способ управления многозонным преобразователем переменного тока

Формула изобретения

Способ управления многозонным преобразователем переменного тока, содержащим однофазный трансформатор, имеющий первичную обмотку, подключенную к источнику питающего преобразователь напряжения, вторичную обмотку, выполненную в виде нескольких последовательно соединенных секций с выводами от каждой из них, а также параллельно включенные между шинами постоянного тока цепочки, каждая из которых содержит пару последовательно соединенных управляемых вентилей, средняя точка каждой из упомянутых цепочек подключена к соответствующему выводу вторичной обмотки трансформатора, причем первые две цепочки, подключенные к выводам первой секции вторичной обмотки, образуют первую зону регулирования, следующая цепочка, подключенная к выводу второй секции вторичной обмотки, образует вторую зону регулирования, m-ая цепочка, подключенная к выводу (m-1)-ой секции, образует (m-1)-ую зону регулирования, в соответствии со способом управления при работе в любой m-ой зоне регулирования в начале каждого полупериода питающего преобразователь напряжения подают импульс управления с заданным углом отпирания на соответствующий вентиль одной цепочки первой зоны регулирования и пару вентилей цепочки (m-1)-й зоны регулирования, а затем в пределах этого же полупериода напряжения подают импульс управления с регулируемым углом отпирания на соответствующий вентиль цепочки m-ой зоны регулирования, отличающийся тем, что одновременно с подачей импульсов управления с заданным углом отпирания на указанные вентили подают подобные импульсы на пару вентилей другой цепочки первой зоны регулирования и на все вентили со 2-й по (m-2)-ю зоны регулирования.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано на электроподвижном составе, получающем питание от контактной сети переменного тока.

Известен способ управления преобразователем переменного тока [1], содержащим однофазный трансформатор, имеющий первичную обмотку, подключенную к источнику питающего преобразователь напряжения, вторичную обмотку, выполненную в виде нескольких последовательно соединенных секций с выводами от каждой из них, и несколько цепочек, каждая из которых содержит пару последовательно соединенных управляемых вентилей, подключенных крайними точками между шинами постоянного тока параллельно, а средними точками - к соответствующим выводам вторичной обмотки трансформатора, причем первые две цепочки, подключенные к выводам первой секции вторичной обмотки, образуют первую зону, следующая пара вентилей, подключенная к выводу второй секции, образует вторую зону и так далее до m-й зоны, заключающийся в том, что при работе на любой m-й зоне регулирования в начале каждого полупериода питающего преобразователь напряжения подают импульс управления на соответствующий вентиль 1-й зоны с заданным углом отпирания, затем с задержкой на угол коммутации подают импульс управления на вентиль m-1 зоны и с регулируемым углом отпирания на вентиль m-й зоны регулирования.

Недостатком такого способа является увеличение угла коммутации в преобразователе и, как следствие, снижение энергетических показателей.

Этот недостаток частично устраняется в способе управления путем одновременной подачи импульсов управления на соответствующий вентиль 1-й зоны и пару вентилей (m-1)-й зоны с заданным углом отпирания [2].

Недостатком этого способа является хотя и меньшее, но сохраняющееся потребление преобразователем реактивной энергии и пониженные энергетические показатели.

Целью изобретения является повышение энергетических показателей преобразователя за счет снижения потребления реактивной энергии.

Технический результат достигается тем, что одновременно с подачей импульсов управления на указанные вентили с заданным углом отпирания подают подобные импульсы управления на соответствующую пару вентилей 1-й зоны и на все вентили 2-й, 3-й и т.д. до (m-2)-й зон регулирования.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема m-зонного преобразователя; на фиг. 2 - диаграмма процессов работы вентильных плеч преобразователя.

Устройство (фиг. 1) содержит трансформатор, имеющий первичную обмотку 1 и вторичную обмотку, выполненную в виде последовательно соединенных секций 2, 3, 4, 5, и 6 и несколько (шесть) параллельно включенных между шинами постоянного тока 7 и 8 цепочек, каждая из которых содержит пару 9, 10; 11, 12; 13, 14; 15, 16; 17, 18 и 19, 20 последовательно соединенных управляемых вентилей, а их средние точки подключены к соответствующим выводам вторичной обмотки трансформатора. Первые две цепочки 9, 10 и 11, 12, подключенные к выводам первой секции 2, образуют первую зону регулирования, следующая пара 13, 14, подключенная к выводу второй секции 3, образует вторую зону и так далее до m-й зоны (m=5). К выводу многозонного преобразователя подключена нагрузка 21 между шинами 7 и 8 постоянного тока.

Способ управления заключается в следующем.

Например, при работе на m-й зоне регулирования (m=4) в начале полупериода с полярностью напряжения, обозначенной сплошной стрелкой, продолжают проводить ток вентили 10 и 17 (фиг. 2). С заданным углом отпирания _o подают импульсы управления на вентиль 9 первой зоны, соответствующий указанной полярности напряжения, соответствующую пару вентилей 11, 12 первой зоны, пару вентилей 13,14 второй (m-2=2) зоны и пару вентилей 15, 16 третьей (m-1=3) зоны.

Все указанные вентили включаются и через них начинают протекать токи, определяемые током нагрузки 21, которая имеет индуктивный характер, и токами замкнутых накоротко секций вторичной обмотки трансформатора. При этом ток в каждой секции вторичной обмотки трансформатора вначале спадает до нуля, а затем меняет направление и увеличивается до значения тока нагрузки. В соответствии с этим токи в вентилях 11, 12, 13, 14 и 15 в начале коммутации возрастают, а затем спадают до нуля (фиг. 2). Токи вентилей 10 и 17 спадают, а вентилей 9 и 16 возрастают на протяжении всей коммутации (угол _o). Продолжительность коммутации определяется скоростью изменения тока в обмотках трансформатора и будет минимальной, так как эквивалентная индуктивность в контуре коммутации при всех замкнутых накоротко секциях трансформатора будет наименьшей.

После окончания коммутации (угол _o) ток проводят вентили 9 и 16 и напряжение на выходе выпрямителя будет равно сумме напряжений секций 2, 3 и 4 вторичной обмотки трансформатора. Далее в пределах полупериода , для регулирования напряжения в m-й (4-й) зоне, подают импульсы управления с регулируемым углом отпирания (_рег) на вентиль 18. В результате за время коммутации (угол _p), ток с вентиля 16 переходит на вентиль 18 и до конца данного полупериода ток будут проводить вентили 9 и 18, а напряжение на выходе выпрямителя будет равно сумме напряжений секций 2, 3, 4 и 5 вторичной обмотки трансформатора.

При смене полярности напряжения в следующем полупериоде, обозначенном на фиг. 1 пунктирной стрелкой, начинается аналогичный цикл работы других вентилей; в начале полупериода с заданным углом отпирания _o подают импульсы управления на вентиль 10 и пары плеч 11, 12; 13, 14; 15, 16 (фиг. 2), а затем для регулирования напряжения на m-й (4-й) зоне - импульсы управления с регулируемым углом отпирания _рег на вентиль 17. Процессы коммутации (угол, _o) протекают аналогично, как и в предыдущем полупериоде.

Технико-экономическая эффективность предложения определяется тем, что уменьшение угла коммутации приводит к пропорциональному уменьшению угла сдвига основной гармоники тока источника питающего преобразователь напряжения и, как следствие, к повышению коэффициента мощности за счет снижения потребления реактивной энергии.

Источники информации

1. Электровоз ВЛ80Р. Руководство по эксплуатации / Под ред. Б.А. Тушканова. М.: Транспорт, 1985, с. 76-115.

2. Авторское свидетельство СССР N 1363403, кл. H 02 М 5/12, 1986 г.