Вентильный преобразователь с импульсно-фазовым регулированием напряжения

1548829 прохождения тока нагрузки через конденсатор 13 практически независимо от длительности коммутаций. При этом 5значительно уменьшается величина емкости конденсатора 13 и ограничивается его максимальное напряжение.3 ил. Изобретение относится к электротехнике, а именно к силовой тиристорной преобразовательной технике, и предназначено, в основном, для использования на железнодорожном подвижном составе в качестве главного преобразователя переменного тока в постоянный (в режиме тяги) и обратно (в режиме рекуперативного торможения).. Цель изобретения - снижение массы и габаритов преобразователя путем уменьшения мощности коммутирующего конденсатора и исключения перезарядного дросселя.На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема преобра,зователя; на фиг, 2 и 3 - диаграммы его работы соответственно в режимах выпрямления и инвертирования.Преобразователь (фиг. 1) содержит выпрямительный тиристорный мост, состоящий из тиристоров 1-4, через кото 35 рый нагрузка 5 (электрические машины, соединенные последовательно со сглаживающим дросселем) подключена к вторичной секционированной обмотке б силового трансформатора. Параллельно каждой секции обмотки трансформатора включены конденсаторы 7 и 8 (входные), Аноды первого 9 и третьего 10 дополнительных тиристоров соединены с анодной группой плеч выпрями- тельного моста (анодами тиристоров 1 и 2). Тиристор 10 соединен последовательно с четвертым дополнительным тиристором 11, а катод последнего подключен к средней точке вторичной50 обмотки 6 трансформатора. Катод второго дополнительного тиристора 12 соединен с катодной группой плеч выпрямительного моста (катодами тиристоров 3 и 4), а его анод - с катодом первого дополнительного тиристо- ра 9 и одним из выводов коммутирую-:., щего конденсатора 13, подключенного чен коммутирующий конденсатор 13.Указанное построение устройства обес. -печивает уменьшение мощности коммутирующего конденсатора и исключениепереэарядного дросселя, так как укаэанное включение тиристоров 10.и 11позволяет регулировать длительность другим выводом к общей точке тиристоров 10 и 11.Работа преобразователя в режиме выпрямления и инвертирования поясняется с помощью диаграмм, показанных на фиг. 2 и 3, где кривые 11 и д, соответственно напряжение на вторичной обмотке трансформатора и ток, потребляемый из питающей сети. Кривая Б иллюстрирует напряжение коммутирующего конденсатора 13. Полярность напряжения О, и С показана условно и соответствует обозначениям на фиг. 1. Остальные диаграммы, представленные на фиг. 2 и 3, иллюстрируют интервалы открытого и закрытого состояний тиристоров преобразователя, причем цифры 1-12 соответствуют номеру тиристора на фиг, 1.Преобразователь работает следующим образом.В интервале времени С ток нагрузки замыкается вне обмоток 6 трансформатора буферный период ) через тиристоры 10 и 12 и коммутирующий конденсатор 13, После перезаряда конденсатора 13 до заданного напряжения 11 отпираются тиристоры 1 и 3, Дополнительные тиристоры 10 и 12 запираются напряжением С конденсатора 13 (в интервале). В следующем интервале времени С ток нагрузки вводят в обмотки 6 трансформатора, для чего отпирают дополнительные тиристоры 10 и 11. Тиристор 1 запирается напряжением Б/2 одной секции вторичной обмотки 6 трансформатора, в которую скачком вводится ток нагрузки, что возбуждает колебательный процесс во входном контуре, включающем в себя конденсаторы 7 и 8,. индуктивность рассеяния обмоток трансформатора и сопротивление питающей сети. В результате колебательного процесса токв первичной обмотке трансформатора плавно нарастает до значе5ния тока нагрузки. В этот моментотпирают тиристор 2. Тиристоры 10 и11 запираются напряжением 111(2 колебательный процесс прекращается,ток нагрузки вводится во всю вторичную обмотку 6 силового трансформатора и далее идет процесс выпрямления вторичного напряжения Б в интервале времени Т в котором отперты тиристоры 2 и 3.Изменением момента начала интерваларегулируется среднее значеЛние выпрямленного напряжения на нагрузке 5. При значениях выпрямленнонапряжения меньших максимального(при рО) величина напряжения Б,достаточна для обеспечения переключений тиристоров 1 (2), а при максимальных (С=О) значениях выпрямленного напряжения введение тока нагруки в обмотки трансформатора осуществляется принудительно, т.е, послеокончания интервала времениотпирают тиристоры 11 и 3, а тиристор 1запирается напряжением 0 +Б. На-,пряжение 11, в момент окончания интевала времени 1 э во всех режимах достаточно велико для обеспечения запрания тиристоров 10 и 11,Период выпрямлениязаканчивают, отпирая тиристоры 9 и 11, Приэтом тиристор 2 запирается напряжением Б. В интервалах времениЕ иво входном контуре происходит колебательный процесс, в результате которого токплавно снижается до сравнительно небольшого принужденного значения входного контура. В интервале с происходит перезряд коммутирующего конденсатора 13током нагрузки до заданного напряжения Б , а затем отпирают тиристор1 О. Тиристор 9 запирается напряжением У и ток нагрузки выводится изконденсатора 13 протекая по тиристрам 10 11 и 3. Изменяя соотношениемежду интерваламии й 6регулирвеличину напряжения У , обеспечиваянеобходимое схемное время запираниятиристоров преобразователя в широкодиапазоне токов нагрузки без применения цепей форсирующего перезаряда(перезарядных тиристоров и дросселяпри меньшей, по сравнению с известпреобразователем, требуемой емкостикоммутирующего конденсатора 13.В конце интервала времени Са подют отпирающий импульс на тиристор 1 1548829 6а тиристоры 3 и 11 запираются напряжением С,(2. Колебательный процессво входном контуре прекращается иначинается буферный интервал С втечение которого происходит перезарядконденсатора 13, а затем отпираютсятиристоры 2 и 4 (или 11 и 4).Рабочие процессы преобразователяв следующем, условно отрицательном,полупериоде питающего напряжения винтервалах времени С -1 не отличаются от описанных выше, за исключением того, что вместо тиристора 1 вго 15 соответствующем интервале й включают тиристор 2, а вместо тиристора2 - тиристор 1 (в интервале ю ),и в чачале интервала С отпираюттиристор 4 вместо тиристора 3 (в ин 20 тервале Т ),з- Работа преобразователя в режимеинвертирования при максимальном выпрямленном напряжении иллюстрируется диаграммами, представленными на2 25 фиг. 3.В интервале времениначинаетсяр- введение токанагрузки в обмотки6 трансформатораПри этом отпертыи- тиристоры 10, 11 и 4. В следующеминтервале й отпирают тиристор 9,тиристор 10 запирается напряжениемБ, конденсатора 13, последний перезаряжается до момента окончания введения тока нагрузки в обмотки 6 трансформатора, В этот момент отпираюттиристор 1, а тиристоры 9 и 11 за 35пираются напряжением Б -БВ интервале времени С происходит инЪвертирование, которое заканчиваетсяа 40 В интервале -4когда о тпирают тиристоры 10 и 11, а тиристор 1 запирается напряжением Б . Токплавно снижается до принужденноготока входного контура, а затем в интервале С отпирается тиристор 12,о- Тиристоры 11 и 4 запираются напряжением Б+Ь , Ток нагрузки вывоуют дится из обмоток 6 трансформаторав цепь из тиристоров 10 и 12 и конденсатора 13 и происходит перезарядм последнего. В следующем интервалеотпираются тиристоры 11 и 3, атиристор 12 запирается напряжением), П-П . Происходит введение токаным 55 нагрузки в обмотки 6 трансформатора в следующем, отрицательном, полупериоде питающего напряжения, в коа- тором рабочие процессы протекают2, аналогично рассмотренным, за ис1548829 Составитель Т ов исректор О. Кравцова Ре Н, Лазаренко хред Л.Олийнык Заказ 144 ВНИИПИ Госу аж 497 Подписи та по изобретениям и откр Ж, Раушская наб., д. иям при ГКНТ ССС стяенного комите 113035, Москва Производственно-издательский комбинат "Патент", г,ужг рина, 10 Га ключением того, что вместо тиристоров 1 и 4 отпирают соответственно тиристоры 2 и 3.Таким образом, преобразователь обеспечивает работу в режиме инвертора, ведомого сетью, т.е. в режиме рекуперативного торможения,формула и з обре т е н и я Вентильный преобразователь с импульсно-фазовым регулированием напряжения, содержащий силовой трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена со средней точкой, делящей ее на две секции каждая из которых зашунтирована конденсатором, и соединена с выводами для подключения нагрузки через выпрямительный тиристорный мост, четыре дополнительныхтиристора, анод первого из которыхподключен к анодной группе плеч 5выпрямительного моста а катод - кФпервому из выводов коммутирующегоконденсатора и айоду второго дополнительного тиристора, соединенногокатодом с катодной группой плеч выпрямительного моста, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью снижения массы и габаритов, третий дополнительный тиристор подключен анодомк анодной группе плеч выпрямительного моста, а катодом - к второмувыводу коммутирующего конденсатораи аноду четвертого дополнительноготиристора, соединенного катодом суказанной средней точкой вторичнойобмотки сипового трансформатора,