Преобразователь постоянного напряжения в постоянное

.; 1 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Р ВСРсоюзНОГОГО ИНСтнтУта опо 1 МИ ПРРорт, 1976, ПРИМРНРНИЯ ской тяги. Е 20 Нациоых цор ги .мир НРНИРирован стоянног т, - НТО 92,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) БРрзиньш Я, и др, элекпостоянного тока с импульснобразователями. И.: Транспс. 280.Скилибил 11. Развитиетиристоров цля элРктричРНовые электровозы сгриинального общРства жРЦРзнБельгии. - 3(РлРзныР доро196, " 8, с. 1-12Некрасов В.И. и цр. 11 римтиристорно-импульсного регуна грузовых элРктровозах потока мощностью 8000-9000 кВ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть испрльзованов прРобразователях с регулированиемвеличины тока на их выходе. 1 Рльизобретения - расширение диапазонарегулирования выходного тока в начальном интРрвале пуска до значений,больших номинального, и уменьшениепотерь электроэнергии и стоимостиоборудования. Устройство состоит изДВУХ ЦРПОЧРК ПОЦКЛЮЧРННЫХ К ВХОЦНОму Г-образному Т.С-фильтру, каждая изкоторых состоит из силового тиристора 1 (2) и управляРмого вьшрямитРльного вентиля 3 (4). К точкам соРдинения тиристора 1 с вентилем 3 и тиристора 2 с вентилем 4 подключена обмотка автотрансйормятора 5 и черездополнитРльныР тиристоры 22 и 23 выходы гРнРратора импульсов напряжениякоммутации. Вывод 28 от средней точк1539922 1 О 202530. 35 40 45 50 55 обмотки автотрансформатора через реактор 6 соединен с нагрузкой 27, другим выводом соединенной с общим выводом, Обмотка автотрансформатора снабжена дополнительными отпайками, каждая из которых через дополнительныйдиод 24 (25) соединена с общим выводом. Блок 26 управления формируетимпульсы управления тиристорами ивыпрямительными вентилями, причемдля последних формирование импульсов Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразователях с регулированием величин тока на их выходе.11 ель изобретения - расширение диапазона регулирования выходного тока в начальном интервале пуска до значений, больших номинального, и уменьшение потерь электроэнергии и стоимости оборудования.На фиг,1 приведена принципиальная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы напряжений и токов в элементах преобразователя в начальном интервале пуска и установившемся режиме работы.Предлагаемый преобразователь (фиг. 1) содержит силовые (ключевые) тиристоры 1 и 2 выпрямительные вентили (тиристоры) 3 и 4, автотрансформатор 5, сглаживающий реактор 6, генератор 7 импульсов напряжения коммутации, включающий автономный инвертор напряжения на тиристорах 8-11 с встречными диодами 12-15 и колебательный контур, содержащий реактор16 и конденсатор 17, для коммутации, тока тиристоров инвертора,импульсный трансформатор 18, вторичные обмотки 19 и 20 которого включены по следовательно в цепь выхода инвертора, образующую выходы генератора импульсов, я выводы первичной обмотки 21 соединены с выходными клеммами инвертора, дополнительные тиристоры 22 и 23, дополнительные диоды 24 и 25, соединенные с отпайками авто- трансформатора 5, и блок 26 управления, формирующий импульсы тока управления в заданной временной последовательности для отпирания тиристоров преобразователя. Нагрузка 27 преобразователя присоединена к средосуществляется после завершения начального интервала пуска преобразователя. Указанное выполнение устройства обеспечивает увеличение тока черезнагрузку при неизменном уровне токачерез тиристоры 1 и 2 или 22 и 23,Это обеспечивает устойчивую работуустройства при увеличении тока нагрузки беэ увеличения амплитуды импульса тока через колебательный контур 16-17, 3 илней точке 28 автотрансформятора 5 через реактор 6, а выходы генератора 7 импульсов напряжения коммутации соединены с выводами 29 и 30 преобразователя через дополнительные тиристоры 23 и 22.Выходы блока 26 управления через блоки 31-38 гальванической развязки связаны с управляющими переходами соответственно тиристоров 1,2,8,9, 10,11,22,23,3 и 4. На входе преобразователя включен 1-образный ЬС- фильтр, содержащий реяктор 39 и конденсатор 40.Преобразователь работает следующим образом. 4 аВ начальном интервале пуска преобразователя импульсы тока управления поступают в цепи управляющих переходов тиристоров 8,9 и 10,11 и с некоторой задержкой относительно импульсов напряжения коммутации в цепи управляющих переходов тиристоров 22 и 23.После окончания начального интервала пуска тиристоры 8,9 и 22, а также 10,11 и 23 отпираются одновременно. При этом с некоторым опережением по отношению к импульсам напряжения коммутации, определяемым величиной апряжения на выходе или током наРузки, поступают импульсы тока управления в цепи управляющих переходов тиристоров 1 и 2 и в моменты выключения вентилей генератора импульсов коммутации в цепи управляющих переходов тиристоров 3 и 4,В начальный период пуска тиристоры 1,2 и 3,4 заперты и преобразование постоянного напряжения осуществляется автономным инвертором генератора импульсов напряжения коммута 153992ции и выпрямительными диодами 24 и 25.В момент времени С, импульс тока д 1 поступает в цепи управляющих5 переходов тиристоров 8 и 9. При этом на выходе инвертора и на первичной обмотке трансформатора 18 формируется прямоугольный импульс напряжения Б положительной полярности (фиг.2). 10 Амплитуда этого импульса трансформатором 18 увеличивается на 16-20 Х. Вмомент времени С импульс тока д поЯ ступает в цепь управляюще го перехода тиристора 22, отпирание которого при водит к появлению импульса напряже/ния У, в контуре, образованной конденсатором 40, вторичной обмоткой трансформатора 18, тиристором 22, полуобмоткой автотрансформатора 5, ре актором 6 и нагрузкой 27. При этом через нагрузку протекает результирующий ток, обусловленный током в цепи указанного контура и током, наведенным во второй полуобмотке автотранс форматора 5. Через тиристоры 8 и 9 протекает результирующии ток 1 у 7 нагрузки и контура коммутации. Поскольку амплитуда импульса токаМ контура коммутации превышает макси мальное значение тока нагрузки более чем в 2 раза, то в момент времени ток через вентили инвертора меняет свое направление, и обратная полуволна тока протекает через диоды 12 и 13.35 С этого момента вермени начинается процесс восстановления запирающих свойств тиристоров 8 и 9. Для обеспечения устойчивой работы преобразователя необходимо выполнение усло вия, при котором амплитуда импульса тока контура коммутации больше максимального значения тока нагрузки и длительность импульса тока через встречные диоды 12 и 13 больше време-45 ни восстановления запирающих свойств тиристоров инвертора.В момент времени , ток через диоды 12 и 13 становится равным 0 и на вентилях 8,12 и 9,13 восстанавливает ся напряжение, При этом тиристоры 8 и .9 остаются в запертом состоянии. После выключения диодов 12 и 13 ток нагрузки протекает по контуру, в который входят секция обмотки автотранс форматора 5, сглаживающий реактор б и нагрузка,В момент времениимпульс токапоступает в цепи управляющих пе Б =Е К К 2 2 Г (Т;Т ); Т =-ТЗ,где ЕКК напряжение источника питания;коэффициенты трансформациитрансформаторов 5 и 18;частота инвертирования;длительность импульсов напряжения коммутации;время задержки отпирания до-полнительных тиристоров поотношению к моментам отпирания тиристоров инвертора,Ток через нагрузкублагодарябольшой индуктивности реактора 6 имеет пульсации пилообразной формы амплитудой 3-5,После уменьшения времени задержкиотпирания тиристоров 22 и 23 до нулявводятся в работу силовые тиристоры 1 и 2, которые отпираются импульсами тока 1 з,3.,В момент времени С, импульс тока/поступает в цепь управляющегоперехода тиристора 1, отпирание которого вызывает протекание тока 1., поконтуру, образованному конденсатором 40, тиристором 1, полуобмоткойавтотрансформатора 5, реактором 6 инагрузкой 27. С этого момена временинапряжение в нагрузочной цепи Б,ц,практически равно напряжению на конденсаторе 40,1В момент времени , импульс токапоступает в цепь управляющего пеу 1рехода тиристоров 8,9 и 22, отпираниекоторых приводит к увеличению напряжения Б на величину напряжения наВьювторичной обмотке трансформатора 18.В результате напряжение на аноде тиристора 1 становится отрицательными он запирается. С этого момента времени начинается процесс восстановления его запирающих свойств, а ток нн 2 бреходов тиристоров 10 и 11, отпирание которых приводит к появлению импульса напряжения У к положительной полярности на выходе инвертора в точке Ь. Амплитуда этого импульса трансформатором 18 также увеличивается на 10-202. .Далее при появлении импульса тока управленияв цепи управляющего пеИрехода тиристора 23 электромагнитные процессы в преобразователе протекаЮт аналогично описанным,В установившемся режиме работы преобразователя в начальном периоде пуска напряжение на его выходе определяется выражениемгрузки протекает по контуру, образованному конденсатором 40, тирнстором8, вторичной обмоткой трансформатора 18 тиристором 22, попуобмоткойЪ5автотрансформатора 5, реактором 6 инагрузкой 27, В момент времениток через вентили 8 и 12 меняет направление и переходит с тиристора 8в цепь диода 12. Таким образом, процесс коммутации тока через тиристоры 8 и 9 происходит аналогично описанному, В момент времени 14 токчерез диод 12 становится равным 0С этого момента времени, если завершился начальный интервал пуска, с выхода блока 26 управления поступаетимпульс тока в цепь управляющего перехода тиристоря 3, он отпирается иняпряжение Б В точке я становитсяравным падению напряжения на его аноде и нагрузочный ток протекает поконтуру: тиристор 3, полуобмотка автотрансформатора 5, реактор 6 и нагрузка 27, В начальном интервале пуска тиристор 3 остается в запертомсостоянии и ток нагрузки протекаетчерез диод 24.В момент времени 1 импульс токауправления 1 поступает в цепь управляющего перехода тиристора 2. Егоотпирание вызывает протекание токанагрузки 1, по контуру, образованному кондейсатором 40, тиристором 2,второй попуобмоткой автотрансформато 35ра 5, реактором 6 и нагрузкой 27.С этого момента времени напряжениеБ снова становится равным напряЬыхжению на конденсаторе 40,В момент времени г импульс тока 40поступает в цепь управляющих пе-Угреходов тиристоров 10,11 и 23, отпирание которых приводит к увеличениюнапряжения У в точке Ь на величинунапряжения на вторичной Обмотке транс 45форматора 18, и происходит запираниетиристора 2. С этого момента времениток нагрузки протекает по контуру:конденсатор 40, тиристор 10, вторичнаяобмотка трансформатора 18, тиристор23, вторая попуобмотка автотрансформа"50тора 5, реактор 7 и нагрузка 27.В момент времени с ток через диод 14становится равным О, С этого моментавремени с выхода .блока управления по-,, 55ступает импульс тока в цепь управпяющего перехода тиристора 4, он от-пирается и напряжение БК в точке Ъстановится равным падению напряжения на его аноде и нягрузочный ток протекает по контуру: тиристор 4, вторая попуобмотка трансформатора 5, реактор 6 и нагрузка 27. Далее электромагнитные процессы в преобразователе периодически повторяются,Напряжение на первичной .обмоткеавтотрансформатора Ы имеет прямоугольную форму со ступеньками, обусловленными импульсом напряжения коммутации Ц и паузой в работе тиристоров 1 и 2.Ток через нагрузку преобразователя 1 при наличии в ее цепи большой индуктивности в установившемся режиме его работы имеет пилообразную форму с длительностью спадающего интервала, равной паузе открытого состояния тиристоров 1 и 2.В результате того, что диоды 24и 25 на схеме фиг. 1 катодами подключены к отпяйкям автотрансформатора 5, в начальном интервале пускового режима тяговых двигателей транспортного средства отпирающие импульсы тока не подаются в цепи управляющих переходов тиристоров 3 и 4 и ток нагрузки с отпяйки автотрансформатора протекает либо через диод 24, либо через диод 25, обеспечивая при этом увеличение тока через нагрузку при сохранении на прежнем уровне тока через тиристоры 1,2 ипи 22,23. Это позволяет обеспечить устойчивую работу преобразователя при больыем токе через нагрузку без увеличения амплитуды импульса тока через копебательный контур 16-17.Формула изобретенияПреобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий входной, выходной и общий выводы для подключения источника постоянного напряжения и нагрузки соответственно, Г-образный 1.С-фильтр, включенный между входным и общим выводами, подключенные к выходу фильтра две цепочки, каждая из которых состоит из австречно включенных силового тиристора и управляемого выпрямительного вентиля, а также вход генератора им 10 льсов коммутации силовых тиристоров, выходы которого через дополнительные тиристоры подключены к об- щиМ точкам соединения силовых тирпсторов с выпрямительными вентилямиг15 соответствующих указанных цепочек,автотрансформатор, фазные выводыобмотки которого подключены к соответствующим указанным общим точкамсоединения силовых тиристоров с выпрямительными диодами, а ее выводот средней точки через сглаживающийреактор подключен к выходному выводу,и блок управления, выходы которогочерез соответствующие блоки гальванической развязки соединены с управляющими входами силовых тиристорови управляемых вентилей, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с целью,расширения диапазона регулирования 39922 1 Овыходного тока в начальном интерва"ле пуска до значений, больших номинального, уменьшения потерь электро-,энергии и стоимости оборудования,обмотка автотрансАорматора снабженадополнительными отводами, расположенными по разные стороны от среднейточки, кажный иэ которых через дополнительно введенный диод соединен собщим выводом, а блок управлениявыполнен обеспечивающим формирование импульсов управления для выпрямительных вентилей после завершенияначального интервала пуска преобразователя.з 227 ираж 48 Подписное Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ои твенно-.издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 10