Выпрямительно-инверторный преобразователь электроподвижного состава переменного тока

3 15611Изобретение относится к силовойпреобразовательной технике и можетбыть использовано во входных преобразовательных устройствах с принудительной коммутацией тирйсторовьпредназначенных для питания как коллекторных, .так и бесколлекторных тяговых двигателей электровозов переменного тока.Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей,путем снижения установленной моадости коммутирующего оборудования,На фиг.1 приведена принципиальнаяэлектрическая схемаобратимого выпрямительно-инверторного преобразователя; на фиг.2 - временные диаграммы.токов и напряжений в элементах преобразователя, а также временные диаграммы состояний тириеторов для выпрямительного режима работы; нафиг.3 - то же, для инверторного режима работы преобразователя.Выпрямительно-инверторный преобразователь содержит тяговый трансформатор 1, первичная обмотка которогочерез токосъемник 2 подсоединена ктяговой контактной сети, два однофазных моста главных тиристоров 3-6 и7-10, выводами переменного тока подсоединенных к вторичной обмотке 11тягового трансформатора 1, а выводами постоянного тока - к нагрузкам 12и 13, каждая из которых представляетсобой цепь из последовательно соединенных сглаживающего реактора 14 иколлекторного тягового двигателя 15,однофазный мост коммутирующих тиристоров 16-19, выводом положительногополюса подключенный к выводу положительного полюса моста главных тирис-торов 3-6 и выводом отрицательногополюса подключенный к выводу отрицательного полюса моста главных тирис- А 5торов 7-10, а выводами переменноготока подсоединенный к выводам коммутирующего конденсатора 20, н блок21 управления, соответствующими выводами подключенный к управляющимэлектродам тиристоров 3-10, 16-19. Вкачестве блока 21 управления можетбыть применена, например, система импульсно-фазового управления,Преобразователь в выпрямительномрежиме (фиг.1 и 2) работает следующим образом,Предположим что первоначальнопроводили тиристоры 3, 5 и 8, 1 О. 82Токи 1 и 1нагрузок 12 и 13 замыкались в.буферных контурах по цепям: 12; 4; 6; 12 и 13; 8; 10; 13.Предположим также, что первоначально коммутирующий конденсатор 20 был заряжен до напряжения Бь по величине равного амплитудному значению напряжения вторичной обмотки 11 (11) трансформатора 1. Полярность напряжения Б показана на фиг,1.В момент времени О включаются тиристоры 4 и 9. Под действием напряжения П , полярность которого покаьзана на фиг.1 стрелкой, токи 1 и х перераспределяются из буферного контура в обмотку 11 и протекают по цепям: 12; 4; 11; 5; 12 и 13; 8;11; 9; 13, При этом к нагрузкам 12 и 13 прикладывается напряжение БВ момент сь включаются тиристоры 6 и 19. Под действием напряжения 11 ток 111 во вторичной обмотке начинает спадать, а в конденсаторе 20 увеличивается по цепи: "+" 20; 16;5; 11; 8; 9 и "-". Токи в тиристорах 5 и 8 также спадают. В момент после запирания тнристоров 5 и 8 и восстановления их непроводящих свойств ток д снижается в два ранза., становясь равным по величине токам нагрузок 1и 1ь и замыкается но цепи: 11; 9; 13; 9; 20;16, 12; 4; 11. Далее на интервале времени с -ез конденсатор 20 переза 1ряжается током нагрузки, В моменткогда напряжение Б начинает превышать текущее значение переменного напряжения У , открываются тиристоры 6 н 7. На интервале временитоки нагрузок 2 и 13 замыка Фются в буферные контуры по цепям: 12; 4; 6; 12 и 3; 7; 9; 13, а ток обмотки 11 спадает к нулю под действием встречного напряжения конденсатора 20 (полярность напряжения У противоположна показанной на фиг.1). При этом электромагнитная энергия, запасенная в индуктивностях цепи обмотки 11 током 0,51. , поступает вИконденсатор 20, повьпдая на нем напряжение до некоторой величины, В моменттиристоры 16 и 19 запираФются.В следующем полупериоде переменного напряжениядозаряд конденсатора 20 до исходной величины напря" жения может осушествляться, например, при помощи обычного эарядного156 моста от собственно питающей обмотки 11 на интервале времени й - 1 . Тот же результат можно получить без применения специального зарядного устройства, например путем задержки момента включения главных тиристоров 6 и 7, так как до их включения ток нагрузки 1 и = 1. протекает через конденсатор 20, линейно повьппая на нем напряжение (фиг.2, пунктирная линия Бр и 1 11 )Изменением момента включения тиристоров 3, 4, 6 и 1 О относительно нулевой фазы напряжениядостигается независимое (индивидуальное) регулирование напряжения на нагрузках.Далее процессы протекают согласно временным диаграммам, показанным на фиг.2, аналогично описанному.Таким образом, при работе преобразователя в выпрямительном режиме осуществляется процесс. принудительного "гашения" тока в обмотках транс.форматора в два этапа с помощью коммутирующего конденсатора. На первомэтапе производится принудительноезапирание двух главных тиристоровпри коммутации в них тока, равногополовине полного тока трансформатора,а на втором этапе - искусственнаякоммутация второй половины его тоха,что позволяет уменьшить по сравнению с прототипом величину емкости, исключить холостой перезаряд коммутирующего конденсатора и снизить его установленную мощность.Преобразователь в режиме зависимого инвертирования (фиг.1 и 3) работает следующим образом.Предположим, что первоначально проводили тиристоры 3, 5, 7, 10, а конденсатор 20 был заряжен напряжением, полярность которого показана на фиг.1. Токи нагрузок 12 и 13 замыкались в буферных контурах по цепям: 12; 3; 5; 12 и 13; 8; 1 О; 13.В момент времени 0 включаются тиристоры 16 и 19, Под действием напряжения конденсатора 20 (Бд) ток в тиристорах 5 и 8 начинает уменьшаться, одновременно увеличиваясь в обмотке 1 по цепи: "+" 20;16; 5; 1; 8; 9, "-" 20. В момент й после запирания и восстановления непроворящих свойств тиристоров 5 и холостого перезаряда. 55 формула изобретения 82мыкается по цепи: "+" 20; 16; 12;3; 1; 10; 13; 19, "-" 20.На интервале времени С - й конденсатор 20 перезаряжается на обратную полярность, противоположную показанной на фиг.1момент 1 - момент начала превьнпения напряжением над текущимзначением переменного напряжения 0 -включаются тиристоры 6 и 7,На интервале времени й -й 9 токии ьп перераспределяются из цепьтйристоров 16 и 19 и конденсатора 20в цепь тиристоров 6 и 7 и обмотки 11.15В момент Т ток обмотки 11 дости 9гает по величине суммарного токаобеих нагрузок, тиристоры 16 и 19запираются под действием встречного20 напряжения конденсатора 20. Токи д 9иэ замыкаются по цепям: 12; 3;11.; 6; 12 и 13; 7; 11; 10; 13. Приэтом к нагрузкам 12 и 13 прикладывается встречное напряжение БВ моментвключаются тиристоры4 и 9. Под действием напряжения Б 1,тиристоры 6 и 10 запираются, а токид и ,п замыкаются по цепям; 124; 6; 12 и 13; 7; 9 13.Изменением .момента включения тиристоров 4 и 9 осуществляется регулирование напряжения на выходныхзажимах преобразователя,В следующем полупериоде перемен 35ного напряженияпроцессы протекают аналогично описанному согласновременным диаграммам, показанным нафиг.3.Таким образом, при работе преоб 40 разователя в инверторном режиме осуществляется процесс принудительногонарастания тока в обмотках трансформатора в два этапа с помощью коивутирующего конденсатора, причем при 45 нудительное запирание двух главныхтиристоров производится на первомэтапе при коммутации тока, равногопо величине половине полного токатрансформатора. В результате снижается установленная .мощность коммутирующего конденсатора по сравнению спрототипом за счет уменьшения требуемой величины емкости и исключения1561182 Ф,У ,7,Ю Х, б,7 юю лм У,Ю Ф,.У И А 7 ЖО 779 Составитель В.ШитовТехред ЛОлийнык ектор В,Кабаций Редактор А,ЛежнинаФФныыйыШФФФае а, Щираж 4 Подписи Заказ 983ВНИИПИ Государственного113035 тениям и открытиям при ГКНТ ССская наб , ц. 4/5 омитета по изоб осква, Ж, Ра нно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101 онзвод переменного тока, содержащий дваоднофазных моста, выполненных на основных тиристорах, выводы переменного тока которых объединены и образуют входные выводы, а выводы постоянного тока - две пары выходных выводов, узел принудительной коммутациис коммутирующим конденсатором, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью улучшения массо-габаритных показателей путем снижения установленной мощности коммутирующего оборудования, узел принудительной коммутации выполнен в виде четырех коммутирующих тиристоров, собранных по схеме однофазного моста, каждый выводпостоянного тока которого подсоединен к одноименному выводу постоянноготока соответствующего моста на основных тиристорах, а выводы переменного тока подсоединены каждый к своейобкладке коммутирующего конденсатора.