УСТРОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ БОРТОВОЙ ЭЛЕКТРОСЕТИ ПАССАЖИРСКОГО ВАГОНА ЛОКОМОТИВНОЙ ТЯГИ

Полезная модель относится к области электротехнических средств железнодорожного транспорта и может быть использована для системы стабилизации напряжения бортовой электросети пассажирского вагона локомотивной тяги.
Известно устройство стабилизации для радиотехнических цепей содержащее включенные в электрическую сеть для подачи нестабилизированного напряжения силовые полупроводниковые ключи, дроссель, схему управления (SU 1246082). Устройство обеспечивает высокую стабильность выходного напряжения при провалах напряжения в сети, однако оно не может быть использовано для стабилизации напряжения в бортовой электросети пассажирского вагона локомотивной тяги, в связи с недостаточной надежностью.
Техническим результатом, на достижение которого направлено создание данной полезной модели, является возможность работы устройства стабилизации в условиях работы железнодорожного подвижного состава путем обеспечения требуемой надежности устройства без снижения стабильности выходного напряжения.
Технический результат достигается тем, что устройство стабилизации напряжения бортовой электросети пассажирского вагона локомотивной тяги содержит два канала, каждый из которых содержит силовые полупроводниковые ключи, сигнальные входы первых двух из которых предназначены для подключения к электрической сети для подачи входного нестабилизированного напряжения, а выходы соединены с входом измерителя тока, первый выход которого подключен к входу силового реактора, выход которого подключен к сигнальным входам вторых силовых полупроводниковых ключей, выходы которых которых предназначены для подключения к электрической сети для снятия входного стабилизированного напряжения, причем устройство также содержит схему управления, сглаживающий конденсатор и измерители напряжения, один из которых включен между входами первых силовых полупроводниковых ключей, а другой включен между выходами вторых силовых полупроводниковых ключей, сглаживающий конденсатор подключен параллельно второму упомянутому измерителю напряжения, вторые выходы всех измерителей тока и напряжения подключены к входам схемы управления, выходы которой соединены с управляющими входами всех силовых полупроводниковых ключей.
На чертеже показана схема устройства стабилизации напряжения бортовой электросети пассажирского вагона локомотивной тяги.
Устройство содержит следующие компоненты:
1, 2, 3, 4 - силовые полупроводниковые ключи первого канала
/
/
/
/
1, 2, 3, 4 - силовые полупроводниковые ключи второго канала
/
5, 5 - измерители тока первого и второго каналов
/
6, 6 - силовые реакторы (дроссели) первого и второго каналов
7, 8 - измерители напряжения
9 - схема управления
10 - сглаживающий конденсатор
/
/
/
/
/
/
Устройство стабилизации напряжения бортовой электросети пассажирского вагона локомотивной тяги содержит два канала, каждый из которых содержит силовые полупроводниковые ключи 1, 2, 3, 4 (1, 2, 3, 4), сигнальные входы первых двух из которых предназначены для подключения к электрической сети для подачи входного нестабилизированного напряжения, а выходы соединены с входом измерителя тока 5 (5), первый выход которого подключен к входу силового реактора 6 (6), выход которого подключен к сигнальным входам вторых силовых полупроводниковых ключей, выходы которых предназначены для подключения к электрической сети для снятия входного стабилизированного напряжения. Устройство также содержит измерители напряжения 7 и 8, схему управления 9 и сглаживающий конденсатор 10. Измеритель напряжения 7 включен между входами первых силовых полупроводниковых ключей, а измеритель напряжения 8 включен между выходами вторых силовых полупроводниковых ключей. Сглаживающий конденсатор 10 подключен параллельно второму упомянутому измерителю 8 напряжения. Вторые выходы всех измерителей тока и напряжения подключены к входам схемы управления 9, выходы которой соединены с управляющими входами всех силовых полупроводниковых ключей.
Предлагаемое устройство стабилизации напряжения бортовой сети пассажирского вагона локомотивной тяги (далее - устройство стабилизации) представляет собой комбинированное устройство, состоящее из элементов импульсного последовательного стабилизатора понижающего типа и импульсного устройства повышения напряжения. Работа устройства во всех режимах циклическая. При стабилизации входного напряжения в сторону уменьшения постоянно, с частотой работы устройства, замыкаются и размыкаются (в противофазе один относительно другого) силовые электронные ключи 1 и 2. Причем когда ключ 1 замкнут, а ключ 2 разомкнут, ток в силовом реакторе 6 нарастает и сглаживающий конденсатор 10 подзаряжается, а когда ключ 1 разомкнут, а ключ 2 замкнут ток в силовом реакторе 6 убывает и сглаживающий конденсатор 10 разряжается. Чем дольше фаза открытия ключа 2 и закрытия ключа 1, тем больше снижается величина выходного напряжения относительно входного. Длительность фаз открытия и закрытия ключей определяет схема управления. Для определения требуемого соотношения текущих фаз открытия и закрытия электронных силовых ключей 1 и 2 в режиме понижения входного напряжения в схему управления поступают сигналы от измерителей входного и выходного напряжений 7 и 8. Силовой электронный ключ 3 в режиме понижения входного напряжения постоянно остается открытым, а силовой электронный ключ 4 - постоянно закрытым.
При снижении величины входного напряжения ниже требуемой величины выходного напряжения режим работы устройства стабилизации меняется - силовой электронный ключ 1 переходит в постоянно открытое состояние, силовой электронный ключ 2 переходит в постоянно закрытое состояние. Увеличение выходного напряжения относительно входного происходит следующим образом: электронный силовой ключ 4 открывается (электронный силовой ключ 3 при этом закрыт) и ток в силовом реакторе начинает расти. При достижении этим током величины, обеспечивающей необходимое текущее повышение входного напряжения до требуемой величины выходного напряжения силовой электронный ключ 4 размыкается, а силовой электронный ключ 3 замыкается. При этом ток в силовом реакторе продолжает течь в прежнем направлении за счет накопленной в нем энергии магнитного поля, хотя и начинает уменьшаться. Этот ток после замыкания силового электронного ключа 3 заряжает сглаживающий конденсатор 10 и питает цепи нагрузки. Соотношение фаз открытого и закрытого состояния силовых электронных ключей 3 и 4 определяется схемой управления в зависимости от текущего необходимого коэффициента увеличения входного напряжения до требуемой величины выходного напряжения.
Поскольку при работе устройства стабилизации в режиме повышения напряжения заряд сглаживающего конденсатора происходит циклически, для снижения его необходимой емкости и снижения пульсаций величины выходного напряжения устройство стабилизации выполнено двухканальным - когда в одном канале происходит фаза заряда силового реактора, в другом происходит фаза выдачи накопленной энергии в нагрузку и на заряд сглаживающего конденсатора.