Групповой преобразователь напряжения

вязаны и включают в себя питающиетрансформаторы соответственно 55 и 56с первичной обмоткой 57, 58 и вторичной обмоткой 59, 60, подключенной кзажимам 61 - 64 переменного тока выпрямителя 65 и 66,Между положительным выходным зажимом 67, 68 выпрямителя 65, 66 ипоожтельным входным зажимом инвертора 1, 2 включен дроссель Фильтра51, 52, который вторым зажимом 45, 47соединен с одноименным входным зажимом 45 47 своего инвертора 1,;:2.Отрицательный зажим 48 первого.источника 49 питания является отрицательным выходным зажимом 69 первого .выпрямителя 65, а отрицательный зажим 46 второго источника 50 являетсяотрицательным выходным зажимом 70второго выпрямителя 66.Аноды коммутирующих тиристоров 27,29, 31 и 33, 35 и 37 объединены в общие точки соответственно 71 и 72, являющиеся, каждая, первым зажимомсвоего коммутирующего дросселя соотФветственно 73 и 74. Второй зажим 75,76 дросселя 73, 74 подключен к положительному зажиму источника подзаряда коммутирующего конденсатора 77,78, 30включенного между зажимом 75, 76своего подэаряда и положительным зажимом 45,47 инвертора 1, 2,Катоды коммутирующих тиристоров36, 38, 34 и 30, 32, 28 катодныхгрупп обоих инверторов объединены вобщие точки соответственно 79 и 80,являюшиеся, каждая, первым зажимомкоммутирующего дросселя соответственно 81 и 82. Второй зажим 83, 84 дросселя 81, 82 подключен к отрицательному. зажиму источника подэаряда коммутирующего конденсатора 85, 86, включенного. между зажимом 83, 84 своегоисточника подзаряда и отрицательным 45зажимом 46, 48 инвертора 1, 2,Схема управления тирист орами инверторов (фиг.2) включает в себя четырелогических элемента 2 И-НЕ 87 - 90,три логических элемента "ХК-триггер"50с логикой ЗИ на входе 91 - 93, шестьлогических элементов НЕ 94 - 99, триэлемента "сдвоенный одновибратор сповторным запуском" 100 - 102; 12элементов 2 И-НЕ 103 - 114,5Элементы 87 " 90 предназначены дляустановки системы управления в исходное положение при подаче на нее пита- нияе Элементы 91 - 93 соединены в схемукольцевого распределителя импульсов,С шести выходов кольцевого распределителя на буферные инвертирующие элементы 94 - 99 поступает последовательность импульсов, сдвинутых на 60эл.градусов и имеющих длительность180 эл.градусов. Эти импульсы являются сигналами управления главными тиристорами инверторов. Иэ среза каждого иэ данных импульсов при помощиэлементов 100 - 102, имеющих, каждый,два независимых канала, формируютсяодноименные сигналы управления коммутирующими тиристорами инвертора,Буферные элементы 103 - 114 служатдля разделения каналов управлениядвумя мостами преобразователя.Преобразователь работает следующим образом,До -подачи питающего напряжения назажимы 45 - 48 инверторов 1 и 2 к источникам подэаряда (зажимы 75,45; .76,4; 46, 83 и 48, 84) подключаютсякоммутирующие конденсаторы соответственно 77, 78, 85 и 86, которые заряжаются до полярностей, указанных нафиг.1 и тем самым коммутирующие конденсаторы оказываются подготовленнымик режиму коммутации.Далее, при подаче напряжения напервичные обмотки 57 и 58 питающихтрансформаторов 55 и 56 происходитзаряд фильтровых конденсаторов 53,54 от источников 49 и 50 питаниядополярностей, указанных на фиг.1. Итаким образом, силовая часть преобразователя оказывается подготовленнойк работе.Рассмотрим рабочий режим предлагаемого преобразователя, когда в работе участвуют фазы А, В, С нагрузки (фиг. 1), а система управления(фиг.2) работает по закону 180 -гоуправления со 180 -ной шириной импульса управления главными тиристорами инверторов,В момент й (фиг.З) подаются одновременно очередные сигналы управления на главный тиристор 3 инвертора 1 и главный тиристор 6 инвертора2, При этом к моменту й главные тиристоры 11, 14 и 7, 4 уже открыты. Вэтом случае соэцаются следующие цепирабочего тока (фиг,1):1) зажим 45 источника 49 питаниязажим 45 инвертора 1 - главный тиристор 3 - точка 38 - фаза А нагрузки -5301 5 , 160точка 41 инвертора 2 - главный тиристор 6 - зажим 48 инвертора 2 - зажим48 источника 49 питания;2) зажим 47 источника 50 - зажим4.7 инвертора 2 - главный тиристор 11 точка 42 - фаза В нагрузки - точка 39инвертора 1 - главный тиристор 14 инвертора 1 - зажим 46 инвертора 1зажим 46 источника 50 питания;3) зажим 45 источника 49 - зажим45 инвертора 1 - главный тиристор 7 точка 40 - фаза С нагрузки - точка 43инвертора 2 - главный тиристор 4 -зажим 48 инвертора 2 - зажим 48 источника 49.Таким образом, в этот момент времени гальванически связанными междусобой оказываются фазы А и С нагрузки,работающие параллельно от одних питающих входов 45 и 48, А фаза В нагрузкине связана с ними в этот момент времени и питается от входов 47 и 46преобразователя,Это, однако, не влияет на режимработы нагрузки, так как сохраняютсяусловия для создания вращающегосямагнитного поля, ибо фазные обмоткйнагрузки (например, двигателя), какобычно, геометрически сдвинуты относительно друг друга на 120, и ЭДС,созданные в фазах нагрузки, сдвинутыотносительно друг друга на 120 эл.град. Форма фазного напряжения приэтом прямоугольная, а по величинедействующее значение фазного напряжения равно входному напряжению инвертора,Таким образом, в рабочий режим нагрузки такое включение параллельноработающих инверторо в практиче ски невносит существенных изменений,В момент й (фиг.З) подаются управляющие импульсы на коммутирующиетиристоры 31 и 28, в результате чегопроисходит коммутация тока с главныхтиристоров 7 и 4 в цепь главных тиристоров 13 н 1 О (фиг,1),При этом коммутирующий конденсатор7 7 р аз ряжает ся по цепи: э ажим 75коммутирующий дроссель 73 - точка 71 коммутирующий тиристор 31 - главныйтиристор 7 - зажим 45 конденсатора 77;а коммутирующий конденсатор 86 разряжается по цепи: зажим 48 - главныйтиристор 4 - точка 43 - коммутирующийтиристор 28 - точка 80 - коммутирующий дроссель 82 в . зажим 84 конденсатора 86,После закрытия главных тирнсторов7 и 4 дальнейший перезаряд коммутируюФх конденсаторов 77 и 86 буцетпроисходить через обратные диоды соответственно 19 и 16, Последующий перезаряд указанных конденсаторов 77 и86 до напряжения исходной полярностии исходной величины будет осуществляться через источники подзаряда (соответственно зажимы 75, 45 и 48, 84),В момент(фиг,3) одновременносо снятием управляющих сигналов сглавных тиристоров 7 и 4 происходитподача управляющих сигналов на главные тиристоры 13 и 10, В результатесоздается другая цепь рабочего токачерез фазу С нагрузки, а именно: .эа"жим 47 инвертора 2 - главный тиристор20 13 - точка 43 - фаза С нагрузки - за-.жим 40 инвертора 1 - главный тиристор10 - зажим 46 (70) источника 2 питания. Иными словами, фазное напряжениеи рабочий ток фазы С меняют знак на25 противоположный,В момент(фиг,З) происходит пе реключение очередной пары тнристоров11 и 14 (фиг.1) на вновь вводимую вработу пару тиристоров 5 и 8,В момент Сэ (фиг,З) происходиткоммутация тока пары тиристоров 3 и 6на пару тиристоров 9 и 12,В момент4 (фиг, 3) происходиткоммутация главных тиристоров 13 и 1035и главных тиристоров 7 и 4,В момент С (фиг.З) рабочий токкоммутирует с главных тирнсторов 5,8на главные тиристоры 11 н 14,В момент г.(фиг, 3), соответствую 4 Ощий периоду изменения выходного напряжения инверторов, рабочий ток коммутирует с главных тиристоров 9, 12на главные тиристоры 3 и 6. Далее всепроцессы повторяются аналогично,45 Допустим теперь, что по каким-либопричинам не пронзощла очередная коммутация тока с главного тиристора 3на главный тиристор 9, и к моментуоткрытия главного тирнстора 12 тиристор 3 не восстановил свои запирающиесвойства. А коммутация рабочего токас главного тиристора 6 в цепь главного тиристора 12 осуществляясь по заданному алгоритму,Тогда создается следующая цепьаварийного тока, который, однако,.неявляется током сквозного кароткогсзамыкания через главные тнристоры 3и 12 (фиг.1): верхняя обкладка кон 1605301денсатора фильтра 53 - зажим 45 ин" вертора 1 - главный тиристор 3 - главный тиристор 12 - входной зажим 46 инверт ор а 1 - выходной з ажим 70 выпрямителя 66 - выпрямитель 66 - вы 5 ходной его зажим 68 - дроссель фильтра 52 - входной зажим 47 инвертора 2- главный тиристор 13 - точка 43 - фаза С нагрузки - точка 40 инвертора 1- 1 О главный тиристор 10 - диод 26 - точка 39 - фаза В нагрузки - главный тиристор 8 инвертора 2 - входной зажим 48 инвертора 2 - нижняя обкладка конденсатора 53. 15При этом от второго источника 50 питания ток течет по двум цепям;1) зажим 47 источника 50 - входной зажим 47 инвертора 2 - главный тиристор 13 - точка 43 - фаза С нагрузки " точка 40 инвертора 1 - главный тиристор 10 - зажим 46 источника 50;2) зажим 47 источника 50 - входной зажим инвертора 2 - главный тиристор 9 - точка 41 - фаза А нагруз ки - точка 38 инвертора 1 - главный тиристор 12 - зажим 46 источника 50 питания. Таким образом, видно, что при срыве коммутациИ с главного тиристора 3на главный тиристор 9 не происходит"сквозного"короткого замыкания ука-занных тиристоров на источник питания,так как в .цепь аварийного тока обязательно вовлекается нагрузка. И, крометого, в этом режиме не происходитподпитка места аварийного режима состороны противоположного источникапитания. Токи, протекающие через ти- дристор первого инвертора 1 от второго инвертора 2 при незакрывшемся главном тиристоре 3, проходят по тем жеконтурам, что и в случае нормальнойкоммутации главного тиристора 3, минуя последний,Иными словами, со стороны "неповрежденного" инвертора 2 подпитка цепи через напрямую открытые главныетиристоры 3 и 12 не производится, арежим работы инвертора 1 при этом неявляется режимом "сквозного", короткого замыкания, так как из .сказанноговыше видно, что цель аварийного токавключает в себя фазы нагрузки. Черезглавный тиристор 12 при этом проходитрабочий ток со стороны инвертора 2 ианомальный ток собственно инвертора1, результирующее значение которых не является аварийным для главного тиристора 12.А система контроля и защиты инверторов может быть при этом отстроена таким образом, что время ее срабатывания не будет являться критичным по отношению ко времени протекания аномального тока.Аналогичный режим возникает и в случае удачной коммутации рабочего тока с главного тиристора 3 на главный тиристор 9, но на весьма малый промежуток времени, определяемый временем восстановления запирающих свойств главного тиристора 3, так как моменты подачи управляющих сигналов на коммутирующий тиристор 27 и на главный тиристор 12 (фиг.3) совпадают. По, как было уже рассмотрено, этот режим, тем более в столь короткий промежуток времени, не приведет к повреждению главного тиристора 42. Сказанное позволяет упростить схему управления инверторов 1 и 2, не предусматривая в ней цепей задержки подачи управляющих импульсов на коммутирующие и следующие эа ними по алгоритму управления главные тиристоры.Преобразователь может найти широкое применение как в преобразователях общепромышленного назначения, например с трансформаторной нагрузкой (фиг,4), так и в высоковольтном тяговом электроприводе с асинхронными тяговыми двигателями (фиг. 5 и 6).В частности, на фиг.5 показан вариант использования предложенного технического решения 6-осной секции электровоза с индивидуальным приводом движущих осей и асинхронными тяговыми двигателями. Здесь в качестве нагрузки 115 а, 115 в, 115 с каждой пары инверторов 1 а, 2 а (1 в, 2 в и 1 с, 2 с) используются тяговые двигатели, соответствующие фазы обмоток статоров которых соединены в рамках своей нагрузки последовательно между собой. Ротор каждого из.указанных двигателей приводит во вращение свою ось, т.е. колесную пару секции электровоза. Питающие трансформаторы 55 и 56 подключевь:, каждый, к своему высоковольтному выпрямителю 116, 117, вхо-, ды каждого из которых; в свою оче. - редь,подключены непосредственно к контактной сети.1605301 ц 2.,Формула из обретенияГрупповой преобразователь напряжения, содержащий два в-фаэных инвертора напряжения, соединенных выходными зажимамн с ш-фазной цепью нагрузки и подключенных каждый через ЬС-фильтр своего звена постоянного тока к выводам источников питания, причем с положительными выводами последних соединены через соответствующие дроссели упомянутых ЬС-фильтров положительные зажимы соответствующих инверторов, отличающий с я тем, что, с целью повьппения надежности, отрицательный зажим каждого инвертора подключен к отрицательному выводу другого источника питания, конденсаторфильтра каждого инвертара включенмежду положительным зажимом последнего и отрицательным выводом одноименного источника питания, причем источники питания гальванически развязаны,а каждая фаза цепи нагрузки включенамежду выходными зажимами одноименныхфаз обоих ннверторов.