RU2469458C1

RU2469458C1 - Method to control dependent inverter of single-phase ac current

Info

Publication number: RU2469458C1
Application number: RU2011130660/07A
Authority: RU
Inventors: Станислав Васильевич Власьевский; Олег Валерьевич Мельниченко; Екатерина Викторовна Буняева
Priority date: 2011-07-21
Filing date: 2011-07-21
Publication date: 2012-12-10

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: coefficient of inverter capacity in average makes 0.725. The method of control of a dependent inverter of a single-phase AC current consists in supply of control pulses at each zone of control into appropriate half-waves of grid voltage with an adjustable angle β_adj and a non-controlled angle β to controlled valves of cathode and anode groups of the bridge at appropriate time intervals in the same sequence, which is specified in the invention formula.

EFFECT: higher coefficient of inverter capacity as a whole also by increasing capacity coefficient at the first zone of control due to increased time interval of generator energy inversion into a grid at this zone and reduction of time interval of power consumption from a grid to a generator.

3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в качестве зависимого, т.е. ведомого сетью, многозонного инвертора на электроподвижном составе, получающем питание от контактной сети однофазного переменного тока.The invention relates to electrical engineering, in particular to a conversion technique, and can be used as a dependent, i.e. driven by a network, a multi-zone inverter with an electrically rolling stock, powered by a single-phase alternating current contact network.

Эксплуатация многозонных инверторов на электроподвижном составе сопровождается использованием первой зоны регулирования напряжения в основном для электрического торможения электровоза со снижением его скорости до нуля (остановки). В этом режиме на первой зоне электрическая энергия в недостаточном количестве возвращается в сеть, а ее потребление в цепи генератора сопровождается резким снижением коэффициента мощности до нуля и, следовательно, значительным потреблением инвертором реактивной энергии сети.The operation of multi-zone inverters on electric rolling stock is accompanied by the use of the first voltage control zone, mainly for electric braking of an electric locomotive with a decrease in its speed to zero (stop). In this mode, in the first zone, insufficient electric energy is returned to the network, and its consumption in the generator circuit is accompanied by a sharp decrease in the power factor to zero and, therefore, a significant consumption by the inverter of the reactive energy of the network.

Известны различные пути повышения возврата активной электрической энергии в сеть на первой зоне регулирования напряжения инвертора и, следовательно, коэффициента мощности инвертора на этой зоне. Одним из таких путей является увеличение интервала времени, на котором происходит процесс инвертирования электроэнергии постоянного тока генератора в сеть, и сокращение интервала времени потребления электроэнергии из сети в генератор.There are various ways of increasing the return of active electric energy to the network in the first zone of regulating the voltage of the inverter and, therefore, the power factor of the inverter in this zone. One of such ways is to increase the time interval during which the process of inverting the direct current electric power of the generator to the network occurs, and shorten the time interval for the consumption of electric power from the network to the generator.

Известен способ управления зависимым инвертором однофазного переменного тока, основанный на преобразовании электрической энергии постоянного тока генератора в энергию переменного тока сети посредством мостовой схемы [Б.Н.Тихменев, Л.М.Трахтман. Подвижной состав электрифицированных железных дорог. - М.: Транспорт, 1980. - С.188-197].A known method of controlling a dependent inverter of single-phase alternating current, based on the conversion of electrical energy from a direct current generator to alternating current energy through a bridge circuit [B.N. Tikhmenev, L.M. Trakhtman. Rolling stock of electrified railways. - M .: Transport, 1980. - S.188-197].

Способ управления реализуется в зависимом инверторе однофазного переменного тока, который содержит двухобмоточный трансформатор, анодную и катодную группы управляемых вентилей, составляющих мостовую схему, сглаживающий реактор, генератор постоянного тока и балластный резистор. Катодная группа управляемых вентилей соединена с минусовой шиной постоянного тока, анодная группа управляемых вентилей - с плюсовой шиной постоянного тока инвертора. К этим шинам последовательно присоединены сглаживающий реактор, генератор постоянного тока и балластный резистор. Положительный полюс генератора через балластный резистор соединен с плюсовой, а отрицательный полюс генератора через сглаживающий реактор соединен с минусовой шинами моста.The control method is implemented in a dependent single-phase alternating current inverter, which contains a two-winding transformer, anode and cathode groups of controlled valves that make up the bridge circuit, a smoothing reactor, a direct current generator and a ballast resistor. The cathode group of controlled valves is connected to the negative DC bus, the anode group of controlled valves is connected to the positive DC bus of the inverter. A smoothing reactor, a direct current generator, and a ballast resistor are connected in series to these buses. The positive pole of the generator through the ballast resistor is connected to the positive, and the negative pole of the generator through the smoothing reactor is connected to the negative busbars of the bridge.

Инвертор имеет одну зону регулирования выпрямленного напряжения.The inverter has one rectified voltage regulation zone.

Способ управления зависимым инвертором однофазного переменного тока заключается в регулировании выпрямленного напряжения инвертора для осуществления в пределах одной зоны при электрическом торможении потребления генератором электрической энергии сети и возврата электрической энергии генератора в сеть (рекуперации).A method of controlling a dependent inverter of a single-phase alternating current is to regulate the rectified voltage of the inverter to be implemented within one zone with electric braking of the generator’s consumption of electric energy and returning the generator’s electric energy to the network (recovery).

Регулирование выпрямленного напряжения инвертора осуществляется путем изменения величины угла опережения инвертора β и начинается с того, что источник напряжения сети питает первичную обмотку трансформатора, вторичная обмотка которого подает напряжение на средние точки между катодной и анодной группами вентилей моста. Одновременно с напряжением вторичной обмотки трансформатора на два соответствующих однофазных управляемых вентиля моста (по одному в катодной и анодной группе) системой управления подаются импульсы управления с регулируемым углом опережения инвертора β_рег, отсчитываемым от точки π (2π)в сторону точки 0 (π), в результате чего однофазные управляемые вентиля моста отпираются.Regulation of the rectified voltage of the inverter is carried out by changing the angle of lead of the inverter β and begins with the fact that the mains voltage source feeds the primary winding of the transformer, the secondary winding of which supplies voltage to the midpoints between the cathode and anode groups of the bridge valves. Simultaneously with the voltage of the secondary winding of the transformer, the control pulses are fed to two corresponding single-phase controlled gate valves of the bridge (one each in the cathode and anode group) with an adjustable inverter lead angle β _reg , counted from the point π (2π) to the point 0 (π), as a result, single-phase controlled gate valves are unlocked.

В итоге постоянный ток генератора протекает через эти вентили по вторичной обмотке трансформатора.As a result, the direct current of the generator flows through these valves along the secondary winding of the transformer.

В первом полупериоде напряжения сети на интервале времени от π-β_рег до π напряжение генератора суммируется с напряжением инвертора. В цепи инвертора протекает ток, равный сумме токов двух источников напряжения: генератора и вторичной обмотки трансформатора. В этом случае электроэнергия поступает из сети в генератор и он становится приемником электроэнергии сети, а вторичная обмотка трансформатора - источником этой энергии, что соответствует режиму выпрямления.In the first half-cycle of the mains voltage over the time interval from π-β _reg to π, the voltage of the generator is summed with the voltage of the inverter. A current flowing in the inverter circuit is equal to the sum of the currents of two voltage sources: the generator and the secondary winding of the transformer. In this case, the electric energy comes from the network to the generator and it becomes the receiver of the electric power of the network, and the secondary winding of the transformer becomes the source of this energy, which corresponds to the rectification mode.

После смены полярности напряжения сети в точке π, когда наступает второй полупериод, постоянный ток генератора на интервале от π до 2π-β_рег протекает во вторичной обмотке навстречу ее напряжению. При этом ток протекает навстречу напряжению обмотки трансформатора за счет большей величины напряжения генератора. Таким образом, постоянный ток генератора преобразуется (инвертируется) в переменный ток вторичной обмотки трансформатора, который через первичную обмотку поступает (возвращается) в сеть.After changing the polarity of the network voltage at the point π, when the second half-cycle sets in, the direct current of the generator in the interval from π to 2π-β _reg flows in the secondary winding to meet its voltage. In this case, the current flows towards the voltage of the transformer winding due to the larger voltage of the generator. Thus, the direct current of the generator is converted (inverted) into alternating current of the secondary winding of the transformer, which through the primary winding enters (returns) to the network.

Во втором полупериоде напряжения сети ток в обмотке трансформатора меняет свое направление на обратное. Это происходит в тот момент времени, когда два других однофазных управляемых вентиля моста отпираются также с углом β_рег, в результате чего процесс инвертирования тока генератора проходит аналогично первому полупериоду. Длительность протекания тока через каждый вентиль остается равной половине периода напряжения сети. Таким образом, ток в первичной обмотке трансформатора мостового инвертора возникает с момента подачи на вентили импульсов управления с углом β_рег. Тем самым первая гармоника тока в первичной обмотке сдвигается относительно напряжения сети на угол φ, равный примерно углу β_рег, который определяет величину коэффициента мощности инвертора.In the second half-cycle of the mains voltage, the current in the transformer winding reverses its direction. This occurs at a time when the other two single-phase controlled gate valves of the bridge are also unlocked with an angle β _reg , as a result of which the process of inverting the current of the generator proceeds similarly to the first half-cycle. The duration of the current flow through each valve remains equal to half the period of the mains voltage. Thus, the current in the primary winding of the bridge inverter transformer occurs from the moment the control pulses are fed to the valves with an angle β _reg . Thus, the first harmonic of the current in the primary winding is shifted relative to the mains voltage by an angle φ equal to approximately the angle β _reg , which determines the value of the inverter power factor.

Процесс возврата электроэнергии генератора в сеть при регулировании угла β_рег осуществляется только на интервале от π-β до π/2 в первом полупериоде и на интервале от 2π - β до 3π/2 - во втором полупериоде, а процесс потребления генератором электроэнергии сети - только на интервалах от π/2 до 0 и от π - β до π в первом полупериоде и на интервалах от 3π/2 до π и от 2π - β до 2π - во втором полупериоде.The process of returning generator electricity to the network when adjusting the angle β _{reg is} carried out only in the interval from π-β to π / 2 in the first half-cycle and in the interval from 2π - β to 3π / 2 in the second half-cycle, and the process of consumption by the generator of electricity in the network only in the intervals from π / 2 to 0 and from π - β to π in the first half-cycle and in the intervals from 3π / 2 to π and from 2π - β to 2π in the second half-cycle.

При регулировании угла β_рег в сторону его увеличения в первом полупериоде на интервале от π-β до π/2 и во втором полупериоде на интервале от 2π-β до 3/2 π диапазон работы генератора в качестве приемника возрастает и, следовательно, растет поток электроэнергии, поступающий из трансформатора в генератор (режим выпрямления). Одновременно возврат электроэнергии, поступающей из генератора в сеть, снижается.When adjusting the angle β _reg in the direction of its increase in the first half-period in the interval from π-β to π / 2 and in the second half-period in the interval from 2π-β to 3/2 π, the range of operation of the generator as a receiver increases and, therefore, the flow increases electricity coming from the transformer to the generator (rectification mode). At the same time, the return of electricity coming from the generator to the network is reduced.

В этом случае величина выпрямленного напряжения выпрямителя увеличивается, а инвертора уменьшается. При угле β_рег=π/2 (3/2π) наступает равенство напряжений выпрямителя и инвертора. Так как эти напряжения имеют противоположные полярности, то результирующее напряжение инвертора становится равным нулю. С этого момента времени возврат электроэнергии генератора в сеть прекращается, так как потоки электроэнергии из сети в генератор и из генератора в сеть равны и противоположны. Коэффициент мощности инвертора в точке π/2 (3/2π) становится равным нулю.In this case, the rectified voltage of the rectifier increases, and the inverter decreases. At an angle β _reg = π / 2 (3 / 2π), the voltage of the rectifier and inverter is equal. Since these voltages have opposite polarities, the resulting voltage of the inverter becomes zero. From this point in time, the return of generator electricity to the network stops, since the flows of electricity from the network to the generator and from the generator to the network are equal and opposite. The inverter power factor at π / 2 (3 / 2π) becomes zero.

Таким образом, при увеличении угла β_рег возврат электроэнергии из генератора в сеть снижается, а потребление электроэнергии из сети в генератор повышается, что приводит к снижению коэффициента мощности инвертора, и при достижении угла β_рег величины π/2 (3/2π) он становится равным нулю.Thus, with an increase in the angle β _{reg, the} return of electricity from the generator to the network decreases, and the consumption of electricity from the network to the generator increases, which leads to a decrease in the power factor of the inverter, and when the angle β _reg reaches π / 2 (3 / 2π), it becomes equal to zero.

На интервале времени от π/2 до 0 в первом полупериоде и от 3π/2 до π во втором полупериоде инвертор полностью переходит в режим выпрямителя, напряжение которого суммируется с напряжением генератора, в результате чего генератор становится потребителем энергии сети. Это позволяет сохранить режим электрического торможения электровоза при отсутствии возврата электроэнергии генератора в сеть и равенстве нулю коэффициента мощности инвертора.In the time interval from π / 2 to 0 in the first half-cycle and from 3π / 2 to π in the second half-cycle, the inverter completely switches to the rectifier mode, the voltage of which is summed with the voltage of the generator, as a result of which the generator becomes a consumer of network energy. This allows you to save the electric braking mode of the electric locomotive in the absence of return of generator electricity to the network and the inverter power factor equal to zero.

Достоинство такого способа управления заключается в простоте регулирования всего выпрямленного напряжения инвертора в течение каждого полупериода напряжения сети.The advantage of this control method lies in the simplicity of regulating the entire rectified voltage of the inverter during each half-cycle of the mains voltage.

Недостаток такого способа управления заключается в незначительном возврате электроэнергии в сеть, что обусловлено процессом инвертирования электроэнергии постоянного тока генератора в сеть в первом полупериоде всего лишь на интервале от π-β до π/2 и во втором полупериоде на интервале от 2π-β до 3/2π, что составляет только около 1/2π. При этом величина выпрямленного напряжения, приходящегося на одну зону регулирования во время возврата электроэнергии генератора в сеть, составляет примерно 0,5 всего выпрямленного напряжения инвертора.The disadvantage of this control method is the insignificant return of electric energy to the network, which is caused by the process of inverting the DC power of the generator into the network in the first half-cycle only in the interval from π-β to π / 2 and in the second half-cycle in the interval from 2π-β to 3 / 2π, which is only about 1 / 2π. In this case, the value of the rectified voltage per one regulation zone during the return of generator electricity to the network is approximately 0.5 of the total rectified voltage of the inverter.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является способ управления зависимым инвертором однофазного переменного тока, основанный на преобразовании электрической энергии постоянного тока генератора в энергию переменного тока сети посредством многозонной мостовой схемы [Б.Н.Тихменев, В.А.Кучумов. Электровозы переменного тока с тиристорными преобразователями. - М.: Транспорт, 1988. - С.37-45].The closest set of essential features is the method of controlling the dependent inverter of single-phase alternating current, based on the conversion of electric energy from direct current of the generator into alternating current energy of the network through a multi-zone bridge circuit [B.N. Tikhmenev, V.A. Kuchumov. Electric locomotives of alternating current with thyristor converters. - M .: Transport, 1988. - P.37-45].

Способ управления реализуется в зависимом инверторе однофазного переменного тока, который содержит многообмоточный трансформатор, многозонную мостовую схему из цепочек последовательно соединенных управляемых вентилей, образующих катодную и анодную группы, сглаживающий реактор, генератор постоянного тока и балластный резистор.The control method is implemented in a dependent single-phase alternating current inverter, which contains a multi-winding transformer, a multi-zone bridge circuit of chains of serially connected controlled valves forming a cathode and anode group, a smoothing reactor, a direct current generator, and a ballast resistor.

Многообмоточный трансформатор представляет собой первичную обмотку и вторичную обмотку из трех секций, из которых две малые секции имеют одинаковую величину напряжения, а напряжение третьей большой секции равно сумме напряжений первых двух.A multi-winding transformer is a primary winding and a secondary winding of three sections, of which two small sections have the same voltage value, and the voltage of the third large section is equal to the sum of the voltages of the first two.

Многозонная мостовая схема составлена из трех параллельных мостов, образующих четырехзонную схему инвертора из четырех цепочек последовательно соединенных управляемых вентилей, объединенных в катодную и анодную группы.The multi-zone bridge circuit is composed of three parallel bridges, forming a four-zone inverter circuit of four chains of serially connected controlled valves combined into a cathode and anode group.

Выводы трех секций вторичной обмотки многообмоточного трансформатора присоединены к средним точкам цепочек многозонной мостовой схемы. Катодная группа управляемых вентилей соединена с минусовой шиной постоянного тока инвертора, анодная группа управляемых вентилей - с его плюсовой шиной постоянного тока. К этим шинам последовательно присоединены сглаживающий реактор, генератор постоянного тока и балластный резистор. Положительный полюс генератора через балластный резистор соединен с анодной, а отрицательный полюс генератора через сглаживающий реактор соединен с катодной шинами моста.The conclusions of the three sections of the secondary winding of the multi-winding transformer are connected to the midpoints of the chains of the multi-zone bridge circuit. The cathode group of controlled valves is connected to the negative DC bus of the inverter, the anode group of controlled valves is connected to its positive DC bus. A smoothing reactor, a direct current generator, and a ballast resistor are connected in series to these buses. The positive pole of the generator through a ballast resistor is connected to the anode, and the negative pole of the generator through a smoothing reactor is connected to the cathode busbars of the bridge.

Инвертор имеет четыре зоны регулирования выпрямленного напряжения, образованные с помощью трех секций и четырех цепочек управляемых вентилей. Каждая секция при образовании зон использована дважды. Первая малая секция использована на второй и четвертой зонах, вторая малая секция - на первой и третьей зонах и третья большая секция - на третьей и четвертой зонах. Первая зона образована с помощью второй малой секции и двух цепочек вентилей, присоединенных своими средними точками к выводам этой секции. Вторая зона образована с помощью первой и второй малых секций, присоединенных своими выводами к средним точкам соответствующих цепочек вентилей. Третья зона образована с помощью второй малой и третьей большой секций, присоединенных своими выводами к средним точкам соответствующих цепочек вентилей. Четвертая зона образована с помощью первой малой, второй малой и третьей большой секций, присоединенных своими выводами к средним точкам соответствующих цепочек вентилей.The inverter has four rectified voltage control zones formed by three sections and four chains of controlled valves. Each section in the formation of zones used twice. The first small section is used in the second and fourth zones, the second small section in the first and third zones and the third large section in the third and fourth zones. The first zone is formed with the help of the second small section and two chains of valves connected by their midpoints to the conclusions of this section. The second zone is formed using the first and second small sections connected by their findings to the midpoints of the respective valve chains. The third zone is formed with the help of the second small and third large sections connected by their conclusions to the midpoints of the corresponding valve chains. The fourth zone is formed using the first small, second small and third large sections connected by their findings to the midpoints of the corresponding valve chains.

Способ управления зависимым инвертором однофазного переменного тока заключается в регулировании при электрическом торможении выпрямленного напряжения инвертора на четырех зонах в процессе потребления электроэнергии из сети и в процессе возврата электроэнергии генератора в сеть.A method for controlling a dependent inverter for single-phase alternating current is to regulate the rectified inverter voltage in four zones during electrical braking in the process of consuming electricity from the network and in the process of returning generator electricity to the network.

Регулирование выпрямленного напряжения инвертора осуществляется путем изменения величины регулируемого угла опережения β_рег на всех зонах и начинается с питания от сети первичной обмотки трансформатора, вторичная обмотка которого подает напряжение секций на средние точки цепочек четырехзонной мостовой схемы.Regulation of the rectified voltage of the inverter is carried out by changing the value of the adjustable lead angle β _reg in all zones and begins with the power supply from the primary network of the transformer, the secondary winding of which supplies the sections voltage to the midpoints of the four-zone bridge circuit circuits.

Все напряжение секций вторичной обмотки трансформатора распределяется на 4 зоны. На первую зону приходится 1/4, на вторую - 1/2, на третью - 3/4 и на четвертую зоны - 4/4 напряжения вторичной обмотки.All voltage sections of the secondary winding of the transformer is distributed in 4 zones. The first zone accounts for 1/4, the second - 1/2, the third - 3/4 and the fourth zone - 4/4 of the secondary voltage.

В первой зоне регулирование выпрямленного напряжения инвертора осуществляется системой управления путем подачи импульсов управления с регулируемым углом β_рег на два управляемых вентиля катодной группы и два управляемых вентиля анодной группы моста. В результате ток генератора протекает через эти вентили по вторичной обмотке трансформатора.In the first zone, the rectified voltage of the inverter is regulated by a control system by supplying control pulses with an adjustable angle β _reg to two controlled valves of the cathode group and two controlled valves of the anode group of the bridge. As a result, the generator current flows through these valves along the secondary winding of the transformer.

В первом полупериоде на интервале времени от π-β_рег до π напряжение генератора суммируется с напряжением инвертора, в результате чего в цепи инвертора протекает ток, равный сумме токов двух источников напряжения, - генератора и вторичной обмотки трансформатора. В этом случае электроэнергия поступает из сети в генератор и он становится приемником электроэнергии сети, а вторичная обмотка трансформатора - источником этой энергии, что соответствует режиму выпрямления. После смены полярности напряжения сети в точке π, когда наступает второй полупериод, постоянный ток генератора на интервале времени от π до 2π-β_рег протекает во вторичной обмотке навстречу ее напряжению. При этом ток протекает навстречу напряжению обмотки трансформатора за счет большей величины напряжения генератора. Постоянный ток генератора преобразуется (инвертируется) в переменный ток вторичной обмотки трансформатора, через первичную обмотку которого ток поступает (возвращается) в сеть. Во втором полупериоде напряжения сети ток в обмотке трансформатора меняет свое направление на обратное. Это происходит потому, что на интервале времени от 2π-β_рег до π системой управления подаются импульсы управления с регулируемым углом β_рег на соответствующие два управляемых вентиля моста, в результате чего процесс инвертирования тока генератора проходит аналогично первому полупериоду. Длительность протекания тока через каждый вентиль остается равной половине периода напряжения сети. Таким образом, ток в первичной обмотке трансформатора мостового инвертора возникает с момента подачи на вентили импульсов управления с углом β_рег. Тем самым его первая гармоника сдвигается относительно напряжения сети на угол φ, равный примерно углу β_рег.In the first half-cycle, in the time interval from π-β _reg to π, the voltage of the generator is summed with the voltage of the inverter, as a result of which a current flows in the inverter circuit, equal to the sum of the currents of two voltage sources - the generator and the secondary winding of the transformer. In this case, the electric energy comes from the network to the generator and it becomes the receiver of the electric power of the network, and the secondary winding of the transformer becomes the source of this energy, which corresponds to the rectification mode. After changing the polarity of the network voltage at the point π, when the second half-cycle occurs, the direct current of the generator in the time interval from π to 2π-β _reg flows in the secondary winding to meet its voltage. In this case, the current flows towards the voltage of the transformer winding due to the larger voltage of the generator. The direct current of the generator is converted (inverted) into alternating current of the secondary winding of the transformer, through the primary winding of which the current flows (returns) to the network. In the second half-cycle of the mains voltage, the current in the transformer winding reverses its direction. This is because, in the time interval from 2π-β _reg to π, the control system feeds control pulses with an adjustable angle β _reg to the corresponding two controlled gate valves of the bridge, as a result of which the inverting current of the generator proceeds similarly to the first half-cycle. The duration of the current flow through each valve remains equal to half the period of the mains voltage. Thus, the current in the primary winding of the bridge inverter transformer occurs from the moment the control pulses are fed to the valves with an angle β _reg . Thus, its first harmonic is shifted relative to the mains voltage by an angle φ equal to approximately the angle β _reg .

При регулировании угла β_рег в диапазоне от 2π-β_рег до π/2 в сторону его увеличения интервал работы генератора в качестве приемника возрастает и, следовательно, растет поток электроэнергии, поступающий из трансформатора в генератор (режим выпрямления). Одновременно падает поток электроэнергии, поступающий из генератора в сеть (режим инвертирования). В этом случае величина выпрямленного напряжения выпрямителя увеличивается, а инвертора уменьшается. При угле β_рег=π/2 (3π/2) наступает равенство напряжений выпрямителя и инвертора, которые имеют противоположные полярности, и результирующее напряжение инвертора становится равным нулю. С этого момента времени возврат электроэнергии генератора в сеть прекращается, так как потоки электроэнергии из сети в генератор и из генератора в сеть равны и противоположны. Коэффициент мощности инвертора в π/2 (3π/2) становится равным нулю.When adjusting the angle β _reg in the range from 2π-β _reg to π / 2 in the direction of its increase, the interval of operation of the generator as a receiver increases and, consequently, the flow of electricity coming from the transformer to the generator increases (rectification mode). At the same time, the flow of electricity coming from the generator to the network drops (invert mode). In this case, the rectified voltage of the rectifier increases, and the inverter decreases. At an angle β _reg = π / 2 (3π / 2), the voltage of the rectifier and inverter, which have opposite polarities, becomes equal, and the resulting voltage of the inverter becomes zero. From this point in time, the return of generator electricity to the network stops, since the flows of electricity from the network to the generator and from the generator to the network are equal and opposite. The inverter power factor in π / 2 (3π / 2) becomes zero.

Таким образом, при регулировании выпрямленного напряжения инвертора электроэнергия постоянного тока генератора на интервале времени от 0 до 2 π используется для электрического торможения, в котором на интервале от π-β_рег до π/2 в первом полупериоде и на интервале от 2π-β_рег до 3/2π во втором полупериоде энергия генератора инвертируется, т.е. возвращается в сеть. В процессе регулирования напряжения инвертора угол β_рег увеличивается вплоть до величины π/2 (3/2π), а коэффициент мощности при этом резко снижается с доведением его до нуля в точке π/2 (3/2π). На интервале времени от π/2 до 0 в первом полупериоде и от 3π/2 до π во втором полупериоде инвертор полностью переходит в режим выпрямителя, напряжение которого суммируется с напряжением генератора, в результате чего генератор становится потребителем энергии сети. Это позволяет сохранять режим электрического торможения электровоза, однако при этом возврат электроэнергии генератора в сеть отсутствует.Thus, when regulating the rectified voltage of the inverter, the generator’s direct current electric energy in the time interval from 0 to 2 π is used for electric braking, in which in the interval from π-β _reg to π / 2 in the first half-cycle and in the interval from 2π-β _reg to 3 / 2π in the second half-cycle, the generator energy is inverted, i.e. returns to the network. In the process of regulating the inverter voltage, the angle β _reg increases up to π / 2 (3 / 2π), and the power factor decreases sharply in this case, bringing it to zero at the point π / 2 (3 / 2π). In the time interval from π / 2 to 0 in the first half-cycle and from 3π / 2 to π in the second half-cycle, the inverter completely switches to the rectifier mode, the voltage of which is summed with the voltage of the generator, as a result of which the generator becomes a consumer of network energy. This allows you to save the electric braking mode of the electric locomotive, however, there is no return of generator electricity to the network.

Во второй, третьей и четвертой зонах регулирование выпрямленного напряжения инвертора осуществляется системой управления путем подачи импульсов управления с нерегулируемым углом β системой управления на четыре управляемых вентиля моста данной зоны (по одному в катодной и анодной группах моста в каждом полупериоде) и путем подачи импульсов управления с регулируемым углом β_рег на два управляемых вентиля моста предыдущей зоны (по одному в катодной или анодной группах моста в каждом полупериоде). В результате ток генератора протекает через эти вентили по вторичной обмотке трансформатора.In the second, third and fourth zones, the rectified voltage of the inverter is regulated by the control system by supplying control pulses with an unregulated angle β by the control system to four controlled bridge valves of this zone (one in the cathode and anode groups of the bridge in each half-cycle) and by supplying control pulses with adjustable angle β _reg for two controlled valves of the bridge of the previous zone (one in the cathode or anode groups of the bridge in each half-period). As a result, the generator current flows through these valves along the secondary winding of the transformer.

При регулировании выпрямленного напряжения инвертора второй, третьей и четвертой зонах электроэнергия постоянного тока генератора для электрического торможения используется на интервале времени от 0 до 2π.When regulating the rectified voltage of the inverter in the second, third and fourth zones, the DC electric power of the generator for electric braking is used on a time interval from 0 to 2π.

При этом в первом полупериоде на интервале от π-β до 0 и во втором полупериоде на интервале от 2π-β до π ток в обмотке трансформатора протекает навстречу ее напряжению за счет большей величины напряжения генератора, что приводит к преобразованию постоянного тока генератора в переменный ток вторичной обмотки трансформатора, который через первичную обмотку ток поступает в сеть.Moreover, in the first half-cycle in the interval from π-β to 0 and in the second half-cycle in the interval from 2π-β to π, the current in the transformer winding flows towards its voltage due to the higher voltage of the generator, which leads to the conversion of the generator direct current to alternating current secondary winding of the transformer, which through the primary winding current flows into the network.

В первом полупериоде на интервале времени от π-β до π и во втором полупериоде на интервале времени от 2π-β до 2π напряжение генератора суммируется с напряжением инвертора, в результате чего в цепи инвертора протекает ток, равный сумме токов двух источников напряжения, - генератора и вторичной обмотки трансформатора. В этом случае электроэнергия поступает из сети в генератор и он становится приемником электроэнергии сети, а вторичная обмотка трансформатора - источником этой энергии, что соответствует режиму выпрямления.In the first half-cycle in the time interval from π-β to π and in the second half-cycle in the time interval from 2π-β to 2π, the voltage of the generator is summed with the voltage of the inverter, as a result of which a current equal to the sum of the currents of two voltage sources flows in the inverter circuit, the generator and the secondary winding of the transformer. In this case, the electric energy comes from the network to the generator and it becomes the receiver of the electric power of the network, and the secondary winding of the transformer becomes the source of this energy, which corresponds to the rectification mode.

В результате во второй, третьей и четвертой зонах регулирования в первом полупериоде на интервале от π-β до 0 и во втором полупериоде на интервале от 2π-β до π электроэнергия генератора инвертируется, т.е. возвращается в сеть, а в первом полупериоде на интервале времени от π-β до π и во втором полупериоде на интервале времени от 2π-β до 2π генератор потребляет электроэнергию из сети. При регулировании выпрямленного напряжения инвертора величина регулируемого выпрямленного напряжения в указанных интервалах времени по этим зонам составляет 75% всего выпрямленного напряжения.As a result, in the second, third and fourth control zones in the first half-cycle in the interval from π-β to 0 and in the second half-cycle in the interval from 2π-β to π, the generator electric power is inverted, i.e. returns to the network, and in the first half-cycle in the time interval from π-β to π and in the second half-cycle in the time interval from 2π-β to 2π, the generator consumes electricity from the network. When regulating the rectified voltage of the inverter, the magnitude of the regulated rectified voltage in the indicated time intervals in these zones is 75% of the total rectified voltage.

Таким образом, при регулировании выпрямленного напряжения инвертора полная величина регулируемого выпрямленного напряжения в указанных интервалах времени по всем четырем зонам составляет примерно 87,5% выпрямленного напряжения, что превышает 50% выпрямленного напряжения в аналоге. Увеличение величины выпрямленного напряжения приводит к повышению коэффициента мощности инвертора.Thus, when regulating the rectified voltage of the inverter, the total value of the regulated rectified voltage in the indicated time intervals for all four zones is approximately 87.5% of the rectified voltage, which exceeds 50% of the rectified voltage in the analog. An increase in the rectified voltage leads to an increase in the power factor of the inverter.

Достоинство такого способа управления заключается в повышении коэффициента мощности инвертора за счет увеличения величины регулируемого выпрямленного напряжения инвертора, при котором происходит возврат электроэнергии генератора в сеть. Это обусловлено тем, что возврат электроэнергии генератора в сеть в первом полупериоде на первой зоне происходит на интервале времени от π-β до π/2, на 2, 3 и 4-й зонах - на интервале от π - β до 0, а во втором полупериоде на первой зоне происходит на интервале времени от 2π-β до 3/2π, на 2, 3 и 4-й зонах - на интервале от 2π-β до π.The advantage of this control method is to increase the inverter power factor by increasing the adjustable rectified voltage of the inverter, at which the generator returns electricity to the network. This is due to the fact that the generator’s electricity returns to the network in the first half-cycle in the first zone in the time interval from π-β to π / 2, in the 2nd, 3rd and 4th zones - in the interval from π - β to 0, and in the second half-period in the first zone occurs in the time interval from 2π-β to 3 / 2π, in the 2nd, 3rd and 4th zones - in the interval from 2π-β to π.

Однако увеличение коэффициента мощности инвертора остается недостаточным. Это обусловлено тем, что повышение коэффициента мощности инвертора происходит только на второй, третьей и четвертой зонах регулирования. Коэффициент мощности инвертора на первой зоне и возврат генератором электроэнергии в сеть на первой зоне остается прежним, как в аналоге. Возврат генератором электроэнергии осуществляется на малом интервале времени от π-β (2π-β) до π/2 (3/2 π), который составляет примерно 60°.However, increasing the inverter power factor remains insufficient. This is due to the fact that an increase in the power factor of the inverter occurs only in the second, third and fourth regulation zones. The power factor of the inverter in the first zone and the return by the generator of electricity to the network in the first zone remains the same, as in the analogue. The generator returns electricity over a small time interval from π-β (2π-β) to π / 2 (3/2 π), which is approximately 60 °.

Задача, решаемая изобретением, заключается в разработке способа управления зависимым инвертором однофазного переменного тока, который обеспечивает повышение коэффициента мощности инвертора в целом за счет повышения коэффициента мощности на первой зоне регулирования благодаря увеличению интервала времени инвертирования электроэнергии генератора в сеть на этой зоне и сокращению интервала времени потребления электроэнергии из сети в генератор.The problem solved by the invention is to develop a method for controlling a dependent inverter of single-phase alternating current, which provides an increase in the power factor of the inverter as a whole by increasing the power factor in the first regulation zone due to the increase in the time interval for inverting the generator electric power to the network in this zone and the reduction in the time interval for consumption electricity from the network to the generator.

Для решения поставленной задачи в способе управления зависимым инвертором однофазного переменного тока, содержащим многообмоточный трансформатор с вторичной обмоткой, по крайней мере, с тремя секциями, катодную и анодную группы управляемых вентилей, образующих многозонную мостовую схему, по крайней мере, из четырех цепочек последовательно соединенных управляемых вентилей, и подсоединенные к минусовой и плюсовой шинам постоянного тока инвертора сглаживающий реактор, генератор постоянного тока и балластный резистор и в котором выводы трех секций вторичной обмотки трансформатора присоединены к средним точкам четырех цепочек, катодная группа управляемых вентилей соединена с минусовой шиной постоянного тока инвертора, анодная группа управляемых вентилей - с его плюсовой шиной постоянного тока, заключающемся в подаче на первой зоне регулирования импульсов управления с регулируемым углом β_рег в первом полупериоде на управляемый вентиль второй цепочки катодный группы моста на интервале времени от 0 до π-β, во втором полупериоде - на управляемый вентиль третьей цепочки катодной группы моста на интервале времени от π до 2π-β, в подаче на последующих зонах регулирования на одну пару управляемых вентилей крайних цепочек соответствующих зон катодной и анодной групп моста в первом полупериоде импульсов управления с нерегулируемым углом β и в подаче на управляемый вентиль катодной группы предыдущей зоны регулирования во втором полупериоде импульсов управления с регулируемым углом β_рег на интервале времени от π до 2π-β с последующей подачей на другую пару управляемых вентилей этих цепочек во втором полупериоде импульсов управления с нерегулируемым углом β, и на управляемый вентиль анодной группы предыдущей зоны регулирования в первом полупериоде импульсов управления с регулируемым углом β_рег на интервале времени от 0 до π-β, на первой зоне регулирования импульсы управления с нерегулируемым углом β подают в первом полупериоде на управляемый вентиль третьей цепочки анодной группы моста, а во втором полупериоде - на управляемый вентиль второй цепочки анодной группы моста.To solve the problem in a method of controlling a dependent inverter of a single-phase alternating current containing a multi-winding transformer with a secondary winding with at least three sections, the cathode and anode groups of controlled valves forming a multi-zone bridge circuit of at least four chains of connected in series valves, and connected to the negative and positive DC buses of the inverter, a smoothing reactor, a DC generator and a ballast resistor, and in which three sections of the secondary winding of the transformer are connected to the midpoints of four chains, the cathode group of controlled valves is connected to the negative DC bus of the inverter, the anode group of controlled valves is connected to its positive DC bus, which consists in supplying control pulses with an adjustable angle β _reg in the first regulation zone in the first half-cycle to the controlled valve of the second chain, the cathode group of the bridge in the time interval from 0 to π-β, in the second half-cycle to the controlled valve of the third chain of the bridge anode group over a time interval from π to 2π-β, in the supply of the extreme chains of the corresponding chains of the cathode and anode groups of the bridge in the first half-cycle of control pulses with an unregulated angle β and in the supply to the controlled valve of the cathode group in the subsequent regulation zones for one pair of controlled gates previous control zone in the second half period of the control pulses with an adjustable angle β _registration on a time interval from π to 2π-β, followed by feeding to the other pair of chains controlled valves in the second poluperi de control pulses with a fixed angle β, and controllable valve anode group previous control zones in the first half period of the control pulses with an adjustable angle β _registration on the time interval from 0 to π-β, the first regulating control pulses zone with fixed angle β is fed to the first half period to the controlled valve of the third chain of the anode group of the bridge, and in the second half period to the controlled valve of the second chain of the anode group of the bridge.

Заявляемое решение отличается от известного способа управления зависимым инвертором однофазного переменного тока тем, что на первой зоне регулирования помимо импульсов управления с регулируемым углом β_рег подают импульсы управления с нерегулируемым углом β в первом полупериоде на управляемый вентиль третьей цепочки анодной группы моста, а во втором полупериоде - на управляемый вентиль второй цепочки анодной группы моста при сохранении подачи импульсов управления на управляемые вентили на последующих зонах. Наличие отличительных существенных признаков свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности изобретения «новизна».The claimed solution differs from the known method of controlling a dependent inverter of single-phase alternating current in that, in addition to control pulses with an adjustable angle β _reg, control pulses with an unregulated angle β in the first half-cycle are supplied to the controlled valve of the third chain of the anode group of the bridge in the first half-cycle, and in the second half-cycle - to the controlled valve of the second chain of the anode group of the bridge while maintaining the supply of control pulses to the controlled valves in subsequent zones. The presence of distinctive essential features indicates the conformity of the proposed solution to the patentability criterion of the invention of "novelty."

Подача импульсов управления с нерегулируемым углом β в первом полупериоде на управляемый вентиль третьей цепочки анодной группы моста и во втором полупериоде на управляемый вентиль второй цепочки анодной группы моста на первой зоне регулирования обеспечивает повышение коэффициента мощности инвертора в целом.The supply of control pulses with an unregulated angle β in the first half-cycle to the controlled valve of the third chain of the anode group of the bridge and in the second half-cycle to the controlled valve of the second chain of the anode group of the bridge in the first regulation zone provides an increase in the inverter power factor as a whole.

Это обусловлено следующими причинами.This is due to the following reasons.

Подача на первой зоне регулирования в первом полупериоде импульсов управления с нерегулируемым углом β на управляемый вентиль третьей цепочки анодной группы моста приводит к неизменности интервала времени от β до π (2π) и к возникновению тока инвертора во вторичной обмотке трансформатора другой полярности. На этом интервале генератор потребляет минимальное количество электроэнергии сети.The supply of control pulses with an uncontrollable angle β to the controlled valve of the third chain of the anode group of the bridge in the first half-period of the control zone in the first half-cycle leads to the invariance of the time interval from β to π (2π) and to the appearance of the inverter current in the secondary winding of the transformer of a different polarity. At this interval, the generator consumes the minimum amount of power.

С момента начала второго полупериода (в π) до подачи импульсов управления с регулируемым углом β_рег образуется увеличенный интервал времени от π до 2π-β_рег, на котором в открытом состоянии находятся по одному управляемому вентилю второй цепочки катодной группы и третьей цепочки анодной группы. Открытое состояние этих вентилей обеспечивает на этом интервале времени возврат электроэнергии генератора в сеть.From the beginning of the second half-cycle (in π) to the supply of control pulses with an adjustable angle β _reg , an increased time interval from π to 2π-β _{reg is formed} , in which one controlled valve of the second chain of the cathode group and the third chain of the anode group are in the open state. The open state of these gates provides for the return of generator electricity to the network at this time interval.

Таким образом, за счет подачи на первой зоне регулирования в первом полупериоде импульсов управления с нерегулируемым углом β происходит минимальное потребление электроэнергии сети и увеличение возврата электроэнергии генератора в сеть.Thus, due to the supply of control pulses with an unregulated angle β at the first control zone in the first half-cycle, the network consumes minimal energy and increases the generator’s electricity return to the network.

Подача на первой зоне регулирования во втором полупериоде импульсов управления с регулируемым углом β_рег на управляемый вентиль третьей цепочки катодной группы моста приводит к окончанию возникшего в первом полупериоде во вторичной обмотке трансформатора тока инвертора и к образованию интервала времени от момента подачи импульсов управления с регулируемым углом β_рег до 2π-β, на котором в открытом состоянии одновременно находятся управляемые вентили третьей цепочки. Открытое состояние этих вентилей замыкает накоротко между собой плюсовую и минусовую шины постоянного тока инвертора, что приводит к короткому замыканию цепи генератора, образуя буферный контур.The supply of control pulses with an adjustable angle β _reg to the controlled valve of the third chain of the cathode group of the bridge at the first control zone in the second half-period of the bridge leads to the end of the inverter current transformer in the secondary winding of the second half-cycle and to the formation of the time interval from the moment of supply of the control pulses with the adjustable angle β _reg to 2π-β, on which in the open state are simultaneously controlled valves of the third chain. The open state of these valves shorts the positive and negative DC buses of the inverter, which leads to a short circuit of the generator circuit, forming a buffer circuit.

Образование буферного контура приводит к отключению одного из двух ранее включенных выводов секции вторичной обмотки трансформатора и к прекращению тока в этой обмотке. Отсутствие тока во вторичной обмотке трансформатора приводит к прекращению поступления электроэнергии от сети к генератору и к прекращению возврата электроэнергии от генератора в сеть. При этом электроэнергия генератора сохраняется в буферном контуре и расходуется на электрическое торможение электровоза.The formation of the buffer circuit leads to the disconnection of one of the two previously included conclusions section of the secondary winding of the transformer and to the cessation of current in this winding. The lack of current in the secondary winding of the transformer leads to the cessation of electricity from the network to the generator and to the cessation of the return of electricity from the generator to the network. In this case, the electric power of the generator is stored in the buffer circuit and spent on electric braking of the electric locomotive.

Благодаря возникновению тока инвертора во вторичной обмотке трансформатора другой полярности в момент подачи импульсов управления с нерегулируемым углом β и благодаря образованию буферного контура точка прохода первой гармоники тока трансформатора через ноль определяется величинами угла β и половины интервала времени действия буферного контура. В результате угол φ сдвига фаз между первой гармоникой тока и напряжением в первичной обмотке трансформатора в основном определяется небольшой величиной угла β и будет несколько увеличиваться только при увеличении интервала времени действия буферного контура. В то же время благодаря образованию буферного контура значительно сокращается интервал времени потребления электроэнергии из сети в генератор.Due to the occurrence of the inverter current in the secondary winding of a transformer of a different polarity at the time of supply of control pulses with an unregulated angle β and due to the formation of a buffer circuit, the point of passage of the first harmonic of the transformer current through zero is determined by the angle β and half the time interval of the buffer circuit. As a result, the phase shift angle φ between the first harmonic of the current and the voltage in the primary winding of the transformer is mainly determined by a small value of the angle β and will increase slightly only with an increase in the duration of the buffer circuit. At the same time, due to the formation of the buffer circuit, the time interval for the consumption of electricity from the network to the generator is significantly reduced.

Все это увеличивает возврат электроэнергии генератора в сеть на первой зоне регулирования, что повышает коэффициент мощности на первой зоне и соответственно повышает коэффициент мощности инвертора в целом.All this increases the return of generator electricity to the network in the first regulation zone, which increases the power factor in the first zone and accordingly increases the power factor of the inverter as a whole.

Причинно-следственная связь «подача импульсов управления с нерегулируемым углом β в первом полупериоде на управляемый вентиль третьей цепочки анодной группы моста и во втором полупериоде на управляемый вентиль второй цепочки анодной группы моста на первой зоне регулирования обеспечивает повышение коэффициента мощности инвертора в целом за счет увеличения интервала времени возврата генератором активной электроэнергии в сеть и сокращения потребления генератором электроэнергии из сети» явным образом не следует из уровня техники.Causal relationship "the supply of control pulses with an unregulated angle β in the first half-cycle to the controlled valve of the third chain of the anode group of the bridge and in the second half-cycle to the controlled valve of the second chain of the anode group of the bridge in the first regulation zone provides an increase in the power factor of the inverter as a whole by increasing the interval the time of return by the generator of active electricity to the network and the reduction of the consumption of electricity by the generator from the network ”clearly does not follow from the prior art.

Новизна причинно-следственной связи свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию «изобретательский уровень».The novelty of the causal relationship indicates the compliance of the proposed solutions to the criterion of "inventive step".

Промышленная применимость заявляемого способа подтверждается и иллюстрируется фигурами.The industrial applicability of the proposed method is confirmed and illustrated by the figures.

На фиг.1 представлена принципиальная схема зависимого инвертора однофазного переменного тока, на котором реализуется способ его управления.Figure 1 presents a schematic diagram of a dependent inverter single-phase alternating current, which implements the method of its control.

На фиг.2 представлена диаграмма процессов работы заявляемого зависимого инвертора на первой зоне регулирования.Figure 2 presents a diagram of the operating processes of the inventive dependent inverter in the first regulation zone.

На фиг.3 представлена диаграмма процессов работы заявляемого зависимого инвертора на одной из последующих зон регулирования, например на четвертой зоне регулирования.Figure 3 presents a diagram of the operating processes of the inventive dependent inverter in one of the subsequent regulation zones, for example, in the fourth regulation zone.

Способ управления зависимым инвертором однофазного переменного тока реализуется на зависимом инверторе однофазного переменного тока, который содержит многообмоточный трансформатор 1, многозонную мостовую схему 2 из цепочек 3 последовательно соединенных управляемых вентилей, образующих катодную 4 и анодную 5 группы, сглаживающий реактор 6, генератор постоянного тока 7 и балластный резистор 8 (см. фиг.1).A method for controlling a dependent single-phase alternating current inverter is implemented on a dependent single-phase alternating current inverter, which comprises a multi-winding transformer 1, a multi-zone bridge circuit 2 of chains 3 of series-connected controlled valves forming a cathode 4 and anode 5 groups, a smoothing reactor 6, a direct current generator 7 and ballast resistor 8 (see figure 1).

Многообмоточный трансформатор представляет собой первичную обмотку 9 и вторичную обмотку из трех секций 10, 11 и 12, из которых две малые секции 10 и 11 имеют одинаковую величину напряжения, а напряжение третьей большой секции 12 равно сумме напряжений первых двух 10, 11.A multi-winding transformer is a primary winding 9 and a secondary winding of three sections 10, 11 and 12, of which two small sections 10 and 11 have the same voltage value, and the voltage of the third large section 12 is equal to the sum of the voltages of the first two 10, 11.

Многозонная мостовая схема 2 составлена из трех параллельных мостов, образующих четырехзонную схему инвертора из четырех цепочек 3. Каждая цепочка содержит пару последовательно соединенных управляемых вентилей, образующих катодную 4 и анодную 5 группы. Первая цепочка состоит из пары 13-14, вторая - из пары 15-16, третья - из пары 17-18 и четвертая - из пары 19-20 последовательно соединенных управляемых вентилей.The multi-zone bridge circuit 2 is composed of three parallel bridges forming a four-zone inverter circuit of four circuits 3. Each circuit contains a pair of series-connected controlled valves forming the cathode 4 and anode 5 groups. The first chain consists of a pair of 13-14, the second of a pair of 15-16, the third of a pair of 17-18 and the fourth of a pair of 19-20 series-connected controlled valves.

Выводы трех секций 10, 11, 12 вторичной обмотки многообмоточного трансформатора 1 присоединены к средним точкам цепочек 3 многозонной мостовой схемы 2. Катодная группа 4 управляемых вентилей соединена с минусовой 21 шиной постоянного тока инвертора, а анодная группа 5 управляемых вентилей - с его плюсовой 22 шиной постоянного тока. К этим шинам последовательно присоединены сглаживающий реактор 6, генератор постоянного тока 7 и балластный резистор 8.The conclusions of the three sections 10, 11, 12 of the secondary winding of the multi-winding transformer 1 are connected to the midpoints of the chains 3 of the multi-zone bridge circuit 2. The cathode group of 4 controlled valves is connected to the minus 21 DC bus of the inverter, and the anode group of 5 controlled valves is connected to its plus 22 bus direct current. Smoothing reactor 6, a direct current generator 7 and a ballast resistor 8 are connected in series to these buses.

Положительный полюс генератора 7 через балластный резистор 8 соединен с плюсовой 22, а отрицательный полюс генератора 7 через сглаживающий реактор 6 соединен с минусовой 21 шинами моста.The positive pole of the generator 7 through the ballast resistor 8 is connected to the positive 22, and the negative pole of the generator 7 through the smoothing reactor 6 is connected to the negative 21 of the bridge tires.

Инвертор имеет четыре зоны регулирования выпрямленного напряжения, образованные с помощью трех секций 10, 11, 12 и четырех цепочек 3 управляемых вентилей. Каждая секция при образовании зон использована дважды. Первая малая секция 10 использована на второй и четвертой зонах, вторая малая секция 11 - на первой и третьей зонах и третья большая секция 12 - на третьей и четвертой зонах. Первая зона образована с помощью второй малой секции 11, второй и третьей цепочек 3 из управляемых вентилей 15-16 и 17-18, присоединенных своими средними точками к выводам этой секции. Вторая зона образована с помощью первой малой 10 и второй малой 11 секций, первой, второй и третьей цепочек 3 из управляемых вентилей 13-14, 15-16 и 17-18, присоединенных своими средними точками к выводам этих секций. Третья зона образована с помощью второй малой 11 и третьей большой 12 секций, второй, третьей и четвертой цепочек 3 из управляемых вентилей 15-16, 17-18 и 19-20, присоединенных своими средними точками к выводам этих секций. Четвертая зона образована с помощью первой малой 10, второй малой 11 и третьей большой 12 секций, первой, второй и четвертой цепочек 3 из управляемых вентилей 13-14, 15-16 и 19-20, присоединенных своими средними точками к выводам этих секций.The inverter has four rectified voltage regulation zones formed with the help of three sections 10, 11, 12 and four chains of 3 controlled valves. Each section in the formation of zones used twice. The first small section 10 is used in the second and fourth zones, the second small section 11 is in the first and third zones and the third large section 12 is in the third and fourth zones. The first zone is formed using the second small section 11, the second and third chains 3 of the controlled valves 15-16 and 17-18 connected by their midpoints to the conclusions of this section. The second zone is formed with the help of the first small 10 and second small 11 sections, the first, second and third chains 3 of controlled gates 13-14, 15-16 and 17-18 connected by their midpoints to the terminals of these sections. The third zone is formed with the help of the second small 11 and the third large 12 sections, the second, third and fourth chains 3 of controlled gates 15-16, 17-18 and 19-20 connected by their midpoints to the conclusions of these sections. The fourth zone is formed using the first small 10, the second small 11 and the third large 12 sections, the first, second and fourth chains 3 of the controlled valves 13-14, 15-16 and 19-20, connected by their midpoints to the conclusions of these sections.

Способ управления зависимым инвертором однофазного переменного тока заключается в регулировании при электрическом торможении выпрямленного напряжения инвертора на четырех зонах в процессе потребления электроэнергии из сети, возврата электроэнергии генератора в сеть и работы генератора без потребления электроэнергии из сетиA method of controlling a dependent inverter of single-phase alternating current consists in controlling during rectification the rectified voltage of the inverter in four zones during the consumption of electricity from the network, the return of generator electricity to the network and the operation of the generator without electricity consumption from the network

Регулирование выпрямленного напряжения инвертора осуществляется путем изменения величины регулируемого угла опережения β_рег на всех зонах и начинается с питания от сети первичной обмотки 9 трансформатора 1, вторичная обмотка которого подает напряжение секций 10, 11, 12 на средние точки цепочек 3 четырехзонной мостовой схемы 2.Regulation of the rectified voltage of the inverter is carried out by changing the value of the adjustable lead angle β _reg in all zones and starts from the primary winding 9 of the transformer 1, the secondary winding of which supplies the voltage of sections 10, 11, 12 to the midpoints of the circuits 3 of the four-zone bridge circuit 2.

Все напряжение секций вторичной обмотки трансформатора распределяется на 4 зоны. На первую зону приходится ¼, на вторую - ½, на третью - ¾ и на четвертую зоны - 4/4 напряжения вторичной обмотки.All voltage sections of the secondary winding of the transformer is distributed in 4 zones. The first zone has ¼, the second ½, the third ¾ and the fourth zone 4/4 of the secondary voltage.

Процесс работы инвертора включает два цикла его функционирования, каждый их которых содержит интервал потребления (выпрямления) электроэнергии из сети, интервал возврата (инвертирования) электроэнергии генератора в сеть и интервал работы генератора без потребления электроэнергии из сети (буферный контур).The inverter operation process includes two cycles of its operation, each of which contains the interval of consumption (rectification) of electricity from the network, the interval of return (inversion) of generator electricity to the network and the interval of operation of the generator without electricity consumption from the network (buffer circuit).

На первой зоне в первом полупериоде напряжения сети, обозначенном на фиг.2 сплошной стрелкой, на интервале времени от 0 до π-β регулирование выпрямленного напряжения инвертора осуществляется системой управления путем подачи импульсов управления с регулируемым углом β_рег и нерегулируемым углом β на управляемый вентиль 15 второй цепочки 3 катодной группы 4 и подачи импульсов управления с нерегулируемым углом β на управляемый вентиль 18 третьей цепочки 3 анодной группы 5 моста.In the first zone in the first half-cycle of the mains voltage, indicated by a solid arrow in FIG. 2, in the time interval from 0 to π-β, the rectified voltage of the inverter is regulated by the control system by supplying control pulses with an adjustable angle β _reg and an unregulated angle β to the controlled valve 15 the second chain 3 of the cathode group 4 and the supply of control pulses with an unregulated angle β to the controlled valve 18 of the third chain 3 of the anode group 5 of the bridge.

В начале работы инвертора в первом цикле функционирования при отсутствии тока в цепи генератора 7 импульсы управления с нерегулируемым углом β в момент их подачи на управляемые вентили 15 и 18 отпирают их.At the beginning of the inverter in the first operation cycle in the absence of current in the circuit of the generator 7, the control pulses with an unregulated angle β at the time of their supply to the controlled valves 15 and 18 unlock them.

С этого момента времени на интервале от π-β до π через открытые управляемые вентили 15 и 18 происходит процесс поступления электроэнергии из сети в генератор 7, при котором генератор становится приемником электроэнергии сети, а секция 11 вторичной обмотки трансформатора 1 - источником этой энергии, что соответствует режиму выпрямления.From this point in time, in the interval from π-β to π, through the open controlled gates 15 and 18, the process of electric energy supply from the network to the generator 7 occurs, in which the generator becomes the receiver of the electric power of the network, and the section 11 of the secondary winding of the transformer 1 becomes the source of this energy, which corresponds to the rectification mode.

На этом интервале напряжение генератора 7 суммируется с напряжением секции 11 вторичной обмотки трансформатора 1, в результате чего в цепи инвертора протекает ток, равный сумме токов двух источников напряжения: генератора 7 и секции 11 вторичной обмотки трансформатора 1. Данный ток используется для электрического торможения электровоза.In this interval, the voltage of the generator 7 is summed with the voltage of the section 11 of the secondary winding of the transformer 1, as a result of which a current flows in the inverter circuit equal to the sum of the currents of two voltage sources: generator 7 and section 11 of the secondary winding of the transformer 1. This current is used to electrically brake the electric locomotive.

После смены полярности напряжения сети в точке π, когда наступает второй полупериод, обозначенный на фиг.2 пунктирной стрелкой, постоянный ток генератора 7 на интервале времени от π до 2π-β_рег протекает в секции 11 вторичной обмотки навстречу ее напряжению. При этом ток протекает навстречу напряжению секции 11 за счет большей величины напряжения генератора 7. Постоянный ток генератора 7 преобразуется в переменный ток секции 11 вторичной обмотки трансформатора 1, через первичную обмотку 9 которого ток возвращается в сеть. В этом случае электроэнергия поступает из генератора в сеть и она становится приемником электроэнергии, а генератор - источником этой энергии, что соответствует режиму инвертирования.After changing the polarity of the network voltage at point π, when the second half-cycle occurs, indicated by a dashed arrow in FIG. 2, the direct current of the generator 7 in the time interval from π to 2π-β _reg flows in the secondary winding section 11 towards its voltage. In this case, the current flows towards the voltage of section 11 due to the higher voltage of the generator 7. The direct current of the generator 7 is converted into alternating current of the section 11 of the secondary winding of the transformer 1, through the primary winding 9 of which the current returns to the network. In this case, the electric energy comes from the generator to the network and it becomes a receiver of electricity, and the generator becomes a source of this energy, which corresponds to the invert mode.

На первой зоне во втором полупериоде напряжения сети на интервале времени от π до 2π-β регулирование выпрямленного напряжения инвертора осуществляется системой управления путем подачи импульсов управления с регулируемым углом β_рег на управляемый вентиль 17 третьей цепочки 3 катодной группы 4 и подачи импульсов управления с нерегулируемым углом β на управляемый вентиль 16 второй цепочки 3 анодной группы 5 моста.In the first zone in the second half-period of the mains voltage over a time interval from π to 2π-β, the rectified voltage of the inverter is regulated by the control system by supplying control pulses with an adjustable angle β _reg to the controlled valve 17 of the third chain 3 of the cathode group 4 and supplying control pulses with an unregulated angle β to the controlled valve 16 of the second chain 3 of the anode group 5 of the bridge.

Подача импульсов управления с регулируемым углом β_рег отпирает управляемый вентиль 17 с длительностью угла γ_p регулируемой коммутации. Открытое состояние управляемого вентиля 17 закрывает управляемый вентиль 15 катодной группы 4, который был открыт ранее в первом полупериоде с длительностью угла у основной коммутации.The supply of control pulses with an adjustable angle β _reg unlocks the controlled valve 17 with a duration angle γ _p adjustable switching. The open state of the controlled valve 17 closes the controlled valve 15 of the cathode group 4, which was opened earlier in the first half-cycle with the duration of the angle at the main switching.

С момента открытия управляемого вентиля 17 генератор 7 прекращает процесс возврата своей электроэнергии в сеть. В этом случае ток генератора 7 из цепи малой секции 11 вторичной обмотки трансформатора через открытый управляемый вентиль 17 и работающий в этом полупериоде управляемый вентиль 18, который был открыт ранее в первом полупериоде, переходит в цепь выпрямленного тока инвертора, образуя буферный контур с длительностью угла γ_б. При этом ток генератора 7 от своего плюсового вывода протекает через балластный резистор 8, плюсовую шину 22, вентили 18 и 17, минусовую шину 21 и сглаживающий реактор 6 на свой минусовый вывод. В течение этого времени электроэнергия сети прекращает поступать в генератор и, соответственно, прекращается режим выпрямления инвертора. В то же время на интервале от 2π-β до 2π-β_рег генератор 7 прекращает возврат своей электроэнергии в сеть и использует ее для электрического торможения электровоза.Since the opening of the controlled valve 17, the generator 7 stops the process of returning its electricity to the network. In this case, the current of the generator 7 from the circuit of the small section 11 of the secondary winding of the transformer through the open controlled valve 17 and the controlled valve 18 operating in this half-cycle, which was opened earlier in the first half-cycle, goes into the rectified current circuit of the inverter, forming a buffer circuit with a length of angle γ _b . In this case, the current of the generator 7 from its positive output flows through the ballast resistor 8, positive bus 22, valves 18 and 17, negative bus 21 and smoothing reactor 6 to its negative output. During this time, the electric power of the network ceases to flow into the generator and, accordingly, the rectifier mode of the inverter stops. At the same time, in the interval from 2π-β to 2π-β _{reg, the} generator 7 stops returning its electric power to the network and uses it for electric braking of the electric locomotive.

В момент времени 2π-β импульсы управления с углом β отпирают управляемый вентиль 16. Открытие управляемого вентиля 16 закрывает управляемый вентиль 18 анодной группы 5, который был открыт ранее в первом полупериоде с длительностью угла у основной коммутации.At time 2π-β, the control pulses with an angle β unlock the controlled valve 16. The opening of the controlled valve 16 closes the controlled valve 18 of the anode group 5, which was previously opened in the first half-period with the angle of the main switching.

После закрытия управляемого вентиля 18 буферный контур прекращает свою работу и в инверторе возникает второй цикл его функционирования, во время которого на первой зоне во втором полупериоде ток в обмотке трансформатора меняет свое направление на обратное, и процесс работы инвертора проходит аналогично первому циклу.After the controlled valve 18 is closed, the buffer circuit stops working and the second cycle of its operation occurs in the inverter, during which the current in the transformer winding reverses in the first zone in the second half-cycle, and the inverter operates in the same way as the first cycle.

Таким образом, на первой зоне в первом полупериоде напряжения сети ток в первичной обмотке трансформатора возникает благодаря подаче на управляемый вентиль 18 третьей цепочки 3 анодной группы 4 импульсов управления с углом β и подаче на управляемый вентиль 15 второй цепочки 3 катодной группы 4 импульсов управления с углом β_рег и углом β, а во втором полупериоде благодаря подаче на управляемый вентиль 17 третьей цепочки 3 катодной группы 4 импульсов управления с углом β_рег и подаче на управляемый вентиль 16 второй цепочки 3 анодной группы 4 импульсов управления с углом β. Тем самым первая гармоника тока в первичной обмотке трансформатора сдвигается относительно напряжения сети на угол φ, равный примерно величине угла β+γ_б/2. Угол φ в заявляемом способе в основном определяется небольшой величиной угла β, который не регулируется, и интервалом времени действия буферного контура γ_б, который увеличивается при увеличении угла β_рег. В результате угол φ несколько увеличивается только при увеличении γ_б и соответственно коэффициент мощности постепенно снижается и становится равным нулю только в конце регулирования, когда угол β_рег достигает момента времени 0, π, 2π. В то же время благодаря образованию буферного контура значительно сокращается интервал времени потребления электроэнергии из сети в генератор, что увеличивает коэффициент мощности инвертора. В прототипе же угол φ определяется величиной β_рег, который увеличивается при регулировании в сторону уменьшения выпрямленного напряжения инвертора, в результате чего коэффициент мощности быстро падает и становится равным нулю уже в момент времени π/2.Thus, in the first zone in the first half-cycle of the mains voltage, the current in the primary winding of the transformer arises due to the supply to the controlled valve 18 of the third chain 3 of the anode group 4 control pulses with an angle β and the supply to the controlled valve 15 of the second chain 3 of the cathode group 4 control pulses with an angle β _reg and angle β, and in the second half-cycle, due to the supply of 4 control pulses to the controlled valve 17 of the third chain 3 of the cathode group 4 with the angle β _reg and supply of the impulses to the controlled valve 16 of the second chain 3 of the anode group 4 controls with angle β. Thus, the first harmonic of the current in the primary winding of the transformer is shifted relative to the mains voltage by an angle φ equal to approximately the value of the angle β + γ _b / 2. The angle φ in the inventive method is mainly determined by the small value of the angle β, which is not adjustable, and the interval of the buffer contour γ _b , which increases with increasing angle β _reg . As a result, the angle φ slightly increases only with an increase in γ _b and, accordingly, the power factor gradually decreases and becomes equal to zero only at the end of regulation, when the angle β _reg reaches the time instant 0, π, 2π. At the same time, due to the formation of a buffer circuit, the time interval for energy consumption from the network to the generator is significantly reduced, which increases the inverter power factor. In the prototype, the angle φ is determined by the value of β _reg , which increases with regulation in the direction of decreasing the rectified voltage of the inverter, as a result of which the power factor quickly drops and becomes equal to zero already at time π / 2.

Увеличение регулируемого угла β_рег в обоих полупериодах напряжения сети, во-первых, увеличивает интервал работы буферного контура, что приводит к увеличению времени работы генератора в этом контуре без потребления электроэнергии из сети, а во-вторых, уменьшает величину выпрямленного напряжения и время возврата электроэнергии генератора в сеть, что приводит к увеличению тока генератора на небольшой скорости движения электровоза при его электрическом торможении.An increase in the adjustable angle β _reg in both half-periods of the network voltage, firstly, increases the interval of the buffer circuit, which leads to an increase in the operating time of the generator in this circuit without consuming electricity from the network, and secondly, reduces the value of the rectified voltage and the time of return of electricity generator into the network, which leads to an increase in the generator current at a low speed of the electric locomotive during its electrical braking.

На второй, третьей и четвертой зонах регулирование выпрямленного напряжения инвертора осуществляется системой управления путем подачи на одну пару управляемых вентилей крайних цепочек соответствующих зон катодной и анодной групп моста в первом полупериоде импульсов управления с нерегулируемым углом β и в подаче на управляемый вентиль катодной группы предыдущей зоны регулирования во втором полупериоде импульсов управления с регулируемым углом β_рег на интервале времени от π до 2π-β с последующей подачей на другую пару управляемых вентилей этих цепочек во втором полупериоде импульсов управления с нерегулируемым углом β и на управляемый вентиль анодной группы предыдущей зоны регулирования в первом полупериоде импульсов управления с регулируемым углом β_рег на интервале времени от 0 до π-β.In the second, third and fourth zones, the rectified voltage of the inverter is regulated by the control system by supplying one pair of controlled gates of the extreme chains of the corresponding zones of the cathode and anode groups of the bridge in the first half-cycle of control pulses with an uncontrollable angle β and supplying the previous control zone to the controlled valve of the cathode group in the second half-cycle of control pulses with an adjustable angle β _reg in the time interval from π to 2π-β with subsequent supply to another pair of controlled veins types of these chains in the second half-cycle of control pulses with an unregulated angle β and to the controlled valve of the anode group of the previous control zone in the first half-cycle of control pulses with an adjustable angle β _reg in the time interval from 0 to π-β.

Так, например, на четвертой зоне в первом полупериоде напряжения сети, обозначенном на фиг.3 сплошной стрелкой, регулирование выпрямленного напряжения инвертора осуществляется системой управления путем подачи импульсов управления с нерегулируемым углом β на пару управляемых вентилей, состоящую из управляемого вентиля 13 первой цепочки 3 катодной группы 4 и управляемого вентиля 20 четвертой цепочки 3 анодной группы 5 моста.So, for example, in the fourth zone in the first half-cycle of the mains voltage, indicated by a solid arrow in FIG. 3, the rectified voltage of the inverter is regulated by a control system by supplying control pulses with an unregulated angle β to a pair of controlled valves, consisting of a controlled valve 13 of the first cathode chain 3 group 4 and controlled valve 20 of the fourth chain 3 of the anode group 5 of the bridge.

В начале работы инвертора в первом цикле функционирования при отсутствии тока в цепи генератора 7 импульсы управления с нерегулируемым углом β в момент их подачи на управляемые вентили 13 и 20 отпирают их.At the beginning of the inverter in the first operation cycle in the absence of current in the circuit of the generator 7, the control pulses with an unregulated angle β at the time of their supply to the controlled valves 13 and 20 unlock them.

С этого момента времени на интервале от π-β до π через открытые управляемые вентили 13 и 20 происходит процесс поступления электроэнергии из сети в генератор 7, при котором генератор становится приемником электроэнергии сети, а вторичная обмотка трансформатора - источником этой энергии, что соответствует режиму выпрямления. Этот процесс происходит по следующему контуру электрической цепи тока: ток генератора 7 с плюсового вывода протекает через балластный резистор 8, плюсовую шину 22, управляемый вентиль 20, секции 12, 11 и 10 вторичной обмотки трансформатора 1, управляемый вентиль 13, минусовую шину 21 и сглаживающий реактор 6 на свой минусовой вывод.From this point in time, in the interval from π-β to π, through the open controlled gates 13 and 20, the process of electric energy supply from the network to the generator 7 occurs, in which the generator becomes the receiver of the electric power of the network, and the secondary winding of the transformer becomes the source of this energy, which corresponds to the rectification mode . This process occurs along the following circuit of the electric current circuit: the current of the generator 7 from the positive terminal flows through the ballast resistor 8, the positive bus 22, the controlled valve 20, sections 12, 11 and 10 of the secondary winding of the transformer 1, the controlled valve 13, the negative bus 21 and the smoothing reactor 6 to its negative output.

На этом интервале напряжение генератора 7 суммируется с напряжением секций 10, 11 и 12 вторичной обмотки трансформатора 1, в результате чего в цепи инвертора протекает ток, равный сумме токов двух источников напряжения: генератора и вторичной обмотки трансформатора. Данный ток используется для электрического торможения электровоза.At this interval, the voltage of the generator 7 is summed with the voltage of the sections 10, 11 and 12 of the secondary winding of the transformer 1, as a result of which a current equal to the sum of the currents of the two voltage sources: the generator and the secondary winding of the transformer flows in the inverter circuit. This current is used for electric braking of an electric locomotive.

После смены полярности напряжения сети в точке π, когда наступает второй полупериод, обозначенным на фиг.3 пунктирной стрелкой, постоянный ток генератора 7 на интервале времени от π до 2π-β протекает в секциях 10, 11, 12 вторичной обмотки навстречу ее напряжению. При этом ток протекает навстречу напряжению секций вторичной обмотки трансформатора за счет большей величины напряжения генератора. Постоянный ток генератора 7 преобразуется в переменный ток вторичной обмотки трансформатора 1, через первичную обмотку 9 которого ток возвращается в сеть. В этом случае электроэнергия поступает из генератора 7 в сеть и она становится приемником электроэнергии, а генератор - источником этой энергии, что соответствует режиму инвертирования.After changing the polarity of the network voltage at point π, when the second half-cycle occurs, indicated by a dashed arrow in FIG. 3, the direct current of the generator 7 in the time interval from π to 2π-β flows in sections 10, 11, 12 of the secondary winding towards its voltage. In this case, the current flows towards the voltage of the sections of the secondary winding of the transformer due to the higher voltage of the generator. The direct current of the generator 7 is converted into alternating current of the secondary winding of the transformer 1, through the primary winding 9 of which the current returns to the network. In this case, the electric energy comes from the generator 7 to the network and it becomes a receiver of electricity, and the generator becomes a source of this energy, which corresponds to the invert mode.

На четвертой зоне во втором полупериоде на интервале времени от π до 2π-β регулирование выпрямленного напряжения инвертора осуществляется системой управления путем подачи импульсов управления с регулируемым углом β_рег на управляемый вентиль 15 катодной группы 4, который участвовал в работе инвертора на третьей (предыдущей) зоне в первом полупериоде в составе пары управляемых вентилей (15 и 20).In the fourth zone in the second half-cycle, the rectified voltage of the inverter is controlled by the control system by supplying control pulses with an adjustable angle β _reg to the controlled valve 15 of the cathode group 4, which participated in the inverter operation in the third (previous) zone, on a time interval from π to 2π-β in the first half-cycle as a part of a pair of controlled gates (15 and 20).

Регулирование углом β_рег в сторону его увеличения осуществляет уменьшение выпрямленного напряжения инвертора и тем самым увеличение тока генератора для поддержания постоянства скорости движения электровоза на спуске железной дороги при электрическом торможении электровоза, необходимой для обеспечения безопасности движения.Regulation of the angle β _reg in the direction of its increase reduces the rectified voltage of the inverter and thereby increases the current of the generator to maintain a constant speed of the electric locomotive on the descent of the railway with electric braking of the electric locomotive, necessary to ensure traffic safety.

Подача импульсов управления с регулируемым углом β_рег отпирает управляемый вентиль 15 с длительностью угла регулируемой коммутации γ_рег. Открытие управляемого вентиля 15 закрывает управляемый вентиль 13 катодной группы 4, который был открыт ранее в первом полупериоде с длительностью угла основной коммутации γ.The supply of control pulses with an adjustable angle β _reg unlocks the controlled valve 15 with a duration of the angle of the adjustable switching γ _reg . The opening of the controlled valve 15 closes the controlled valve 13 of the cathode group 4, which was opened earlier in the first half-cycle with the duration of the angle of the main switching γ.

При открытии управляемого вентиля 15 генератор 7 продолжает процесс возврата электроэнергии в сеть, но уже по другому контуру тока. В этом случае ток генератора 7 с плюсового вывода протекает через балластный резистор 8, плюсовую шину 22, управляемый вентиль 20, секции 12 и 11 вторичной обмотки трансформатора 1, управляемый вентиль 15, минусовую шину 21 и сглаживающий реактор 6 на свой минусовой вывод. Генератор 7 заканчивает возврат электроэнергии в сеть в момент времени 2π-β, когда подают импульсы управления с нерегулируемым углом β на другую пару управляемых вентилей, состоящую из управляемого вентиля 19 четвертой цепочки 3 катодной группы 4 и управляемого вентиля 14 первой цепочки 3 анодной группы 5 моста. С этого момента времени начинается второй цикл функционирования инвертора, в котором процесс работы инвертора проходит аналогично первому циклу.When the controlled valve 15 is opened, the generator 7 continues the process of returning electricity to the network, but already along a different current circuit. In this case, the current of the generator 7 from the positive output flows through the ballast resistor 8, the positive bus 22, the controlled valve 20, the sections 12 and 11 of the secondary winding of the transformer 1, the controlled valve 15, the negative bus 21 and the smoothing reactor 6 to its negative output. Generator 7 ends the return of electricity to the network at time 2π-β, when control pulses with an unregulated angle β are supplied to another pair of controlled valves, consisting of a controlled valve 19 of the fourth chain 3 of the cathode group 4 and a controlled valve 14 of the first chain 3 of the anode group 5 of the bridge . From this moment in time, the second inverter operation cycle begins, in which the inverter operation process proceeds similarly to the first cycle.

Достоинство заявляемого способа управления заключается в увеличении коэффициента мощности инвертора в целом за счет повышения величины регулируемого выпрямленного напряжения инвертора, при котором происходит возврат электроэнергии генератора в сеть, и уменьшения потребления генератором электроэнергии сети.The advantage of the proposed control method is to increase the power factor of the inverter as a whole by increasing the adjustable rectified voltage of the inverter, at which the generator returns electricity to the network, and reducing the generator’s electricity consumption.

Заявляемый способ реализован на математической модели зависимого инвертора электровоза переменного тока ВЛ80Р. Процессы моделирования работы инвертора показали, что величина выпрямленного напряжения инвертора на первой зоне составляет примерно 25% всего выпрямленного напряжения. При этом коэффициент мощности инвертора на этой зоне увеличился по сравнению с прототипом на 50% и в среднем составляет 0,5.The inventive method is implemented on a mathematical model of a dependent inverter of an alternating current electric locomotive VL80R. Simulation processes of the inverter showed that the rectified voltage of the inverter in the first zone is approximately 25% of the total rectified voltage. At the same time, the inverter power factor in this zone increased by 50% compared with the prototype and averages 0.5.

Таким образом, использование заявляемого способа управления зависимым инвертором однофазного переменного тока позволяет при регулировании увеличить величину выпрямленного напряжения по всем четырем зонам примерно до 100% всего выпрямленного напряжения, что превышает 87,5% выпрямленного напряжения в прототипе. Увеличение величины выпрямленного напряжения, при котором происходит возврат электроэнергии генератора в сеть, приводит в номинальном режиме к повышению коэффициента мощности инвертора в среднем примерно на 9%. В итоге коэффициент мощности инвертора составляет в среднем 0,725 против 0,660 в прототипе.Thus, the use of the proposed method for controlling the dependent inverter of single-phase alternating current allows for regulation to increase the value of the rectified voltage in all four zones to about 100% of the total rectified voltage, which exceeds 87.5% of the rectified voltage in the prototype. An increase in the rectified voltage at which the generator returns electric power to the network leads in nominal mode to an increase in the inverter power factor by an average of about 9%. As a result, the inverter power factor is on average 0.725 against 0.660 in the prototype.

Claims

A method for controlling a dependent single-phase alternating current inverter comprising a multi-winding transformer with a secondary winding with at least three sections, a cathode and anode group of controlled gates forming a multi-zone bridge circuit of at least four chains of serially connected controlled gates, and connected to negative and positive DC buses of the inverter smoothing reactor, DC generator and ballast resistor, and in which the conclusions of the three sections of the secondary winding sformatora attached to midpoints of the four chains, cathodic group controlled valves connected to the negative bus DC current of the inverter, the anode group controlled valves - with its positive DC bus, which consists in applying a first control pulse control zone with an adjustable angle β _registration in the first half period in a controlled valve of the second chain of the cathode group of the bridge in the time interval from 0 to π-β, in the second half-cycle, to a controlled valve of the third chain of the cathode group of the bridge in the interval time from π to 2π-β, in the supply at the subsequent control zones for one pair of controlled gates of the extreme chains of the corresponding zones of the cathode and anode groups in the first half-cycle of control pulses with an unregulated angle β and in the supply to the controlled valve of the cathode group of the previous control zone in the second half-cycle control pulses with an adjustable angle β _reg in the time interval from π to 2π-β with the subsequent supply to another pair of controlled valves of these chains in the second half-cycle of control pulses with unregulated m angle β and to the controlled valve of the anode group of the previous regulation zone in the first half-cycle of control pulses with adjustable angle β _reg in the time interval from 0 to π-β, characterized in that in the first regulation zone control pulses with unregulated angle β are fed in the first half-cycle to the controlled valve of the third chain of the anode group of the bridge, and in the second half-cycle to the controlled valve of the second chain of the anode group of the bridge.