Преобразовательная установка для электроподвижного состава постоянного тока

,ЯО 1051681 А СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК3(51) Н 02 Р 7/42; Н 02 Р 3 22 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪЙ(71) Московский ордена Ленинаи ордена Трудового Красного Знамениинститут инженеров железнодорожноготранспорта(54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВАИОСТОЯННОГО ТОКА с асинхронными тяговыми двигателями, содержащая после":довательно соединенные автономныйинвертор, входной .С - фильтр инвертора, импульсный прерыватель и вход.ной двухзвенный (.С - фильтр, узлы искусственной коммутации автономного инвертора и импульсного прерывателя, причем вход электропитания узла искусственной коммутации инвертора через подзарядный тиристор и основные разделительные диоды соединен с конденсаторами входного двух звенного (.С - фильтра, о т л и чающая с ятем, что, с целью повышения надежности за счет улучшения коммутационной устойчивости, дополнительно снабжена (.С - фильтром, включенным между общей точкой основных разделительных диодов и подзарядным тиристором, двумя вспомогательными разделительными диодами, вспомогательным автономным источником постоянного. тока, причем выход ,С дополнительного 1,С - фильтра через вспомогательный подэарядный тиристор подключен к узлу коммутации прерывателя, а выход автономного источника постоянного тока и выхфд входного (.С - фильтра инвертора через вспомогательные разделительные диоды подключены к общей точке основных разделительных диодов.45 Изобретение относится к электротехнике, а точнее к тяговым электроприводамс асинхронными тяговыми двигателями, питающимся от контактнойсети постоянного тока и применяемым,напримерна электропоездах метрои пригородного сообщения,Известны преобразовательные установки для электроподвижного составас асинхронными тяговыми двигателями,содержащие двухэвенные преобразонате" 10ли типа фимпульсный преобразова-.тель - автономный инвертор напряжения с входными 1,С - фильтрами иузлами искусственной коммутации С 1;Недостаток преобразовательных 15установок связан с их низкой коммутационной устойчивостью и, следовательно, низкой надежностью, так какв некоторых режимах не обеспечивается заряд коммутирующих конденсаторон до номинального напряжения.Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является преобразовательная установка для электроподвижного состава 25постоянного тока с асинхроннымитяговыми двигателями, содержащаяпоследовательно соединенные автономный инвертор, входной .С - фильтринвертора, импульсный прерывательи входной двухзвенный ЬС - фильтр,узлы искусственной коммутации автономного инвертора и импульсногопрерывателя, причем вход электропитания узла искусственной коммутации инвертора через подзарядный З 5тиристор и основные разделительныедиоды соединен с конденсаторамивходного двухзненного ,С - Фильтрра 2 .Недостаток преобразовательной 40установки состоит в низкой надежности работы из-за невысокой коммутационной устойчивости, например, прикратковременных провалах или исчезновениях напряжения в контактнойсети.Цель изобретения - повышениенадежности и коммутационной устойчивости преобразователя и тяговогоэлектропривода,50Поставленная цель достигаетсятем, что преобразовательная установка дя электроподвижного составапостоянного тока с асинхроннымитяговыми двигателями, содержащаяпоследовательно соединенные антономный инвертор, входной С - фильтринвертора, импульсный прерывательи входной двухзвенный .С- фильтр,узлы искусстненной коммутации авто"номного инвертора и импульсного 60прерывателя, причем вход электропитания узла искусственной коммутациииннертора через подзарядный тиристори основные разделительные диодысоединены с конденсаторами входного днухзненного ЬС - Фильтра, дополнительно снабжена ЬС - Фильтром, нключенным между общей точкой основныхразделительных диодов и подэаряднымтиристором, двумя вспомогательнымиразделительными диодами, нспомогательньм автономным источником постоянного тока, причемвыход дополнительного ЬС - фильтрачерез вспомогательный подэарядныйтиристор подключен к узлу коммутациипрерынателя, а выход автономногоисточника постоянного тока и выходвходного .С - фильтра инверторачерез нспомогательные разделительныедиоды подключены к общей точке основных разделительных диодов.На чертеже предстанлена принципиальная схема силовых цепей преобразовательной установки для электроподвижного состава,Преобразовательная установка содержит последовательно соединенныеавтономный инвертор 1, входной ЬС -фильтр 2 инвертора, импульсный прерыватель 3 и входной двухзвенный ЬС -фильтр 4 прерывателя, подключенный кконтактной сети 5. Коммутациясиловых тиристорон 6 - 11 автономного иннертора 1 осуществляется спомощью узла искусственной коммутации, состоящего, например, из коммутирующих конденсатора 12, дросселя 13, коммутирующих тиристоров 14и 15 и распределительных тиристоров 16 - 21. Коммутация силовых тиристоров 22 и 23 импульсного прерывателя 3 осуществляется такжес помощью узла искусственной коммутации,содержащего, в частности, коммутирующие конденсатор 24, дроссель 25и тиристоры 26 и 27. Силовые тиристоры б - 11 автономного инвертора итиристоры 22 и 23 импульсного прерывателя шунтированы обратными диодами 28 - 35. Вход электропитания узла искусственной коммутации инвертОра через подзарядный тиристор 36,дроссель 37 и основные разделительные диоды 38 и 39 соединен с конденсаторами входного двухзвенного ЬС -фильтра 4. Имеется также вспомогательный автономный источник постоянноготока, который состоит иэ аккумуляторной батареи 40, питающей цепи управления поезда, и преобразователь 41постоянного напряжения в постоянное,выходное напряжение которого равнономинальному напряжении контактнойсети 5, Входные фильтры 2 и 4 автономного инвертора и импульсного прерывателя выполнены по типовым схемам на основе дросселей и конденсаторов. Общая точка основных разделительных диодов 38 и 39 через вспомогательные разделительные диоды 42и 43 соединена с выходом нходного1.С - Фильтра инвертора и плюсовым1051681 Филиал ППП "Патент",выходом преобразователя 41 постоянного напряжения. Коммутирующие конденсатор 24,дроссель 25 импульсногопрерывателя 3 подзаряжаются черезвспомогательный подзарядный тирис"тор 44, подключенный анодом к общей 5точке соединения тиристора 36 и дросселя 37, а катодом - к входу электро"питания искусственной коммутацииимпульсного прерывателя. Для фильтрации напряжения и тока, потребляемого 10узлами искусственной коммутации, введен также дополнительный конденсатор 45, который подключен одной обкладкой к общей точке дросселя 37и тиристора 36, а другой обкладкой - к отрицательной шине 46 источника, к которой подключен отрицательный выход преобразователя 41. К выходным выводам автономного инвертора 1 подключен асинхронный двигатель 47,Преобразовательная установка в .системе электропривода работает следующим образом.В тяговом режиме периодическивключают и выключают тиристор 22 импульсного прерывателя 3, за счет чего прикладывается напряжение к кон"денсатору фильтра 2. Этб напряжениепреобразуется инвертором 1 в переменное трхфазное напряжение, кото- ЗОрое обеспечивает создание вращающе"го момента двигателя 47,Коммутирующие конденсаторы 24и 12 при этом заряжаются до номинального напряжения сети, причем 35нормально их подзаряд осуществляется через диоды 38 и 39, а при кратковременных провалах напряженияконтактной сети 5 - от преобразователя 41 через диоды 43 ПредварительОно энергия для подзаряда конденсаторов 12, 24 накапливается на конденсаторе 45.Периодическое выключение силовоготиристора 22 при импульсном регулировании напряжения производитсяпутем периодического включения ком"мутирующего тиристора 26. При этомпредварительно заряженный коммутирующий конденсатор 24 с положительной полярностью на правой обкладкеразряжается по цепи: конденсатор 24,дроссель 25, тиристоры 26 и 22, конденсаторы 48 и 24, что приводит квыключению тиристора 22, Избыточный заряд конденсатора 24 расходуется по цепи обратного диода 34. КЬммутация, например, силового тирис-.тора 6 осуществляется путем разрядаконденсатора 12 по цепи: конденса-тор 12, дроссель 13, тиристоры 20, 6 О6, 14, инвертор 1 и его переэарядапо цепи; конденсатор 12, дроссель 19,ВНИИПИ Заказ 8684/5 тиристор 20, диод 14, конденсатор 12. Подзаряд коммутирующего конденсатора обеспечивается либо от общей точки диодов 38 и 39 через дроссель 37 и тиристор.36, либо от положительного вывода вспомогатель.ного преобразователя 41 через диод 43, дроссель 37 и тиристор 36.Таким образом, даже при провалах Напряжений контактной сети обеспечивается устойчивая коммутация тиристоров прерывателя 3 и инвертора 1, поскольку их коммутирующие конденсаторы всегда заряжены до полного напряжения, При этом, поскольку провалы напряжения в сети сравнительно редки и кратковремнны, то потребление энергии от батареи 40 достаточно мало.В тормозном режиме двигатель 47 генерирует энергию трехфазного напряжения, выпрямляемого диодами 28 - 33 инвертора 1 и заряжающего далее конденсатор фильтра 2. Если напряжение на конденсаторе фильтра 2 больше напряжения контактной сети, то токрекуперации непрерывно отдается в сеть 5 через диод 34 и фильтр 4.Если напряжение энергии рекупера-. ции, получаемое на зажимах обрат- ного выпрямителя на диодах 28 - 33 инвертора 1, меньше напряжения контактной сети 5, то режим отдачи энергии в сеть 5 обеспечивается путем импульсного регулирования силового тиристора 23 в импульсном прерывателе. Электромагнитная энергия, накопленная в дросселе фильтра 2 при включенном тиристоре 23, отдается в сеть 5 через обратный диод 34 в интервале отключенного состояния тиристора 23. В тормозном режиме подзаряд конденсаторов 12 и 24 происходит также, как и в тяговом режиме, но дополнительно для этих целей используется напряжение конденсатора фильтра 2, которое в этом режиме обычнобольше напряжения сети 5. За счетэтого обеспечивается надежная комму",тация тиристоров прерывателя 3 иинвертора 1 при провале напряженияконтактной сети 5 без потребленияэнергии от батареи 40.Технико;экономическая эффективность предложения состоит в повышении надежности работы преобразовательной части электропривода в специфических условиях электрической тяги,характеризующихся изменением уровнянапряжения в контактной сети и кратковременными перерывами электропита-.ния,5 Тираж 687 Подписное г. Ужгород,ул.Проектная,4