current oscillations in the capacitor, respectively (at times tr and if, control pulses are applied to the damping valves of the controlled arms of other bridges, for example, arm 8 of bridge 4, thereby switching the current of the motors 19 to the shoulders 14 and 15 of this bridge, and then the arm 10 of bridge 5, switching the current of the motors 20 to the shoulders 16 and 17. Of this bridge. Before the supply voltage is zero across the curve, and during the control angle in the next half-period of change in the supply voltage, this current remains equal to 0. Next, the described process is repeated for the antiphase arms in the inverter bridges, until it is unlocked controlled arms 7, 9 and 11 at times tj, tg and 1d of a smooth current increase in the transformer, and alternate damping of the valves in these shoulders at times t | o, tn, to a smooth decrease of this current within this half iodine supply voltage. Moreover, for circuits of uniform distribution of rectified current between separate motor circuits, the sequence of operation of bridges in different half cycles of the supply voltage can be arbitrarily changed both by controlling the process of current rise at the beginning of each half period and by the process of current quenching at the end of each half period of the supply voltage . In the considered example of the circuit, the converter is divided into three separate bridges. In this case, the total switching time of the current in the transformer, both in the process of growth and in the process of quenching, is each time two equal and equal intervals between the moments of the supply of control pulses Vti tj-t2 tj-t te-tj BE / AC where TL is the half-period of the voltage variation; C-frequency of the natural frequency of the capacitor current to the frequency of the supply network. The total duration of switching with an increase in current 6 (.) + (Tj-tj (2/3 + 2/3) d / c 451 / Zk, and when the current is extinguished is b (tj-t) + (te-ts) (2 / 3 + 2/3) 5t / K- 4ir / K As can be seen from the diagram (Fig. 2), in the case of the considered example, with three bridges, the current curve i of the transformer consists of two parts of a semi-sine wave of oscillatory transient currents shifted between I / S and conjugated at the 2 X / S with point 2. Studies have shown that the most effective is the conjugation of curves at the moments of a half-sine sine change, corresponding to the points 2L / S and the first l / S of each of The following curves: when these valves are opened and cleared in the shoulders of the bridges, the most smooth form of the primary current is achieved at these moments, and especially with a large number of bridges in the converter.In general, when the converter contains bridges, the commutation will stretch by (n-1) intervals, and its duration is determined by the dependence O t, where n From the expression given, it can be seen that if, with two bridges (n 2), switching takes place in one cycle of duration jt / K, i.e. equal to one half-cycle of the oscillation frequency of the current in the condenser, then already with three bridges in two cycles, i.e. b (2/3-Н2 / 3) 5 / к - 4ii / 3K, with four - for three cycles, i.e. 5 (2/3 + 1/3 + 2/3) l / c BH / Zk, with five - for four cycles, i.e. b (2/3 + 1/3 + 1/3 + 2/3) l / c 2% 1k, etc. In the general case with bridges there will be (n-I) cycles, of which the first and the last are the same and equal each to 25 / 3k, and all intermediate between the first and the last are also the same among themselves and equal to each other by k / Зк. Such equal-cycle switching allows, along with an improvement in the shape of the current of the traction network, to reduce the capacitor capacitance as compared to single-cycle, which is achieved in converter circuits divided into two parts. So, for example, if the converter circuit with single-cycle switching, i.e. when n 2, capacitance C is required, then with three bridges (p 3) it is already required 1.77 times less to achieve the same switching duration, and with five bridges 4 times less. In addition to ensuring the operation of valve converters in normal operation modes of an alternating current EPS, the proposed method of equal-cycle switching can be used in case of partial damage to the EPS electrical equipment (faults of individual traction motors or converter bridges). For example, in an electric locomotive whose converter consists of four bridges, the proposed method allows to provide either as two identical converters (two bridges each) with single-cycle switching, or as a single converter with equal-cyclic alternating switching of four bridges or one bridge it is possible to operate three bridges and groups of engines with equal-cycle switching. At the same time, the cyclic ypavJei method provides smoother processes for increasing and quenching the current in the transformer, which improves the shape of the current in the traction network and, therefore, reduces its interfering effect on the communication line. In connection with the multicyclicity of switching processes, the working frequency of the capacitor increases, which reduces its weight and dimensions, and the possibility of ensuring the operation of EPS in partial damage to electrical equipment improves the reliability of XPS and traction network in forced operation modes. Claims The method of controlling AC converters of electric rolling stock comprising single-phase valve bridges, each of which is connected to the same load structure, consisting in the fact that phase-controlled control pulses are fed to the main valves of the converter in each half-period of the supply voltage, and in the second half of this half period - to the damping valves of the converter, characterized in that, in order to increase reliability, the duration of l half-period of the natural oscillations of the current in the capacitor, and the phase-controlled control pulses are alternately transmitted to the main bridges of the bridges with interworking the locomotive in normal modes by a shaft between the pulses fed to the first and second bridges and the pulses fed to the last but one and last bridges equal to 2 / 3 times the duration of the half-period of the natural oscillations of the current in the capacitor, and between the pulses supplied to the intermediate bridges, equal to 1/3 of the half-period duration of the specified frequency, and the flow is controlled in phase in the second half of the supply voltage, the control pulses are also alternately applied to the damping valves of each of the bridges with an interval between pulses applied to the damping valves of the first and second bridge and to the valves of the penultimate and the last two current oscillations in the capacitor, and between the pulses applied to the extinguishing valves of the intermediate bridges, equal to 1/3 of the duration of the half-period of the natural oscillations of the current in the capacitor. Sources of information: taken into account during the examination 1. USSR author's certificate No. 515674, cl. B 60 L 9/12, 1974.