RU2024169C1

RU2024169C1 - Thyristor converter control device

Info

Publication number: RU2024169C1
Authority: RU
Inventors: Анатолий Данилович Негода
Original assignee: Анатолий Данилович Негода
Priority date: 1990-04-06
Filing date: 1990-04-06
Publication date: 1994-11-30

Abstract

FIELD: electronic engineering. SUBSTANCE: additional transistor connected between emitters of third transistors of phase-shifting assemblies and common bus of device has its base connected to leads of first and second supply voltage sources through resistor and capacitor and through resistor, respectively. EFFECT: eliminated inrush current through converter during starting period. 3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к тиристорным преобразователям переменного напряжения в регулируемое постоянное. The invention relates to electrical engineering, in particular to thyristor converters of alternating voltage into an adjustable constant.

Известны тиристорные преобразователи, содержащие силовой тиристорный мост, управляемые входы которого через устройство включения тиристоров и через фазосдвигающие устройства подключены к выходу формирователя управляющего сигнала. Известен тиристорный преобразователь, у которого фазосдвигающее устройство выполнено по [1]. Это фазосдвигающее устройство содержит формирователь управляющего сигнала, выход которого соединен с управляющими входами фазосдвигающих узлов, число которых равно числу фаз преобразователя, выходы фазосдвигающих узлов соединены соответственно с входами усилителей-формирователей импульсов управления тиристорами, при этом каждый фазосдвигающий узел содержит накопительный конденсатор, первый вывод которого соединен с общей шиной схемы, а второй связан с шиной опорного напряжения и эмиттером первого транзистора первой проводимости, база которого подключена к выходу формирователя управляющего сигнала, а коллектор - к базе второго транзистора второй проводимости, кроме того, второй вывод накопительного конденсатора связан с базой третьего транзистора первой проводимости, эмиттер второго транзистора соединен с общей шиной, а коллекторы второго и третьего - с соответствующими входами усилителей-формирователей импульсов управления тиристоров. Known thyristor converters containing a power thyristor bridge, the controlled inputs of which are connected to the output of the driver of the control signal through a thyristor switching device and through phase shifting devices. Known thyristor converter, in which the phase-shifting device is made according to [1]. This phase-shifting device contains a driver of the control signal, the output of which is connected to the control inputs of the phase-shifting nodes, the number of which is equal to the number of phases of the converter, the outputs of the phase-shifting nodes are connected respectively to the inputs of the amplifier-shapers of the control pulses of the thyristors, and each phase-shifting node contains a storage capacitor, the first output of which connected to a common circuit bus, and the second connected to the reference voltage bus and the emitter of the first transistor of the first conductivity, the base of which is connected to the output of the driver of the control signal, and the collector to the base of the second transistor of the second conductivity, in addition, the second output of the storage capacitor is connected to the base of the third transistor of the first conductivity, the emitter of the second transistor is connected to a common bus, and the collectors of the second and third to the corresponding inputs of thyristor control pulse amplifiers.

Недостатком этого устройства является низкая его надежность, связанная с тем, что в момент включения преобразователя в сеть при нулевом сигнале управления на выходе силовой части появляется один импульс большой длительности, что во многих случаях является нежелательным явлением. The disadvantage of this device is its low reliability, due to the fact that at the moment the converter is connected to the network with a zero control signal, one pulse of a long duration appears at the output of the power unit, which in many cases is an undesirable phenomenon.

Целью изобретения является повышение надежности работы преобразователя. The aim of the invention is to increase the reliability of the Converter.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройство введены четвертый транзистор первой проводимости, первый и второй резисторы, конденсатор и несколько соединенных последовательно диодов, причем четвертый транзистор коллекторно-эмиттерной цепью включен между эмиттером третьего транзистора и общей шиной каждого фазосдвигающего узла, а его база через первый резистор и последовательно с ним соединенный конденсатор соединена с первым источником питающего напряжения, а через второй резистор - с источником напряжения другой полярности, при этом между базой и эмиттером четвертого транзистора в непроводящем направлении включены несколько последовательно соединенных диодов. The essence of the invention lies in the fact that the fourth transistor of the first conductivity, the first and second resistors, a capacitor and several diodes connected in series are introduced into the device, the fourth transistor being connected to the emitter of the third transistor and the common bus of each phase-shifting unit, and its base through the first resistor and a capacitor connected in series with it is connected to the first source of supply voltage, and through the second resistor to the voltage source of another polar and, between the base and the emitter of the fourth transistor in the non-conductive direction, several series-connected diodes are connected.

На фиг. 1 представлена схема однофазного тиристорного преобразователя; на фиг.2 - схема трехфазного преобразователя; на фиг.3 - временные диаграммы сигналов однофазного преобразователя. In FIG. 1 shows a diagram of a single-phase thyristor converter; figure 2 - diagram of a three-phase Converter; figure 3 is a timing diagram of the signals of a single-phase Converter.

Тиристорный преобразователь при однофазном преобразовании (фиг.1) содержит силовой тиристорный мост, включающий тиристоры 1-4, а при трехфазном преобразовании (фиг.2) - тиристоры 1-6. Силовые тиристорные мосты нагружены на электродвигатель 7. Управляющие входы тиристоров 1-4 через устройства включения тиристоров 8 и через фазосдвигающие устройства, собранные на транзисторах 9-11, подключены к выходу формирователя управляющего сигнала 12. При трехфазном преобразовании управляющие входы силовых тиристоров 1-6 дополнительно через устройства включения тиристоров 13, 14 и соответственно через фазосдвигающие устройства 15 и 16 так же подключены к выходу формирователя 12 управляющего сигнала. Фазосдвигающие устройства 15 и 16 выполнены по таким же схемам, как и фазосдвигающие устройства, собранные на транзисторах 9-11. The thyristor converter for single-phase conversion (figure 1) contains a power thyristor bridge, including thyristors 1-4, and for three-phase conversion (figure 2) - thyristors 1-6. Power thyristor bridges are loaded on an electric motor 7. The control inputs of thyristors 1-4 through thyristor switching devices 8 and through phase-shifting devices assembled on transistors 9-11 are connected to the output of the driver of the control signal 12. During three-phase conversion, the control inputs of power thyristors 1-6 are additionally through the switching devices of the thyristors 13, 14 and, respectively, through the phase shifting devices 15 and 16 are also connected to the output of the driver 12 of the control signal. Phase shifting devices 15 and 16 are made according to the same schemes as phase shifting devices assembled on transistors 9-11.

Фазосдвигающее устройство, собранное на транзисторах 9-11, включает накопительный конденсатор 17, первый вывод которого соединен с общим проводом схемы, а второй вывод или через диод 18, или непосредственно соединен с эмиттером первого транзистора 9 первой проводимости для рассматриваемого фазосдвигающего устройства. База первого транзистора 9 через резистор 19 подключен к выходу формирователя 12 управляющего сигнала. Между выходом формирователя 12 управляющего сигнала и вторым выводом конденсатора 17 при наличии диода 18 включен резистор 20 (фиг.1). Второй вывод конденсатора 17 или через резистор 21 (фиг.1), или через последовательно соединенные резистор 22 и конденсатор 23 (фиг.2) подключен к шине питающего переменного напряжения. Коллектор первого транзистора 9 соединен с базой второго транзистора 10 второй проводимости, между базой которого и общим проводом схемы включен резистор 24. Второй вывод накопительного конденсатора 17 или через диод 25 (фиг.1), или непосредственно подключен к базе третьего в фазосдвигающем устройстве транзистора 11 первой проводимости. Между базой этого транзистора и общим проводом схемы включен один или несколько диодов, например, два - 26 и 27, а также при наличии диода 25 - резистор 28. The phase shifting device assembled on transistors 9-11 includes a storage capacitor 17, the first terminal of which is connected to a common wire of the circuit, and the second terminal, either through a diode 18, or directly connected to the emitter of the first transistor 9 of the first conductivity for the phase shifting device in question. The base of the first transistor 9 through a resistor 19 is connected to the output of the driver 12 of the control signal. Between the output of the driver 12 of the control signal and the second output of the capacitor 17 in the presence of a diode 18, a resistor 20 is connected (Fig. 1). The second output of the capacitor 17 is either through a resistor 21 (Fig. 1), or through a series-connected resistor 22 and a capacitor 23 (Fig. 2) connected to the bus of the supply AC voltage. The collector of the first transistor 9 is connected to the base of the second transistor 10 of the second conductivity, between the base of which and the common wire of the circuit a resistor 24 is connected. The second output of the storage capacitor 17 either through a diode 25 (Fig. 1), or directly connected to the base of the third in the phase-shifting device of the transistor 11 first conductivity. Between the base of this transistor and the common wire of the circuit, one or several diodes are connected, for example, two - 26 and 27, and also with a diode 25 - resistor 28.

Последовательно с третьим транзистором 11 включен четвертый транзистор 29 первой проводиомсти. База этого транзистора 29 через резистор 30 соединена с первым источником постоянного напряжения, а так же через последовательно включенные резистор 31 и конденсатор 32 - со вторым источником постоянного напряжения. База четвертого транзистора 29 через диод 33 может быть соединена с общим проводом схемы. В трехфазном тиристорном преобразователе последовательно с четвертым транзистором включены все третьи транзисторы всех фазосдвигающих устройств. In series with the third transistor 11, a fourth transistor 29 of the first conductivity is connected. The base of this transistor 29 is connected through a resistor 30 to a first constant voltage source, and also through a series-connected resistor 31 and a capacitor 32 to a second constant voltage source. The base of the fourth transistor 29 through a diode 33 can be connected to a common circuit wire. In a three-phase thyristor converter, all third transistors of all phase-shifting devices are connected in series with the fourth transistor.

Тиристорный преобразователь работает следующим образом. Прежде всего рассмотрим работу известного фазосдвигающего устройства, выполненного на транзисторах 9-11, транзистор 22 всегда до насыщения открыт. Этот транзистор закрыт лишь в некоторый промежуток времени непосредственно после подключения преобразователя к сети питающего напряжения. Т.е. при любом режиме работы тиристорного преобразователя (кроме пускового режима) можно рассматривать, что эмиттер транзистора 11 подключен к общему проводу схемы. Поскольку напряжение управляющего сигнала меньше (более чем в 10 раз), чем переменное напряжение сети (220 В), то ток через резистор 21 (фиг.1), а также через резистор 22 (фиг.2) зависит только от переменного напряжения сети. Напряжение на накопительном конденсаторе 17 может изменяться от нуля до напряжения управления, которое, в свою очередь, может изменяться от нуля до 10-15 В. Thyristor converter operates as follows. First of all, we consider the operation of the known phase-shifting device made on transistors 9-11, the transistor 22 is always open until saturation. This transistor is closed only for a certain period of time immediately after connecting the converter to the supply voltage network. Those. in any operation mode of the thyristor converter (except for the starting mode), it can be considered that the emitter of transistor 11 is connected to a common circuit wire. Since the voltage of the control signal is less (more than 10 times) than the alternating voltage of the network (220 V), the current through the resistor 21 (figure 1), as well as through the resistor 22 (figure 2) depends only on the alternating voltage of the network. The voltage at the storage capacitor 17 can vary from zero to a control voltage, which, in turn, can vary from zero to 10-15 V.

При стремлении напряжения на конденсаторе 17 превысить напряжение управления открывается первый транзистор 9 и одновременно с ним второй транзистор 10. При изменении полярности напряжения на конденсаторе 17 открывается третий транзистор 11. В случае открывания второго транзистора 10 или третьего транзистора 11 срабатывают соответствующие устройства в устройстве включения тиристоров 8, которыми соответственно включаются тиристоры 2, 3 и 1, 4. При максимальном напряжении управления угол включения тиристоров 2, 3 и 1, 4 минимален и может быть равен нулю. При минимальном - максимален. При трехфазном (фиг. 2) преобразовании последовательно с резистором 22 включен конденсатор 23, что необходимо для смещения в сторону опережения на 30^о тока через эту цепь по отношению к сетевому напряжению. Диоды 18 и 25 служат для снятия обратных напряжений с базово-эмиттерных переходов транзисторов 9 и 11.When the voltage across the capacitor 17 tends to exceed the control voltage, the first transistor 9 opens and at the same time the second transistor 10. When the polarity of the voltage across the capacitor 17 changes, the third transistor 11 opens. If the second transistor 10 or the third transistor 11 opens, the corresponding devices in the thyristor switching device 8, which respectively turn on the thyristors 2, 3 and 1, 4. At the maximum control voltage, the turn-on angle of the thyristors 2, 3 and 1, 4 is minimal and can be equal to ulyu. At minimum - maximum. In the three-phase (Fig. 2) conversion, a capacitor 23 is connected in series with the resistor 22, which is necessary to bias ^the current through this circuit with respect to the mains voltage by 30 °. Diodes 18 and 25 are used to relieve reverse voltages from the base-emitter junctions of transistors 9 and 11.

Отличительной особенностью предлагаемого тиристорного преобразователя является то, что в эмиттерную цепь третьего транзистора 11 последовательно с ним включен четвертый ранзистор 29 со своей схемой управления, включающей резисторы 30, 31 и конденсатор 32. A distinctive feature of the proposed thyristor converter is that in the emitter circuit of the third transistor 11 a fourth transistor 29 is connected in series with it with its own control circuit including resistors 30, 31 and a capacitor 32.

Эта схема обеспечивает исключение третьим транзистором 11 включения соответствующих силовых тиристоров непосредственно после подачи питающего напряжения на тиристорный преобразователь при максимальном управляющем сигнале, который соответствует нулевому напряжению на выходе тиристорного преобразователя. Напряжение на накопительном конденсаторе 17 в момент подключения к сети преобразователя всегда равно нулю. Если при этом мгновенное значение напряжения на входе резистора 21 (фиг.1) имеет отрицательную полярность или положительную полярность на входе конденсатора 23 (фиг.2), то сразу же после подключения преобразователя к сети транзистор 11 открывается, подавая сигнал для включения соответствующих тиристоров, что является нежелательным в случае использования тиристорного преобразователя в схеме электропривода. В этом случае даже при сигнале управления, соответствующем нулевому напряжению, на выходе тиристорного преобразователя якорь электродвигателя постоянного тока делает небольшой кратковременный проворот. Особенно это явление нежелательно в реверсивном электроприводе. Дополнительный транзистор 29 в установившемся режиме всегда открыт до насыщения током базы, равным току через резистор 30. В момент включения же преобразователя емкостным током конденсатора 32 через резистор 31 и через диод 33 этот транзистор закрывается. Величины конденсатора 32 и резистора 31 выбираются из такого условия, чтобы транзистор 29 оставался закрытым 1-2 периода питающего напряжения. Диоды 26 и 27 необходимы для сокращения переходного процесса в цепи накопительного конденсатора 17. Потенциал отпирания этих диодов должен быть больше суммы напряжения на открытом транзисторе 29 и напряжения база-эмиттер открытого транзистора 11. Из этого условия видно, что диоды 26 и 27 всегда заперты, за исключением момента времени включения преобразователя в сеть. This circuit ensures that the third transistor 11 excludes the inclusion of the corresponding power thyristors immediately after the supply of the voltage to the thyristor converter with a maximum control signal that corresponds to a zero voltage at the output of the thyristor converter. The voltage at the storage capacitor 17 at the time of connection to the inverter network is always zero. If the instantaneous voltage value at the input of the resistor 21 (Fig. 1) has a negative polarity or positive polarity at the input of the capacitor 23 (Fig. 2), then immediately after connecting the converter to the network, the transistor 11 opens, giving a signal to turn on the corresponding thyristors, which is undesirable in the case of using a thyristor converter in an electric drive circuit. In this case, even with a control signal corresponding to zero voltage, the armature of the DC motor at the output of the thyristor converter makes a small short-term rotation. This phenomenon is especially undesirable in a reversible electric drive. The additional transistor 29 in the steady state is always open until the base current is saturated, equal to the current through the resistor 30. At the moment the converter is turned on with the capacitive current of the capacitor 32 through the resistor 31 and through the diode 33, this transistor closes. The values of the capacitor 32 and the resistor 31 are selected from such a condition that the transistor 29 remains closed for 1-2 periods of the supply voltage. Diodes 26 and 27 are necessary to reduce the transient in the storage capacitor circuit 17. The unlocking potential of these diodes must be greater than the sum of the voltage at the open transistor 29 and the base-emitter voltage of the open transistor 11. From this condition it is clear that the diodes 26 and 27 are always locked, with the exception of the time when the converter is connected to the network.

Работа описанного преобразователя поясняется путем анализа временных диаграмм его сигналов, изображенных на фиг.3. Эти диаграммы сделаны при величине управляющего сигнала, соответствующей некоторому небольшому выходному напряжению тиристорного преобразователя. Пунктирной линией показан сигнал, не прошедший на выходе тиристорного преобразователя благодаря включению транзистора 29. The operation of the described Converter is illustrated by analyzing the timing diagrams of its signals, depicted in figure 3. These diagrams are made with the magnitude of the control signal corresponding to some small output voltage of the thyristor converter. The dashed line shows the signal that did not pass at the output of the thyristor converter due to the inclusion of the transistor 29.

При трехфазном преобразовании (фиг.2) транзистор 29 выполнен общим для всех третьих транзисторов всех фазосдвигающих устройств, что упрощает тиристорный преобразователь. When three-phase conversion (figure 2), the transistor 29 is made common to all third transistors of all phase-shifting devices, which simplifies the thyristor converter.

Использование предлагаемых изменений устранит появление выброса напряжения тиристорного преобразователя в момент его включения. Using the proposed changes will eliminate the appearance of a voltage surge of the thyristor converter at the time of its inclusion.

Claims

A device for controlling a thyristor converter, comprising a driver of a control signal, the output of which is connected to the control inputs of the phase-shifting nodes, the number of which is equal to the number of phases of the converter, the outputs of the phase-shifting nodes are connected to the inputs of the respective amplifier-shapers of the pulse control thyristors of the converter, and each of the phase-shifting nodes is made into the phase-shifting nodes of the phase-shifting nodes storage capacitor, the first output of which is connected to the device common bus, and the second is connected to the reference voltage bus and the emitter of the first transistor of the first conductivity, the base of which is intended to be connected to the driver of the control signal, and the collector is connected to the base of the second transistor of the second conductivity, and the third transistor of the first conductivity, the base of which is connected to the second terminal of the storage capacitor, the first terminal of which is connected to the emitters of the second and a third transistor, the collectors of which are connected to the inputs of the respective amplifiers-shapers of the control pulses of the thyristors, characterized in that, in order to increase reliability in operation, the first source of supply voltage, the second source of supply voltage of opposite polarity, the first and second resistors, a capacitor, an additional transistor of the first conductivity and, in terms of the number of phase-shifting nodes, circuits made in the form of series-connected diodes included in non-conductive are introduced the direction between the bases of the third transistors of the corresponding phase-shifting units and the common bus of the device, through the collector and emitter of an additional transistor connected to Itter third transistors retarders nodes, the additional transistor base through the series-connected first resistor and a capacitor connected to a first source of supply voltage, and via a second resistor - to a second source of supply voltage.