Выпрямительно-инверторный преобразователь

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано на железнодорожном подвижном составе в качестве главного реверсивного преобразователя . Цель изобретения - снижение массогабаритных показателей, повьшение КПД и расширение рабочего диапазона. Устройство состоит из выпрямительного моста на тиристорах 1-4, во входную диагональ которого включена секционированная вторичная обмотка 6 трансформатора, каждая секция которой зашунтирована одним из конденсаторов 7, 8. Дополнительные тиристоры 9-12 соединены попарно последовательно и между их общими точками соединения включен коммутирующий конденсатор 13. Аноды тиристоров 9, 10 соединены с анодами тиристоров 1, 2. Катоды тиристоров 11, 12 соединены с катодами тиристоров 3, 4. За счет обеспечен11я регулируемого перезаряда конденсатора 13 током нагрузки уменьшается емкость конденсатора 13, причем время прохождения этого тока не связано с длительностью коммутаций . Реактивная энергия цепи переменного тока рассеивается во время коммутаций во входном контуре, переключение тиристорных плеч происходит практически мгновенно и конденсатор 13 служит лишь для обеспечения схемного запирания тиристоров, длительность которого меньше длительности коммутаций. 3 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 02 М 9 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕКНИИ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4096333/24-07 (22) 05.08,86 (46) 07.12.88. Бюл, 11 45 (7l) Московский энергетический институт (72) Ю.И.Ковалев (53) 621.314.5 (088.8) (56) Патент США Р 4420713, кл, Н 02 М 7/15, 1983, Авторское свидетельство СССР

11 852660, кл. В 60 L 9/12, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Р 1091292, кл. Н 02 М 9/00, 1984. (54) ВЬШРЯМИТЕЛЬНО-ИНВЕРТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано на железнодорожном подвижном составе в качестве главного реверсивного преобразователя. Цель изобретения — снижение массогабаритных показателей, повышение КПД и расширение рабочего диапазона. Устройство состоит из выпрямительного моста на тиристорах

1-4, во входную диагональ которого

„„SU„„1443107 включена секционированная вторичная обмотка 6 трансформатора, каждая секция которой зашунтирована одним из конденсаторов 7, 8. Дополнительные тиристоры 9-12 соединены попарно последовательно и между их общими точками соединения включен коммутирующий конденсатор 13. Аноды тиристоров

9, 10 соединены с анодами тиристоров

1, 2. Катоды тиристоров 11, 12 соединены с катодами тиристоров 3, 4. 3а счет обеспечения регулируемого перезаряда конденсатора 13 током нагрузки уменьшается емкость конденсатора

13, причем время прохождения этого тока не связано с длительностью коммутаций. Реактивная энергия цепи переменного тока рассеивается во время коммутаций во входном контуре, переключение тиристорных плеч происходит практически мгновенно и конденсатор

1 3 служит лишь для обеспечения схемного запирания тиристоров, длительность которого меньше длительности коммутаций. 3 ил.

1443107

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в качестве главного преобразователя переменного тока в постоянный (в режиме тяги) и обратно (в режиме рекуперативного торможения), например, на железнодорожном подвижном составе.

Цель изобретения — снижение массо- 1О габаритных показателей, повышение КПД и расширение рабочего диапазона преобразователя.

На фиг.l изображена принципиальная электрическая схема преобраэова- !5 теля; на фиг.2 — временные диаграммы работы преобразователя для алгоритма работы с принудительным запиранием всех тиристоров; на фиг.3— временные диаграммы с использованием переключений тиристоров,с помощью напряжений секций вторичной обмотки трансформатора.

Выпрямительно-инветорный преобразователь (фиг.!) содержит выпрями- 25 тельный тиристорный мост, состоящий иэ тиристоров 1-4, через который нагрузка 5 (электрическая машина) подключена к вторичной секционированной обмотке 6. Параллельно каждой секции 30 последней включены конденсаторы 7 и 8. Аноды первого 9 и третьего 10 дополнительных тиристоров соединены с анодами тиристоров 1 и 2 выпрямительного моста, а катоды второго 11 и четвертого 12 дополнительных тиристоров — с катодами тиристоров 3 и 4 того же моста. Катод первого 9 и анод второго 11 дополнительных тиристоров соединены с одним из выводов коммути- 40 рующего конденсатора 13, второй вывод которого подключен к средней точке вторичной обмотке 6 силового трансформатора, как и катод третьего 10 и анод четвертого 12 дополнительных ти- „ ристоров.

На диаграммах (фиг.2) приняты следующие обозначения: кривые U è i соответственно напряжение на вторичной обмотке трансформатора 6 и ток в

его первичной обмотке, т.е. потребляемый из питающей сети; кривая U g— напряжение на коммутирующем конденсаторе 13 (полярность напряжений U„z

U показана условно и соответствует ее обозначению на фиг.1). Остальные диаграммы иллюстрируют интервалы открытого и закрытого состояний тиристоров 1-4 выпрямительного моста и доЬ полнительных тиристоров 9-12, причем — обозначают временные интервалы, а цифры соответствуют обозначению тиристоров на фиг. l.

Интервал времени t соответствует началу буферного периода, в котором ток нагрузки замыкается вне обмоток

6 трансформатора через тиристоры 10 и ll, Током нагрузки происходит перезаряд коммутирующего конденсатора 13, после завершения которого включают тиристор !2. Тиристор 1! запирается напряжением Uq конденсатора 13 и ток нагрузки в интервале времени t q проходит по буферному контуру из тиристоров !О и !2. Перед включением тока нагрузки в обмотку 6 трансформатора (в интервале йз! отпирают тиристор 9.

Напряжением U< запирается тиристор 10 и происходит перезаряд конденсатора

13, по окончании которого отпирают тиристоp 2. Тиристор 9 запирается напряжением U + U„/2. Ток нагрузки скачком подключается к одной секции вторичной обмотки 6 трансформатора через тиристоры 2 и 12. В первичной обмотке того же трансформатора ток нарастает по косинусоидальному закону благодаря возбуждению колебательного процесса во входном контуре.

В интервале времени t z отпирается тиристор !l, а тиристор !2 при этом запирается напряжением U конденсатора !3 и последний перезаряжается. В момент завершения первого полупериода колебания тока во входном контуре отпирают тиристор 3. Тиристор !1 запирается напряжением U + U „/2. Колебательный процесс во входном контуре прекращается, ток нагрузки вводится во всю зторичную обмотку 6 трансформатора и начинается период выпрямления

Процесс коммутации (интервалы времени t 4 и t <) сопровождается наложением полупериода напряжения собственных колебаний входного контура на кривую зтордчного напряжения U<, Изменение момента начала интервала t 4 (фазы) регулируется среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке 5. Период выпрямления t < заканчивается с отпиранием ткристора 9.

Тиристор 2 при этом запирается напряжением Ug-U„/2. E интервалах времени и ., t е возникает аналогично описанному колебательный процесс во

1443107 интервала t <) напряжение U г достаточно для обесиечения надежного переключения тиристорных плеч.

В интервале t „ (фиг.3) включены тиристоры 9 и l2, происходит эапирание тиристора 1 напряжением U кон3 денсатора 13 и переэаряд последнего до заданного значения, а затем включают тиристор 11 и ток нагрузки проходит через цепь из тиристоров 9 и 10 — буферный интервал t . Этот инг тервал заканчивается при отпирании тиристора 2 и эапирании тиристора 9 напряжением U +Uг/2. Аналогично описанному алгоритму (фиг. 2) колебательным образом происходит введение тока нагрузки в обмотку (секции) 6 трансформатора в интервале времени t > через тиристоры 2 и 11 и кбнденсатор

13, а в интервале t — через тиристоры 2 и 12. В момент завершения коммутации отпирают тиристор 3. При этом тиристор 12 запирается напряжением одной секции обмотки 6 и начинается период выпрямления t, который так же, как и процесс выведения тока нагрузки из обмотки 6 трансформатора в интервалах t, „ аналогичен приведенному алгоритму, эа исключением того, что в буферном интервале проис ходит один перезаряд конденсатора 12 (фиг.3). формула изобретения !

Выпрямительно-инверторный преобразователь, содержащий силовой трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена в виде двух последовательно соединенных секций, каждая из которых зашунтирована конденсатором, и соединена с выводами для подключения нагрузки через выпрямительный тиристорный мост, анодная группа плеч которого соединена с анодом первого дополнительного тиристора, а катодная — с катодом второго дополнительного тиристора, анод которого и катод первого дополнительного тиристора соединены с одним из выводов коммутирующего конденсатора, подключенного вторым выводом к точке соединения секций вторичной обмотки силового трансформатора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения массогабаритных показателей, повышения

КПД и расширения рабочего диапазона,: он снабжен третьим и четвертым дополнительными тиристорами, соединенными входном контуре и ток 1 по косину- . соидальному закону снижается до относительно небольшого принужденного тока указанного контура к концу интервала t» который начинается при отпирании тиристора 10 и запирании тиристора 9 напряжением С, конденса г тора 13. Ток нагрузки из последнего выводится и, таким образом, напряжение Б г ограничивается независимо от длительности коммутации (например, выведения тока нагрузки иэ обмоток 6 трансформатора). При завершении коммутации отпирается тиристор tl, а ти- 15 ристор 3 запирается напряжением U— г

-U,/2. Колебательный процесс во входном контуре прекращается, ток нагрузки выводится иэ секций обмотки 6 трансформатора в цепь из последова- 2р тельно включенных тиристора 10, конденсатора 13 и тиристора Il.

Далее происходит аналогичное описанному управление рабочими процессами преобразователя в следующем, 25 условно отрицательном полупериоде питающего напряжения, sa исключением того, что вместо ти—

1 ристоров 2 и 3 включают соответственно тиристоры 1 и 4 (фиг.2). Для 30 более равномерного распределения тока нагрузки по плечам преобразователя в буферном периоде можно чередовать по полупериодам питающего напряжения цепи из тиристоров 10 12 и 9 35

1l, для чего в начале интервала отпирают тиристор 9 (вместо 12 в предыдущем полупериода), а в конце этого интервала отпирают тиристор 12 (вместо тиристора S).

С целью снижения рабочей частоты коммутирующего конденсатора 13 и уменьшения числа его переэарядов в буферном интервале до одного может быть применен другой алгоритм управ- 45 ления преобразователем (фиг.3), где кривая U, — напряжение в питающей сети, характерное для работы мощных потребителей с выпрямительной нагрузKOH Ug вторичное напряжение ТрВНС 5р форматора, которое содержит искажения, трансформированные из питающей сети, а также возникающие во входном контуре при коммутациях. При этом время оказывается недостаточным для восстановления запирающих свойств соответствующих тиристоров без применения принудительного их эапирания. В момент окончания коммутации (конец

1443!07. последовательно, общая точка соединения которых подклвчена к точке соединения секций вторичной обмотки силового трансформатора, анод третьего

5 дополнительного тиристора соединен с анодом первого дополнительного тиристора, а катод четвертого — с катодом второго дополнительного тиристора.

144310?

Составитель Т. Добровольскис

Редактор О,Головач Техред А.Кравчук Корректор Н.Король

Заказ 6392/51

Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4