Выпрямительно-инверторный преобразователь

ц 882660 О П И С А Н И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 21.11,79 (21) 2842145/24-11 с присоединением заявкиарственный коми СССР) Дата опубликования описания 07.08.81 Авторизобретения арно Московский ордена Ленина и ордена Октябрьско 1) Заявитель ВОЛЮЦИИэнергетическии инсти 54) ВЪПРЯМИТЕЛЬНО-ИНВЕРТОРНЬ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬьна собой криву бмотке 6 сил я т, предста Изобретение относится к области силовой тиристорной преобразовательной техники 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).Известен выпрямительно-инверторный преобразователь, содержащий силовой трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена из двух секций, шунтированных конденсаторами, соединена с тяговыми электрическими машинами через выпрями- тельный тиристорный мост, анодная группа плеч которого соединена с анодом первого дополнительного тиристора, а катодная - с катодом второго дополнительного тиристора, соединенного анодом со средней точкой вторичной обмотки трансформатора, и узел принудительной коммутации, выполненный на коммутирующем конденсаторе, коммутирующем тиристоре и дросселе 1,Недостатком этого устройства является наличие трех отдельных узлов принудительной коммутации.Целью изобретения является упрощение преобразователя.Для осуществления этой цели узел принудительной коммутации соединен одним выводом с катодом первого дополнительного тпрпстора, а другим - с анодом второго дополнительного тиристора, при этом коммутирующий конденсатор подключен параллельно цепи у последовательно включенных коммутирующего тиристора и дросселя.На фиг. 1 изображена принципиал ясхема преобразователя; на фиг. 2 - вре менные диаграммы рабочего процесса (врежиме тяги).Выпрямительно-инверторныи преобразователь содержит выпрямительный тиристорный мост, состоящий пз тиристоров 15 1 - 4, через который тяговые электрическиемашины 5 подключены к вторичной секцпонированной обмотке 6 силового трансформатора, параллельно каждой секции которой включены конденсаторы 7. Коммутирующий узел, состоящий из коммутирующего конденсатора 8, коммутирующего тиристора 9 и дросселя 10, включен последовательно в цепь с дополнительными тиристорами 11 и 12.Работа преобразователя и узла принудительной коммутации в режиме тяги поясняется диаграммами на фиг. 2,Кривая У, представляет тонапряжения на вторичной о оЗ 0 вого трансформатора. Кривав 852660ляет алгебраическую сумму токов в секциях вторичной обмотки 6 силового трансформатора (эта суыма равна приведенному току первичной оомотки трансформатора, т. е. току в контактной сети),Интервал времени Е, соответствует паузе, когда ток нагрузки не протекает по обмоткам трансформатора, а замыкается по лечаы выпрямительного моста с тирпстораып 1 и 3. Этот интервал заканчивается подачей импульса на дополните. ьный тирстор 12, при этом тиристор 3 запирается естественным ооразом.Колеоательный процесс за вреыя 1, приводит к возрастанию тока г, до величины тока нагрузки. В этот момент следующим мпульсом отпирается тиристор 4, а дополнительный тиристор 12 гаснет естественным образом, колебательный процесс прекращается, и начинается период выпрямления (через плечи моста с тиристорами 1 и 4 и вторичную обмотку б трансформатора),11 роцесс коммутации (интервал времени 1) сопровождается наложением полупериода собственных колебаний на кривую вторичного напряжения У,. Измерением фазы подачи первого импульса регулируется среднее значение выпрямленного напряжения на тяговых машинах, Период времени выпрямления 1 з заканчивается принудительным запиранием тиристора 1 с одновременным отпиранием дополнительного тиристора. Колебательный процесс за время 14 приводит к снижению тока гг до относительно небольшой величины принужденного тока конденсаторов 7, в этот момент отпирается тиристор 2. Тиристор 5 принудительно запирается, и ток нагрузки переводится в цепь, образованную тиристорами 2 и 4. Колебательный процесс в период коммутации 14 также сопровождается наложением полупериода собственных колебаний в контуре вторичных обмоток 6 трансформатора и конденсаторов 7 на кривую напряжения У,.В следующем полупериоде напряжения сети отпирается дополнительный тиристор 12, затем отпирается тиристор 3 и устанавливается период выпрямления полного напряжения вторичной обмотки по тирпсторам 2 и 3. В конце рассматриваемого полу- периода осуществляется принудительное запирание тиристора 2 с одновременным отпиранием дополитсльного тиристора 11, а затем - отпирание тиристора 1 с одновременным принудительным запираниеы дополнительного тиристора 11, в результате чего ток нагрузки выводится из вторичной обмотки трансформатора и на гинаст протекать по тиристораы 1 и 3 моста.Принудительное запирание тиристоров 1, 11 и 2 обеспечивается работой узла принудительной коммутации и происходит следующим образом. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 йд 00 05 Перед отирапиеы дополнительного тиристора 11 коммутирующий конденсатор 8 заряжен напряжением, иыеющиы полярность, показанную на фиг. 1, и превосходящим ыгновенное значение напряжения полоишы вторичной обмотки 6 трансформатора. 1 ок нагрузки протекает по тиристору 1, втор;гчно:"; ооыотке 6 и тиристору 4. При отпирашш дополнительного тирггзра 11 в контуре, состоящем из тиристораодной пз сскц, . вторичной обмотки 6, конденсатора Ь и дополнительного тирегора 11, депствуст суымарное напряжение, способс"- вующсс запиранию тиристора 1 и отпиранию дополнительного тиристора 11. Г 1 озтоыу ток нагрузки (г) мгновенно комыутпрует пз тпристорав дополнительный тирстор 11 и коыыутиру ющий кондепсстор 8. По хгсре разряда коммутирующего копденсагора 8 током нагрузки напряжение па когмутпрующсы конденсаторе 8 (С.; уыеьшается, однако на плече ыоста, состоящего из тиристора 1, сохраняется обра-,ое напряжение в течение времени, достаточного для восстановления запирающихся свойств тиристоров. Дальнейшее протекание тока нагрузки через коммутирующий конденсатор 8 рпводит к изменению полярности напряжения па нем и к моменту окоп-сания периода 4 это напряжение достигает своего исходного значения, но с обратной полярностью. В момент окончания периода г 4 подается отпирающий импульс на тиристор 2. Тогда в контуре, образованноы тпрпстороы 2, одной из секций вторичной обмотки б, коммутирующим конденсатором 8 и дополнительным тиристором 11, начнет действовать напряжение, способствующсе запиранию дополнительного тиристора 11 и отпиранию тиристора 2, и ток нагрузки мговепно коыыутирует из дополнительного тиристора 11 в плечо моста с тиристороы 2. Одновременно с тиристороы 2 отпирается коммутирующий тиристор 9, и в элементах коммутирующего контура начинается колебательный процесс, прекращающийся в момент достижения током перезаряда (г,) пу;ш, коммутирующий конденсатор 8 к этому моменту вновь приобретает полярность, показаннуюа фиг. 1; велчина напряжения заряда становится равной (за вычетом потерь в цепи псрезаряда) своему исходноыу значешпо в начале колеоательпого процесса. Коммутирующий узел становится такпы образом готовым к следующему циклу раооты (в конце следующего полупериода напряжения сети), когда ток нагрузки переводится пз плеча моста с тиристором 2 в цепь с дополнительным тиристором 9, а затем из этой цеи в плечо моста с тиристороы 1. Период собственных колебаний в перезарядпоы контуре выоирается из условия надежного загшраппя дополнительных тпристоров 11 и 12,5Из рассмотрения работы коммутирующего узла вытекает основная его характерная особенность: так как амплитуда напряжения на коммутирующем конденсаторе (У,) пропорциональна току нагрузки, то 5 время действия обратного напряжения на тиристоры 1 и 2 плеч моста при принудительном их запирании постоянно при любых нагрузках. Время приложения обратного напряжения к дополнительным тиристорам 1 О 11 и 12 также постоянно во всех режимах, так как определяется собственным временем перезарядного контура. Ограничением нагрузочной способности рассмотренного коммутирующего узла является амплитуда 15 напряжения на коммутирующем конденсаторе. Поэтому емкость коммутирующего конденсатора целесообразно выбирать так, чтобы при максимально возможном токе нагрузки амплитуда напряжения заряда не 20 превосходила амплитудного значения напряжения вторичной обмотки трансформатора.Другой важной особенностью преобразователя с коммутирующим узлом рассмот ренного типа является отсутствие временных задержек между подачей управляющего импульса и коммутацией тока из запираемого плеча в плечо, принимающее на себя ток нагрузки. Тем самым обеспечива- зО ется стабильность формы потребляемого из сети тока в широком диапазоне нагрузок. То же обстоятельство обеспечивает возможность управления тиристорами преобразователя при помощи узких импульсов (ши- З 5 рина которых зависит лишь от собственного времени включения тиристоров), что упрощает схему устройств управления преобразователем.Формула изобретенияВы прям ительно-инверторный преобразователь, содержащий силовой трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена из двух секций, шунтированных конденсаторами, соединена с тяговыми электрическими машинами через выпрямительный тиристор,ный мост, анодная группа плеч которого соединена с анодом первого дополнительного тиристора, а катодпая - с катодом второго дополнительного тпристора, соединенного анодом со средней точкой вторичной обмотки трансформатора, и узел принудительной коммутации, выполненный на коммутирующем конденсаторе, коммутирующем тиристоре и дросселе, отличающееся тем, что, с целью упрощения преобразователя, узел принудительной коммутации соединен одним выводом с катодом первого дополнительного тиристора, а другим - с анодом второго дополнительного тиристора, при этом коммутирующий конденсатор подключен параллельно цепи из последовательно включенных коммутирующего тиристора и дросселя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Заявка2494571/27-11, 08.07.1977, кл. В 601. 7/16, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.ипография, пр. Сапунова, 2 аказ 1807/12 Тираж 749НПО Поиск Государственного комитета СССР п113035, Москва, Ж, Раушска Подписное делам изобретений и открытий аб., д. 4/5