Вентильный преобразователь с импульсно-фазовым регулированием для электроподвижного состава переменного тока

Союз СоаетскикСоциалистическиеРеспубник ОП ИСАЙ ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 895745(22)Заявлено 16.0476 (21) 2349326/24-11с присоелинением заявки РЙ -(51) М. Кд. В 60 1. 9/12 Государственный комитет ио делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Б.Н.Тихменев, А.В.Каменев, З.М. Рубчинский"ИЛ;Н ШйлВсесоюзный ордена Трудового Краснсго Знамени научноисследовательский институт железн дорожного транспорта(54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВЫМРЕГУЛВСОВАНИЕМ ДЛЯ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВАПЕРЕМЕННОГО ТОКА Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и предна значено для использования на электровозах и электропоездах переменного тока, оборудованных вентильными преобразователями с импульсно-фазовым регулированием выходного напряжения.Известен вентильный преобразователь с импульсно-фазовым регулированием для электроподвижного состава переменного тока, содержащий полу- управляемые выпрямительные мосты, выходы которых предназначены для подключения к отдельным тяговым двигателям, а входы-к зажимам вторичной обмотки тягового трансформатора, па 5 раллельно которой подключен конденсатор 1.Это устройство в межкоммутационные периоды не обеспечивает приемлемой формы кривой тока при совместной работе нескольких единиц электроподвижного состава от общей тяговой сети, что снижает тягово-энергетические характеристики электроподвижного состава.Цель изобретения - улучшение тягово-энергетических характеристик электроподвижного состава.Цель достигается тем, что вентильный преобразователь с импульснофазовым регулированием для электро- подвижного состава переменного тока снабжен демпфером, включенным последовательно с конденсатором и выполненным на параллельно включенных дросселе, двух тиристорах, соединенных встречно-параллельно, и цепи из последовательно включенных резистора и дополнительного конденсатора.На фиг. 1 представлена принципи" альная схема вентильного преобразова" теля, на фиг. 2 - вариант схемы демпфера, управляемого тиристорным ключом; на фиг. 3 - кривые токов и на-: пряжений трансформатора в процессе работы преобразователя на двигательную нагрузку, при отсут8957 15 20 45 ствии демпфера (фиг. 3 а) и при его наличии (фиг.3 б) .Преобразователь содержит полу- управляемые вентильные мосты 1 и 2, подключенные входами к трансформатору 3, параллельно вторичной обмотке 4 которого к точкам 5 и 6 подключена последовательная цепь из конденсатора 7 и демпфера 8, содержащего дроссель 9, резистор 10, дополнительный конденсатор 11 и два тиристора 12, 13, включенные встречно- параллельно.Вентильные мосты 1 и 2 содержат тиристорные плечи 14, 15, диодные плечи 16-19 и полностью управляемые плечи 20, 21. К выходам вентильных мостов подключены тяговые двигатели 22, 23 постоянного тока.Полностью управляемые плечи преобразователя могут быть выполнены по любой известной схеме импульсных ключей, а диодные плечи 16-19 могут быть заменены тиристорами для обеспечения режимов рекуперативного торможения электроподвижного составаДругой вариант демпфера (см,фиг.2) содержит дроссель 9, резистор 10, дополнительный конденсатор 11, диодный мост 24 и тиристорный импульсный ключ 25, Точками 5, 6 демфер подключают к соответствующим Зажимам преобразователя (фиг,1).Преобразователь работает следующим образом.При угле фазового регулирования о (см.фиг.3) в полупериод питающего напряжения Чм 51 п ц(1, где Ч, амплитуда вторичного напряжения трансформатора 3, до момента времени С(время меняетсл от 1до й ),40 токи тяговых двигателей, поддерживаемые ЭДС самоиндукции сглаживающих реакторов, замыкаются через плечи 18, 19 моста 1 и через плечи 16, 17 моста 2. В цепи вторичной обмоткитрансформатора 3 и конденсатора протекает вынужденный емкостной ток.Для упрощения анализа процессов в силовой схеме принимают допущение, 50 что ток в цепи тлговых двигателей идеально сглажен, В момент времени й 4 ( ) (фиг.3) открывается полностью управляемое плечо, например 20, моста 1, При этом начинает нарастать ток с в трансформаторе 3 по кривой, соответствующей процессу собственных колебаний контура обмот 454ка 4 - конденсатор 7, достигая кмоменту С (Гь) величины полногстока нагрузки преобразователя.В этот моментвключауправляемое плечо 15 моста 2,переключая тем самым ток нагрузкимоста 2 из цепи диодов плеч 16, 17в цепь тиристора 13, диодногоплеча 17 и обеспечивая плавное завершение процесса нарастания тока вэтом коммутационом ( Т ) интервале.В конце полупериода питающегонапряжения в момент С запирают полностью управляемое плечо 20 моста 1,вызывая обратный описанному колебательный процесс, который обеспечивает плавное гашение тока в трансформаторе.Этим обеспечивается плавность нарастания и уменьшения тока 1 в транстформаторе в коммутационных интервалах времени соответственно 7, Т 0"ь "4В промежутках времени между моментами й- й и 1 - 1 В, являющихся межкоммутационными интервалами, ток во вторичной обмотке 4 транс"форматора 3 равен полному выпрямленному току двигателей, т.е. в этихинтервалах происходит обычный процесс выпрямления тока.Если в это время, например в момент й (С.т), происходит коммутациятока в преобразователе другогоэлектроподвижного состава, работающего от этой же тяговой сети, чтовполне вероятно при фазовом регулировании, то на данном электроподвижном составе при отсутствии демпфера 8 возникают колебания тока втрансформаторе 3, конденсаторе 7и,соответственно, в тяговой сетис частотой собственных колебанийконтура, включающего в себя емкостьконденсатора 7 и индуктивности трансформатора 3 и тяговой сети (Фиг.3 а).Для устранения этих колебаний навесь межкоммутационный интервал вре(Й-С 4 и С 6- Й В)денсатора 7 вводят дроссель 9, который ограничивает эти колебания(фиг,3 б),Для того, чтобы не нарушать плавность нарастания и гашения токав коммутационных интервалах Т й( ъ4 ), дроссель 9 в эти периоды времени исключают из цепи конденсатора 7, Достигается это тем,что при подаче управляющих импуль5 89 сов на главные вентили преобразователя в моменты Ф,(Й 5), а также на гасящие в моменты 1 (1. ) подаютд. Я лодновременно в эти лче моменты управляющие импульсы на оба тиристора 12, 13 электронного ключа демпфера 8 (фиг.1), в результате чего дроссель 9 оказывается закороченным посредством тиристоров 12, 13 и не нарушает нормального протекания электромагнитных процессов в коммутационных интервалах.При .этом ширина управляющих импульсов тиристоров 12, 13 для варианта демпфера (фиг,1) должнабыть не менее длительности полупериода частоты тока в конденсаторе 7.Длительность управляющих импульсов может быть уменьшена при замене тиристоров 12, 13 диодным мостом 24 и тиристорным имяульсным клю 1 чом 25 (фиг.2).В этом случае в коммутационных интервалах дроссель 9 закорачивают посредством тиристорного импульсного ключа 25, для отпирания вентилей в котором подают короткий импульс управления, а длительность его открытого состояния, равную также полу- периоду частоты собственных колеба 5745 ний, обеспечивают выбором параметровэлементов запирающей цепочки,Формула изобретения3 Вентильный преобразователь с импульсно-фазовым регулированием дляэлектроподвижного состава переменно"го тока, содержащий полууправляемыевыпрямительные мосты, выходы котов рых предназначены для подключенияк отдельным тяговым двигателям, авходы - к зажимам вторичной обмоткитягового трансформатора, параллельнокоторой подключен конденсатор, о т 1 л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью улучшения тягово-энергетическиххарактеристик электроподвижного состава, он снабжен демпфером, включенным последовательно с конденсатором20 и выполненным на параллельно включенных дросселе, двух тиристорах, соединенных встречно-параллельно, ицепи из последовательно включенныхрезистора и дополнительного конден 2 ф сатора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР1" 515674, кл. В 609/12,30 11, 01, 74 (прототип) .8951 45 ви дактор Е. аз 11580/ ираж 714 П ударственного комитета изобретений и открыти сква, )(-35, Раушская н дп СС оектная Филиал ППП "Патен хгоро НИИПИ по де 13035, ль Я. ГаврилХаритончик ректор И,Пожо