Устройство для регулирования постоянногонапряжения

 

ОП ИСА НИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

3l37l5

Со!оз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависю!ое от авт. свидетельства ¹â€”

Заявлено 14.Х.1969 (№ 1368100/24-7) с присоединением заявки ¹â€”

Приоритет—

Опублт!ковано 07.IX,1971. Бюллетень ¹ 27

Дата опубликования описания 8.XII.1971

МПК В 601 15,04

И 02и 3,10 кб1еитет по делам изобретений и открытиИ при Совете Министров

СССР

УДК 621.314.57 (088.8) Авторы изобретения

Л. В. Бирзниек и Я. Я. Берзинь

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к устройствам импульсного регулирования напряжения, главным образом для безреостатного регулировапия скорости электротяговых средств постоянного тока, созданных на основе тир!неторных широтно-импульсных преобразователей параметров постоянного тока.

Известны устройства тиристорных широтно-импульсных преобразователей. Однако этн устройства при определенном диапазоне регулирования име!от определенную максимальную частоту работы, увеличению которой препятствует отсутствие возможности уменьшения продолжительности импульса выходного напряжения преобразователя ниже определенной величины. Минимальная величина продолжительности импульса напряжения, прикладываемого к тяговым двигателям, зависит от схемы прерывателя и времени восстановления запирающих свойств тир!всторов.

Для большинства практических схем с тиристорами типа ТЛ и ВКДУ продолжительность минима Ibíîãо импульса выходного напряжения не удается снизить менее, чем до

160 — 170 !тксек, что при диапазоне регулирования, например 1:20, требует минимальную продол>кительность импульсного цикла (периода) 3200 — 3400 ттксек, т. е. максимальная рабочая частота такого прерывателя состав2 ляет около 300 гц. Невозможность увеличения рабочей частоты прерььвателя:вызывает необходимость уста!нсеки о.пносител ьно больших (по размерам >! весу) сглаживающих устрой!ст!в на входе и выходе преры!ватег!я — входные нндуктивно-емкостные фильтры и выходные сглажтпва!общие реакторы.

В описываемом устройстве минимальная

I0 продолжительность импульса выходного «апряжения может быть уменьшена до весьма малых величин, и, следовательно, рабочая частота прерывателя — увеличена до значений, допустимых,по нагреву тиристоров и !

5 вентилей, например до 500 — 600 гтрк. 11ри этом уменьша!отся габариты н вес входных н выходных сглаживающих устройств.

Это достигается путем соединения элементов прерывателя по схеме определеннон

20 конфигурации и включением дополнительного дросселя насьпценпя. Кроме того, коммутирующий дроссель ограничивает скорость !!врастания тока в глаВHом и дополн!!Tcльном тиристорах. Силовая схема устройства огра25 ничивает также скорость нарастания обратного напряжения на вентилях, шунтирующих нагрузку.

На чертеже изображена принципиальная силовая схема устройства, 30 От источника 1 питания через входной нн313715

3 дуктивно-емкостной филь"гр 2 и I ирнсторный прерыватель 8 получает питание нагрузка, например тяговый двигатель 4 постоянного тока, шунтиро ванный вентилем 5 и дросселсм б насьпцеиия. При отпирании главного тиристора 7 происходит персзаряд коммутирующей емкости 8 по пеци — емкость 8, главный пиристор 7, коммутирующий дроссель 9, обратный диод 10 дополнительного тиристора 11, емкость 8. В начале пуска тягового двигателя, когда необходимо обеспечить минимальнуlо продолжительность импульса выходного напряжения, сразу за первым перезарядом следует второй, т. е. отпирается дополнительный тиристор 11, коммутирующий дроссель 9, обратный диод 12 главного тиристора, емкость 8, Продолжительность обоих перезарядов емкости составляет е, т, WS

Тр = 2л LC, ком мх тиру|ощего

Устройство для регулирования постоянного напряжения, содер кащее главный и дополнительные тиристоры, шунтированные в ооратном направлении диодами, и коммути45 ру|ощие дроссель и емкость, отлича ощееся тем, что, с целью повышения технико-экономических показателей, оно снабжено дросселем насыщения, включенным между п110сом нерегулируемого напряжения и анодом

50 главного тиристора, коммутирующая емкость включена между анодами главного и дополнительного тиристоров и коммутирующий дроссель включен мех;ду катодами тиристоров, причем нагрузка подключена к катоду

55 дополнительного тиристора. где L — индуктивность дросселя;

С вЂ” емкость коммутирующего конденсатора;

Тр — период собственных колебаний

LC-контура. Например, прн

L=250 лгк и С=1 лкф, Тр = 314 лксек.

Дроссель насыщения 18 рассчитан таким образом, что его насыщение происходит примерно после промежутка времени 0,75 Тр, когда синусоидальный ток второго перезаряда конденсатора имеет амплитудное значение и начинает умеиьшаться.

После того, как ток коммутирующей емкости удал до величины тока нагрузки, перезаряд конденсатора продолжается по цепи

8 — 11 — 2 — 18 — 8 постоянным по величине то,ом тягового двигателя 4. При этом э.д.с.

: ондеисатора направлена «ивстречу э.,д.с. источника;питания (т. е. э.д.с. канден сатора фильтра),,и, когда они,становятся равными, снимается обратное напряжение с шунтирующих вентилей 5. Однако протекание тока через эти вентили на определенное время задерживается из-за наличия дросселя насыщения б. Поэтому заряд конденсатора 8 продолжается, и его напряжение повышается до величины, большей чем э.д.с. питаиня Е. После того, как дроссель б насыщается, тиристор 11 запирается, и происхо:IíT частичный обратный разряд коммутирук щего конденсатора 8 по цепи 8 — 13 — 2 — 5—

--б — 10 — 8. В процессе этого частичного раз4 ря l3 дросссль 18 перемагfjHi1HBBLтся еим образо)м, подГотавли вается для заде1)жки напряжения в начале c:1едующего импульсного цикла.

Необходимые параметры lpocccëë насыщения 18 могут быть приближенно определены по выражению где 1à — число витков дросселя 13;

S — сечение дросселя в лР;

13„-- индукция насьпцсиия сердечника

l5 в теслах; к — 0,75... 0,85, При Е = 4000 в, Тр = 314 лксек, к=0,75 и В„=1,5 т (для пермаллоя 50 НП), произведение (VS = 0,312, и, следовательно, 20 дроссель насыщения 13 может быть осуществлен, например, в виде тороидального сердечника с сечением 0,0064 лР, т. е. 64 сл (8Х8 сл), на который намотано 50 витков.

Это вполне приемлемо для электроиодвижно25 го состава с корготруктивной точки зрения, и незначительное увеличение веса и размеров прерывателя из-за включения дополнительного дросселя насыщения 18 многократно компенсируется уменьшением веса и разме30 ров входного фильтра и выходного сглажива|ощего .реактсра.

Устройство, проверено экспериментально на опытной моторвагонной секции типа

CP3 — А6, 11Т с тиристорным импульсным

05 преобразователем мощностью 600 квт на

3000 в и на 150 а, при этом частота работы прерывателя повышена от 200 до 400 гц.

Предмет изобретения

I åäàêTор М. Аникеева

Составитель В. Кучумов

Текред А. Камышникова

Корректор Н. Шевченко

Заказ 5431 Изд. No 1233 Тираж 473 I1îäïèñíîå

ЦИИИПИ Комитета по дедам изобретений и открытий при Совете Министров (ЛХР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4 5

Загорская типография