Выпрямительно-инверторный преобразователь

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в качестве главного преобразователя переменного тока в постоянный (в режиме тяги) и обратно (в режиме рекуперативного торможения), например, на железнодорожном подвижном составе.Цель изобретения - снижение массо- О габаритных показателей, повышение КПД и расширение рабочего диапазона преобразователя.На фиг.1 изображена принципиальная электрическая схема преобраэова теля; на фиг.2 - временные диаграммы работы преобразователя для алгоритма работы с принудительным запиранием всех тиристоров; на фиг.3 - временные диаграммы с использованием 20 переключений тиристоров,с помощью напряжений секций вторичной обмотки трансформатора.Выпрямительно-инветорный преобразователь (фиг.1) содержит выпрями тельный тиристорный мост, состоящий иэ тиристоров 1-4, через который нагрузка 5 (электрическая машина) подключена к вторичной секционированной обмотке 6. Параллельно каждой секции 30 последней включены конденсаторы 7 и 8. Аноды первого 9 и третьего 10 дополнительных тиристоров соединены с анодами тиристоров 1 и 2 выпрями- тельного моста, а катоды второго 11 и четвертого 12 дополнительных тиристоров - с катодами тиристоров 3 и 4 того же моста. Катод первого 9 и анод второго 11 дополнительных тиристоров соединены с одним из выводов коммути рующего конденсатора 13, второй вывод которого подключен к средней точке вторичной обмотке 6 силового трансформатора, как и катод третьего 10 и анод четвертого 12 дополнительных ти-ристоров.На диаграммах (фиг.2) приняты следующие обозначения: кривые Б и з.1 соответственно напряжение на вторичной обмотке трансформатора 6 и ток в50 его первичной обмотке, т.е. потребляемый из питающей сети; кривая Св напряжение на коммутирующем конденсаторе 1 3 (полярность напряжений Уи П показана условно и соответствует ее обозначению на фиг.1). Остальные диаграммы иллюстрируют интервалы открытого и закрытого состояний тиристоров 1-4 выпрямительного моста и дополнительных тиристоров 9-12, причем- обозначают временные интервалы, а цифры соответствуют обозначению тиристоров на фиг.1.Интервал времени й, соответствует началу буферного периода, в котором ток нагрузки замыкается вне обмоток 6 трансформатора через тиристоры 1 О и 11. Током нагрузки происходит пере- заряд коммутирующего конденсатора 13, после завершения которого включают тиристор 2. Тиристор 11 запирается напряжением Б конденсатора 13 и ток нагрузки в интервале временипроходит по буферному контуру из тиристоров 1 О и 2. Перед включением тока нагрузки в обмотку 6 трансформатора (в интервале йз) отпирают тиристор 9, Напряжением У запирается тиристор О и происходит перезаряд конденсатора 13, по окончании которого отпирают тиристор 2. Тиристор 9 запирается напряжением У+ Б/2. Ток нагрузки скачкомподключается к одной секции вторичной обмотки 6 трансформатора через тиристоры 2 и 12. В первичной обмотке того же трансформатора ток д нарастает по косинусоидальному закону благодаря возбуждению колебательного процесса во входном контуре. В интервале времени з отпирается тиристор 11, а тиристор 12 при этом запирается напряжением Б конденсатора 13 и последний перезаряжается. В момент .завершения первого полупериода колебания тока во входном контуре отпирают тиристор 3. Тиристор 11 запирается напряжением У+ 11/2. Колебательный процесс во входном контуре прекращается, ток нагрузки вводится во всю зторичную обмотку 6 трансформатора и начинается период выпрямле- ния Процесс коммутации (интервалы времени 1:д и) сопровождается наложением полупериода напряжения собственных колебаний входного контура на кривую 1 зторичного напряжения 0,Изменение момента начала интервала й(фазы) регулируется среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке 5, Период выпрямления Сзаканчивается с отпиранием ткристора 9. Тиристор 2 при этом запирается напряжением У-Б/2, В интервалах времени Ф й е возникает аналогично описанному колебательный процесс воинтервала С ) напряжение 0 г достаточно для обесиечения надежного переключения тиристорных плеч.В интервале(фиг.З) включены тиристоры 9 и 12, происходит эапирание тиристора 1 напряжением Б кон 3 денсатора 13 и переэаряд последнего до заданного значения, а затем включают тиристор 1 и ток нагрузки проходит через цепь из тиристоров 9 и 10 - буферный интервал С . Этот интервал заканчивается при отпирании тиристора 2 и эапирании тиристора 9 напряжением +юг/2. Аналогично описанному алгоритму (фиг,2) колебательным образом происходит введение тока нагрузки в обмотку (секции) 6 трансформатора в интервале времени С з через тиристоры 2 и 11 и кбнденсатор 13, а в интервале с- через тиристоры 2 и 12, В момент завершения коммутации отпирают тиристор 3. При этом тиристор 12 запирается напряжением одной секции обмотки 6 и начинается период выпрямления й, который так же, как и процесс выведения тока нагрузки из обмотки 6 трансформатора в интервалах С, 1 аналогичен приведенному алгоритму, эа исключением того, что в буферном интервале проис ходит один перезаряд конденсатора 12 (фиг.З). Формула изобретенияВыпрямительно-инверторный преобразователь, содержащий силовой трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена в виде двух последовательно соединенных секций, каждая из которых зашунтирована конденсатором, и соединена с выводами для подключения нагрузки через выпрямительный тиристорный мост, анодная группа плеч которого соединена с анодом первого дополнительного тиристора, а катодная - с катодом второго дополнительного тиристора, анод которого и катод первого дополнительного тиристора соединены с одним из выводов коммутирующего конденсатора, подключенного вторым выводом к точке соединения секций вторичной обмотки силового трансформатора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, ч.о, с целью снижения массогабаритных показателей, повышения КПД и расширения рабочего диапазона,он снабжен третьим и четвертым дополнительными тиристорами, соединенными входном контуре и ток1 по косину- . соидальному закону снижается до относительно небольшого принужденного тока указанного контура к концу интервала , который начинается при отпирании тиристора 10 и запирании тиристора 9 напряжением С, конденсагтора 13, Ток нагрузки из последнего выводится и, таким образом, напряжение Б г ограничивается независимо от длительности коммутации (например, выведения тока нагрузки иэ обмоток 6 трансформатора). При завершении коммутации отпирается тиристор 11, а ти ристор 3 запирается напряжением Б -г -Б,/2. Колебательный процесс во входном контуре прекращается, ток нагрузки выводится иэ секций обмотки 6 трансформатора в цепь из последова тельно включенных тиристора 10, конденсатора 13 и тиристора .Далее происходит аналогичное описанному управление рабочими процессами преобразователя в следующем, 25 условно отрицательном полупериоде питающего напряжения, за исключением того, что вместо ти -ристоров 2 и 3 включают соответственно тиристоры 1 и 4 (фиг.2). Для ЗО более равномерного распределения тока нагрузки по плечам преобразователя в буферном периоде можно чередовать по полупериодам питающего напряжения цепи из тиристоров 10, 12 и 9, 11, для чего в начале интервала отпирают тиристор 9 (вместо 12 в предыдущем полупериода), а в конце этого интервала отпирают тиристор 12 (вместо тиристора 8).40С целью снижения рабочей частоты коммутирующего конденсатора 13 и уменьшения числа его переэарядов в буферном интервале до одного может быть применен другой алгоритм управления преобразователем (фиг.З), где кривая О, - напряжение в питающей сети, характерное для работы мощных потребителей с выпрямительной нагрузкой г вторичное напряжение транс 5 О форматора, которое содержит искажения, трансформированные из питающей сети, а также возникающие во входном контуре при коммутациях, При этом времяоказывается недостаточным для восстановления запирающих свойств соответствующих тиристоров без применения принудительного их эапирания. В момент окончания коммутации (конецпоследовательно, общая точка соединения которых подклвчена к точке соединения секций вторичной обмотки силового трансформатора, анод третьего5 дополнительного тиристора соединен санодом первого дополнительного тиристора, а катод четвертого - с катодомвторого дополнительного тиристора./ аз 6392/51 6 Подписи Тираж ВНИИПИ Госу по делам 13035, Москвао комитета СССй и открытийушская наб., д. рои твенно-полиграфическое предприятие едактор О,Головач Те рственн зобрете Ж, Р город, ул. Проектная, 4