Выпрямительно-инверторный преобразователь

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано на железнодорожном подвижном составе в качестве главного преобразователя в режимах тяги и рекуперативного торможения. Цель изобретения - повышение надежности работы путем увеличения времени выключения принудительно запираемых тиристоров, снижение массогабаритных показателей и повышение КПД. Устройство содержит выпрямительный мост на тиристорах 1-4, в диагональ переменного тока которого включены секции вторичной обмотки 6 силового трансформатора, зашунтированные конденсаторами 7, 8. Коммутирующий узел устройства состоит из коммутирующих конденсатора 12 и тиристоров 10, 11, 13-15. Переходный тиристор 9 анодом соединен с анодами тиристоров 1, 10, 11, 2, а катодом - с точкой соединения конденсаторов 7, 8. Конденсатор 12 одним выводом соединен с катодом тиристора 10 и анодом тиристора 13, а другим - с катодом тиристора 11 и анодом тиристора 14. Катоды тиристоров 13, 14 соединены с концами вторичной обмотки 6. Указанное выполнение коммутирующего узла обеспечивает регулирование длительности интервалов перезаряда конденсатора 12 в зависимости от тока нагрузки и вне зависимости от длительности интервалов, в которые производится введение и выведение тока нагрузки в обмотку 6. Это позволяет использовать конденсатор 12 меньшей мощности, исключить перезарядный дроссель и повысить надежность. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУВЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

i!0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4104143/24-07 (22) 1! .08.86 (46) 30.08. 89. Бюл. 11 32 (71) Московский энергетический институт (72) Ю.А, Карпов, Ю.И. Ковалев, В.Д. Тулупов и В.С. Стародумов (53) 621.314.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 - 880809, кл. В 60, 7/16, 1981.

Авторское свидетельство СССР

У 852660, кл. В 60 L 9/12, 1981. (54) ВЫПРЯМИТЕЛЬНО-ИНВЕРТОРНЫИ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано на железнодорожном подвижном составе в качестве главного преобразователя в режимах тяги и рекуперативного торможения.

Цель изобретения — повышение надежности работы путем увеличения времени выключения принудительно за„.,SUÄÄ 1564?61 А1 (511 4 Н 02 М 7/155 В 60 1 9/12

2 пираемых тиристоров, снижение массо. габаритных показателей и повышение

КПД, Устройство содержит выпрямительный мост на тиристорах 1-4, в диагональ переменного тока которого включены секции вторичной обмотки

6 силового трансформатора, эашунтированные конденсаторами ?,8. Коммутирующий узел устройства состоит из коммутирующих конденсатора 12 и тиристоров 10, 11, 13-15. Перехбдный гиристор 9 анодом соединен с анодами тиристоров 1, 10, 11, 2„ а катодом — с точкой соединения конденсаторов 7,8. Конденсатор 12 од- ним выводом соединен с катодом тиристора 10. и анодом тиристора 13, а другим — с катодом тиристора ll u анодом тиристора 14. Катоды тирис.торов 13, 14 соединены с концами вторичной обмотки 6. Укаэанное выполнение коммутирующего узла обеспечивает регулирование длительности

1504761 интервалов перезаряда конденсатора

12 в зависимости от тока нагрузки и вне зависимости от длительности интервалов, в которые производится вве- 5 дение и выведение тока нагрузки в обмотку 6. Это позволяет использо- вать конденсатор 12 меньшей мощности, исключить переэарядный дроссель и повысить надежность. 2 ил.

Изобретение относится к силовой тиристорной преобразовательной технике и предназначено в основном для использования на железнодорожном под-15 вижном составе в качестве главного преобразователя переменного тока в постоянный (в режиме тяги) и обратно (в режиме рекуперативного торможения) . 20

Цель изобретения — повышение надежности работы путем увеличения времени выключения принудительно запираемых тиристоров, снижение массогабаритных показателей и повышение

КПД преобразователя.

На фиг. 1 представлена электрическая схема преобразователя; на фиг.2— временные диаграммы его работы в режиме выпрямления. 30

Выпрямительно-инверторный .преобразователь .содержит выпрямительный мост, состоящий иэ тиристоров 1-4, через который нагрузка 5 (тяговые электрические машины) подключена к вторичной секционной обмотке 6 силового трансформатора, параллельно каждой секции которого включены конденсаторы 7,8. К средней точке вторичной обмотки 6 силового трансфор- . 40 матора подключен катод переходного тиристора 9,анодом соединенного с анодной группой плеч вьптрямительного тиристорного моста и с анодами первого 10 и четвертого 1 1 коммутирующих тиристоров, К катодам тиристоров 10 и 11 подключен своими выводами коммутирующий конденсатор 12.

Кроме того, с катодом тиристора 1 0 соединены также аноды второго 13 и третьего 14 коммутирующих тиристоров, подключенных катодами к крайним выводам вторичной обмотки 6 трансформатора, а с катодом тиристо11 — aHop nsrTol o коммутирующего тиристора 15. Катод последнего сое1 динен с катодной группой плеч выпрямительного тиристорного моста (с катодами тиристоров 3 и 4).

Работа преобразователя в режиме выпрямления иллюстрируется временными диаграммами, показанными на фиг. 2.

Кривые U u i „ представляют собой характерные для такого типа преобразователя соответственно напряжение на вторичной обмотке 6 силового трансформатора и ток в его первичной обмотке (потребляемый иэ

-питающей сети) . Кривая Uz — напряжение коммутирующего конденсатора .

2. Полярность напряжений U, и U< обозначена условно и соответствует их обозначениям на фиг. 1. Остальные диаграммы показывают интервалы открытого и закрытого состояний тифисторов 1-4 выпрямительного моста, переходного тиристора 9 и коммутирующих тиристоров 10, 11, 13-15 (номера диаграмм соответствуют номерам тиристоров).

В интервалах времени t „ и t ток нагрузки замыкается вне обмоток 6 трансформатора (буферный период) °

При этом в интервале С„ отперты коммутирующие тиристоры 1 О и 15, а тиристоры 4 и 9 запираются напряжением П + П1 . Происходит переэаряд конденсатора 12 током нагрузки до заданного уровня напряжения

Затем отпираются тиристоры 1,3 и начинается интервал t буферного периода, который продолжается до отпирания переходного тиристора 9.

При этом тиристор 1 запирается напряжениемБ одной секции вторичной обмотки 6 трансформатора. Ток нагрузки мгновенно вводится в указанную секцию, что возбуждает колебательнь1й процесс во входном контуре, образованном конденсаторами. 7,8, индуктивностью рассеяния обмоток силового трансформатора и приведенным к ним сопротивлением питающей сети. В интервале t > происходит плавное нарастание тока i, до величины тока нагрузки (6e3 учета эату)S0476) того, что в соответствующих интервалах вместо тиристора 1 отпирается тиристор 2 (и наоборот), вместо ти" ристора 3 — тиристор 4 и вместо 45 тиристора 14 — тиристор )3.

Среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке 5 регулируется изменением момента включ нИя тбка нагрузки в обмотки 6 силового 50 трансформатора (интервал и ), а также отклЫ4ения (интервал tg). о

В интервалах принудительного запирания тиристоров 1 и 2, например

t <, эти тиристоры запираются не- 55 4 посредственно напряжением Uz напряжение 01 секций вторичной об мотки 6 трансформатора не противодействует этому процессу. Тиристохания. колебательного процесса во входном контуре). В момент окончания первого полупериода колебания тока во входном контуре отпирают тиристор 2. Переходный тиристор 9 запирается напряжением )) полуобмотки

6 трансформатора ° Ток нагрузки мгновенно вводится во всю вторичную обмотку 6 трансформатора, что прерывает колебательный процесс во входном контуре, и начинается период выпрямления — t„, в котором отперты тиристоры 2 и 3. В интервале t отпираются тиристоры 11 и )4.Чтобы ввести ток нагрузки в конденсатор

12 и перезарядить его, при этом напряжением U запирается тиристор

2 ° В интервале t включается тирис6 тор 9, а тиристоры 1? и 14 запираются напряжением Uz — )) . Ток нагрузки скачком выводится из одной секции вторичной обмотки 6 трансформатора. Это вызывает колебательный процесс во входном контуре, в результате чего ток i по косинусои1 дальному закону уменьшается до принужденного тока того же контура, без учета затухания колебательного процесса. В этот момент включаются тиристоры 10 и 15. Тиристоры 3 и

9 запираются напряжением Uz + L, z.

Ток нагрузки мгновенно выводится из всей вторичной обмотки 6 трансформатора. Колебательный процесс во входном контуре прекращается и начинается буферный интервал следую\ щего, отрицательного полупериода нанряжения сети, в котором рабочие процессы преобразователя аналогичны описанным вьппе за исключением

)5

40 ры 4 и 9 (3 и 9 в следующем полупериоде) запираются в начале полу- периода напряжением Uz + U>, . Ти7/2

I ристоры 11 и 14 () 3) запираются напряжением U z — U, z, но при этом не происходит разряд конденсатора

12 напряжением Uz последнего в интервале tz запираются тиристоры 10 и 15, Из анализа, приведенного выше, следует, что все принудительно запираемые тиристоры преобразователя имеют достаточно большое время на восстановление их запирающих свойств.

Длительность интервалов t, и t> перезарядов коммутирующего конденсатора 12 регулируется, например, в зависимости от тока нагрузки, чтобы поддержать напряжение U на уровне,.необходимом для надежного эапирания тиристоров преобразователя, но не зависит от длительности интервалов t u t, т.е. введения и выведения тока нагрузки в обмотки 6 трансформатора, что позволяет выбирать конденсатор 12 меньше по мощности. Исключение перезарядного дросселя дополнительно снижает массогабаритные показатели и потери энергии в преобразователе.

Формула изобретения

Выпрямительно-инверторный преобразователь, содержащий силовой трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена из двух последовательно соединенных секций, каждая из которых зашунтирована конденсатором и соединена с выходными выводами для подключения нагрузки через выпрямительный тиристорный мост, к анодиой группе плеч которого подключен анод переходного тиристора, а также коммутирующий узел, включающий коммутирующие конденсатор и тиристор, отличающийся тем, что, с целью повьппения надежности работы путем увеличения времени выключения принудительно запираемых тиристоров,, снижения массогабаритных показателей и повьппения КПД, в коммутирующий узел дополнительно введены четыре коммутирующих тиристо-, ра, причем коммутирующий конденсатор подключен одним выводом к катоду первого и анодам второго и третьего коммутирующих тиристоров, а вторым выводом — x катоду четвер1504761

Составитель T Добровольскис

Редактор А. Маковская Техред М. Ходанич Корректор Н. Борисова

Заказ 5263/54 Тираж 647 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент ",, r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,1()1

T0I î коммутирующего тиристора и аноду пятого коммутирующего тиристора, катодом соединенного с катодной группой плеч выпрямительного тиристорного моста, с анодной группой плеч

5 которого соединены аноды первого и четвертого коммутирующих тиристоров, а катоды второго и третьего коммутирующих тиристоров соединены с соответствующими крайними выводами вторичноЪ обмотки силового транс-. форматора, к общей точке соединения указанных секций которой подключен катод переходного тиристора.