Преобразовательная установка для электроподвижного состава постоянного тока

Преобразовательная установка для электроподвижного состава постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА : ПОСТОЯННОГО ТОКА С асинхронными тяговыми двигателями, содержащая после«дователь (чо соединенные а-втономный инвертор, входной Lc - фильтр инвер тора, импульсный прерыватель и в.ход .ной двухзвенный LC - фильтр, узлы искусственной,коммутации автономного инвертора и импульсного прерывателя , причем вход электропитания узла искусственной коммутации инвертора через подзарядный тиристор и основные разделительные диоды соединен с конденсаторами входного двуязвенного LC - фильтра, от ли чающаяся тем, что, с целью повышения надежности з,а счет улучшения комму.тационной устойчивости, дополнительно снабжена UC - фильтром , включенным между общей точкой основных разделительных диодов и подзарядным тиристором, двумя вспомогательными разделительными диодами, вспомогательным автономным источником постоянного тока, причем выход дополнительного UC - фильтра через вспомогательный подзарядный тиристор подключен к узлу коммутации прерывателя , а выход автономного источника постоянного тока и выход входного ЦС - фильтра инвертора через вспомогательные разделительные диоды подключены к общей точке основных разделительных диодов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪЙ (21) 3350859/24-07 (22) 29.10.81 (46) 30. 10. 83. Бюл. 9 40 (72) Г. М. Вотчицев, Ю. M. Иньков, И.П.Исаев, В.В.Литовченко, С.С.Осипов и В.П.Феоктистов (71) Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта (53) 62. 83:621. 313. 333.072. 9 (088.8) (56) 1. " Frenoh Rang жау Techn1k,,"

1978, Р 3, с.,207-219.

2 .. A вт ор с кое .с ви дет ель ст во СССР. по заявке 9 2818585/07, кл. Н 02 H 5/27, 21.09.79. (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВKA ДЛЯ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА

ИОСТОЯННОГО ТОКА с асинхронными тяговыми двигателями, содержащая после=. довательно соединенные автономный инвертор, входной LC- — фильтр инвертора, импульсный прерыватель и вход.ной двухзвенный (.С вЂ” фильтр, узлы искусственной коммутации автоном„„SU„„1051681 A

3(511 Н 02 Р 7/42; Н 02 Р 3 22 ного инвертора и импульсного прерывателя, причем вход электропитания узла искусственной коммутации инвертора через подзарядный тиристор и основные разделительные диоды соединен с конденсаторами входного двухзвенного L С вЂ” фильтра, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности за счет улучшения коммутационной устойчивости, дополнительно снабжена LC — фильтром, включенным между общей точкой основных разделительных диодов и подзарядным тиристором, двумя вспомогательными разделительными диодами, вспомогательным автономным источником постоянного. тока, причем выход Е

И дополнительного L,C — фильтра. через вспомогательный подэарядный тиристор подключен к узлу коммутации прерывателя, а выход автономного источника постоянного тока и выхфд входного LC — фильтра инвертора через Я вспомогательные разделительные диоды подключены к общей точке основных разделительных диодов. СР

1051681

1

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к тяговым электроприводамс асинхронными тяговыми двигателями, питающимся от контактной сети постоянного тока и применяемым, например, на электропоездах метро и пригородного сообщения.

Известны преобразовательные установки для электроподвижного состава с асинхронными тяговыми двигателями, содержащие двухэвенные преобразонате" f0 ли типа импульсный преобразова-. тель — автономный инвертор напряжения с входными LC — фильтрами и узлами искусственной коммутации (1j;.

Недостаток преобразовательных 15 установок связан с их низкой коммутационной устойчивостью и, следовательно, низкой надежностью, так как в некоторых режимах не обеспечивается заряд коммутирующих конденсаторов до номинального напряжения.

Наиболее близкой по техничес кой сущности к предлагаемой является преобразовательная установка для электроподнижного состава 25 постоянного тока с асинхронными тяговыми двигателями, содержащая последовательно соединенные автономный инвертор, входной LC — фильтр инвертора, импульсный прерыватель и входной двухзвенный 1,С вЂ” фильтр, узлы искусственной коммутации автономного инвертора и импульсного прерывателя, причем вход электропитания узла искусственной коммутации инвертора через подзарядный тиристор и основные разделительные диоды соединен с конденсаторами входного двухзненного 4С вЂ” фильтрра (2 ).

Недостаток преобразовательной 40 установки состоит в низкой надежности работы из-за невысокой коммутационной устойчивости, например, при кратковременных провалах или исчезновениях напряжения в контактной 45 сети.

Цель изобретения — повышение надежности и коммутационной устойчивости преобразователя и тягового электропривода, 50

Поставленная цель достигается тем, что преобразовательная установка д я электроподвижного состава постоянного тока с асинхронными тяговыми двигателями, содержащая последовательно соединенные антономный инвертор, входной LÑ вЂ” фильтр инвертора, импульсный прерыватель и входной двухзвенный LC- фильтр, узлы искусстненной коммутации авто" номного инвертора и импульсного 60 прерывателя, причем вход электропитания узла искусственной коммутации иннертора через подзарядный тиристор и основные разделительные диоды соединены с конденсаторами входного днухзненного LС - фильтра, дополнительно снабжена LC - фильтром, нключенным между общей точкой основных разделительных диодов и подэарядным тиристором, двумя вспомогательными разделительными диодами, нспомогательньм автономным источником постоянного тока, причем выход дополнительного LC - фильтра через вспомогательный подэарядный тиристор подключен к узлу коммутации прерынателя, а выход автономного источника постоянного тока и выход входного LC — фильтра инвертора через нспомогательные разделительные диоды подключены к общей точке основных разделительных диодов.

На чертеже предстанлена принципиальная схема силовых цепей преобразовательной установки для электроподвижного состава.

Преобразовательная установка содержит последовательно соединенные автономный инвертор 1, входной LC— фильтр 2 инвертора, импульсный прерыватель 3 и входной двухзвенный ЬС— фильтр 4 прерывателя, подключенный к контактной сети 5. Коммутация силовых тиристоров 6 — 11 автономного иннертора 1 осуществляется с помощью узла искусственной коммутации, состоящего, например, из коммутирующих конденсатора 12, дросселя 13, коммутирующих тиристоров 14 и 15 и распределительных тиристоров 16 — 21. Коммутация силовых тиристоров 22 и 23 импульсного прерывателя 3 осуществляется также с помощью узла искусственной коммутации, содержащего, в частности, коммутирующие конденсатор 24, .дроссель 25 и тиристоры 26 и 27. Силовые тиристоры 6 — 11 автономного инвертора и тиристоры 22 и 23 импульсного прерывателя шунтированы обратными диодами 28 — 35. Вход электропитания узла искусственной коммутации инвертОра через подзарядный тиристор 36, дроссель 37 и основные разделительные диоды 38 и 39 соединен с конденсаторами входного двухзвенного ЬС— фильтра 4. Имеется также вспомогательный автономный источник постоянного тока, который состоит иэ аккумуляторной батареи 40, питающей цепи управления поезда, и преобразователь 41 постоянного напряжения в постоянное, выходное напряжение которого равно номинальному напряжении контактной сети 5. Входные фильтры 2 и 4 автономного инвертора и импульсного прерывателя выполнены по типовым схемам на основе дросселей и конденсаторов. Общая точка основных разделительных диодов 38 и 39 через вспомогательные разделительные диоды 42 и 43 соединена с выходом нходного

LC. — фильтра инвертора и плюсовым

1051681

В тормозном режиме подзаряд конденсаторов 12 и 24 происходит так же, как и в тяговом режиме, но дополнительно для этих целей используется напряжение конденсатора фильтра 2, которое в этом режиме обычно больше напряжения сети 5. За счет этого обеспечивается надежная комму", тация тиристоров прерывателя 3 и инвертора 1 при провале напряжения контактной сети 5 без потребления энергии от батареи 40.

Технико;экономическая эффективность предложения состоит в повышении надежности работы преобразовательной части электропривода в специфических условиях электрической тяги, характеризующихся изменением уровня напряжения в контактной сети и кратковременными перерывами электропита-. ния.

5 Тираж 687 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород,ул.Проектная,4 выходом преобразователя 41 постоянного напряжения. Коммутирующие конденсатор 24,дроссель 25 импульсного прерывателя 3 подзаряжаются через вспомогательный подзарядный тирис" тор 44, подключенный анодом к общей точке соединения тиристора 36 и дросселя 37, а катодом — к входу электропитания искусственной коммутации импульсного прерывателя. Для фильтрации напряжения и тока, потребляемого 10 узлами искусственной коммутации, вве ден также дополнительный конденсатор 45, который подключен одной обкладкой к общей точке дросселя 37 и тиристора 36, а другой обкладкой - к отрицательной шине 46 источника, к которой подключен отрицательный выход преобразователя 41. К выходным выводам автономного инвертора 1 подключен асинхронный двигатель 47.

Преобразовательная установка в . системе электропривода работает следующим образом.

В тяговом режиме периодически включают и выключают тиристор 22 импульсного прерывателя 3, за счет чего прикладывается напряжение к конденсатору фильтра 2. Этб напряжение преобразуется инвертором 1 в переменное тр»хфазное напряжение, которое обеспечивает создание вращающего момента двигателя 47.

Коммутирующие конденсаторы 24 и 12 при этом заряжаются до номинального напряжения сети, причем 35 нормально их подзаряд осуществляется через диоды 38 и 39, а при кратковременных провалах напряжения контактной сети 5 — от преобразователя 41 через диоды 43„ Предваритель-4О но энергия для подзаряда конденсаторов 12, 24 накапливается на конденсаторе 45.

Периодическое выключение силового тиристора 22 при импульсном регули- 4с ровании напряжения производится путем периодического включения коммутирующего тиристора 26. При этом предварительно заряженный коммутирующий конденсатор 24 с положительной полярностью на правой обкладке разряжа»тся по цепи: конденсатор 24, дроссель 25, тиристоры 26 и 22, конденсаторы 48 и 24, что приводит к выключению тиристора 22. Избыточный заряд конденсатора 24 расходует- 55 ся по цепи обратного диода 34. КЬммутация, например, силового тирис-. тора 6 осуществляется путем разряда конденсатора 12 по цепи: конденса- тор 12, дроссель 13, тиристоры 20, 6О

6, 14, инвертор 1 и его переэаряда по цепи: конденсатор 12, дроссель 19, ВНИИПИ Заказ 8684/5 тиристор 20, диод 14, конденсатор 12. Подзаряд коммутирующего конденсатора обеспечивается либо от общей точки диодов 38 и 39 через дроссель 37 и тиристор.36, либо от положительного вывода вспомогатель.ного преобразователя 41 через диод 43, дроссель 37 и тиристор 36.

Таким образом, даже при провалах напряжений контактной сети обеспечивается устойчивая коммутация тиристоров прерывателя 3 и инвертора 1, поскольку их коммутирующие конденсаторы всегда заряжены до полного напряжения. При этом, поскольку провалы напряжения в сети сравнительно редки и кратковрем»нны, то потребление энергии от батареи 40 достаточно мало.

В тормозном режиме двигатель 47 генерирует энергию трехфазного напряжения, выпрямляемого диодами 28 — 33 инвертора 1 и заряжающего далее конденсатор фильтра 2.

Если напряжение на конденсаторе фильтра 2 больше напряжения контактной сети, то ток ° рекуперации непрерывно отдается в сеть 5 через диод 34 и фильтр 4.

Если напряжение энергии рекупера«. ции, получаемое на зажимах обрат- ного выпрямителя на диодах 28 — 33 инвертора 1, меньше напряжения контактной сети 5, то режим отдачи энергии в сеть 5 обеспечивается путем импульсного регулирования силового тиристора 23 в импульсном прерывателе. Электромагнитная энергия, накопленная в дросселе фильтра 2 при включенном тиристоре 23, отдается в сеть 5 через обратный диод 34 в интервале отключенного состояния тиристора 23.