RU2444112C1 - Реверсивный тиристорный преобразователь без уравнительных реакторов - Google Patents
Реверсивный тиристорный преобразователь без уравнительных реакторов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2444112C1 RU2444112C1 RU2010148394/07A RU2010148394A RU2444112C1 RU 2444112 C1 RU2444112 C1 RU 2444112C1 RU 2010148394/07 A RU2010148394/07 A RU 2010148394/07A RU 2010148394 A RU2010148394 A RU 2010148394A RU 2444112 C1 RU2444112 C1 RU 2444112C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- control
- terminal
- thyristors
- channel
- phase
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Rectifiers (AREA)
- Ac-Ac Conversion (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области преобразовательной техники, применяемой в реверсивном комплектном электроприводе постоянного тока. Устройство содержит шесть пар тиристоров и шесть каналов управления ими. Каждая пара получена встречно-параллельным соединением тиристоров разных комплектов. Каждый канал кроме системы импульсно-фазового управления содержит формирователь широких управляющих импульсов и импульсный селектор. Такое исполнение позволяет обеспечить технический результат - работу преобразователя без прерывистого тока нагрузки и уравнительного тока, которые имеют место в известных схемах реверсивных преобразователей. 4 ил.
Description
Изобретение относится к области преобразовательной техники, получающей применение в реверсивном электроприводе постоянного тока. В указанной области широкое применение получают реверсивные вентильные преобразователи (РВП) на однооперационных тиристорах, выполняемые, как правило, по встречно-параллельной схеме соединения двух вентильных комплектов (ВК), работа которых происходит при совместном или раздельном управлении (см. Розанов Ю.К. и др. Силовая электроника. - М.: Издательский Дом МЭИ, 2007). Наиболее близкое решение представлено в книге (Лебедев А.М. и др. Следящие электроприводы станков с ЧПУ. - М.: Энергоатомиздат, 1988, стр.172, рис.7.1).
Силовая часть данного преобразователя содержит силовой согласующий трансформатор с двумя трехфазными вторичными обмотками, соединенными по схеме «две противофазные звезды с объединенными нулевыми выводами» и тиристорный преобразователь, выполненный по шестифазной нулевой встречно-параллельной схеме соединения катодной и анодной групп тиристоров. Полюса этих групп объединены с помощью двух последовательно соединенных уравнительных реакторов. Их средняя точка подключена к первому зажиму цепи нагрузки, роль которой часто выполняет якорная обмотка двигателя постоянного тока, второй зажим которой соединен с нулевым выводом вторичных обмоток трансформатора. Управляющая часть данного преобразователя выполнена в виде шестиканальной системы импульсно-фазового управления (СИФУ), основным звеном каждого канала которой служит фазосдвигающее устройство (ФСУ). Каждое ФСУ имеет два входа, один из которых подключен в параллель к общему источнику задающего сигнала, а другой - к источнику опорного сигнала, роль которого в данном случае выполняет понижающий маломощный трансформатор управляющей части. У каждого канала ФСУ имеется два выхода, один из которых связан с управляющим электродом одного из двух тиристоров разных комплектов, подключенных к работающим в противофазе вторичным обмоткам силового трансформатора.
Работа известного реверсивного преобразователя происходит при совместном согласованном управлении вентильными комплектами. Это означает, что на выходах ФСУ формируются две шестифазные последовательности управляющих импульсов, одна из которых с фазовыми углами 0≤α1<π предназначена для управления тиристорами первого вентильного комплекта (ВК1), а другая с фазовыми углами 0≤α2<π - для управления тиристорами второго вентильного комплекта (ВК2). Регулировочные характеристики ФСУ согласованы таким образом, что при каждом значении управляющего сигнала сумма указанных углов управления должна оставаться постоянной α1+α2=π. При равенстве средних значений выпрямленного напряжения на выходах вентильных комплектов данный закон управления не обеспечивает равенства мгновенных значений этих напряжений, в результате в уравнительной цепи между полюсами комплектов присутствует уравнительное напряжение. Под воздействием уравнительного напряжения в силовой схеме РВП кроме тока нагрузки протекает уравнительный ток, ограничение которого требует применения уравнительных реакторов. Наличие данных элементов ведет к существенному снижению технико-экономических и массогабаритных показателей РВП и электроприводов на их основе, являясь главным недостатком рассматриваемых преобразователей.
Таким образом, причина главного недостатка известного РВП связана с несовершенством традиционного управления вентильными комплектами. Предпосылки для устранения этих причин содержатся в способе управления вентильными комплектами РВП (см. Патент РФ №2235409. Опубл. в БИ №24, 2004).
Для устранения недостатков РВП, на основе указанного решения, предлагается силовую часть преобразователя с совместным управлением выполнить в виде шести вентильных пар, каждая из которых образована встречно-параллельным соединением двух тиристоров без применения уравнительных реакторов. При этом каждая вентильная пара одним выводом должна быть присоединена к одной из вторичных обмоток согласующего трансформатора, а другим выводом - к первому зажиму цепи нагрузки. Второй зажим нагрузки, так же как в схеме прототипа, соединяется с нулевым выводом вторичных обмоток силового трансформатора. В состав управляющей части введен шестиканальный импульсный селектор, каждый канал которого, посредством расширителя управляющих импульсов, входами присоединен к выходам одного из каналов ФСУ в составе СИФУ. Выход каждого канала селектора соединен с управляющими электродами обоих тиристоров в составе той или иной вентильной пары.
Технический результат данного предложения состоит в том, что подключение вентильных комплектов друг к другу в силовой схеме предлагаемого устройства осуществляется без уравнительных реакторов, аналогично тому как это происходит в схемах РВП с раздельным управлением. Такая возможность появляется в новой конструкции РВП в связи с исчезновением в силовой схеме уравнительного напряжения и тока. Одновременно с этим в отличие от РВП с раздельным управлением исключается причина появления прерывистого тока нагрузки, что как известно, благоприятно влияет на статические и динамические свойства преобразователей и систем электропривода на их основе. Таким образом, предлагаемый преобразователь сочетает достоинства известных аналогов и не содержит их недостатков.
На фиг.1 изображена схема ближайшего аналога изобретения, принятого за прототип. Схема предлагаемого варианта преобразователя приведена на фиг.2. Представленные на фиг.3 диаграммы напряжений, токов и управляющих импульсов иллюстрируют работу известного (фиг.3а, б) и предлагаемого (фиг.3в, г) преобразователей. На фиг.4 представлены полученные компьютерным моделированием диаграммы напряжения и тока на выходе нового преобразователя в режиме отработки управляющего сигнала гармонической формы (фиг.4а) и нулевого управляющего сигнала (фиг.4б).
Силовая часть ближайшего аналога содержит трехобмоточный трансформатор (1) с двумя трехфазными вторичными обмотками, соединенными по схеме «две противофазные звезды с объединенными нулевыми выводами». К концам обмоток присоединены первый (2) и второй (3) вентильные комплекты (ВК1 и ВК2) в виде шестифазной катодной группы тиристоров v1-v6 и аналогично выполненной анодной группы тиристоров v7-v12. Полюсы вентильных комплектов объединены с помощью двух последовательно включенных уравнительных реакторов (4, 5). Цепь нагрузки (6), представленная якорной обмоткой двигателя постоянного тока, одним зажимом присоединена к средней точке уравнительных реакторов, а другим зажимом - к нулевой точке вторичных обмоток согласующего трансформатора. Управляющая часть данного преобразователя в виде аналоговой СИФУ (7) состоит из шести одинаково выполненных каналов ФСУ1-ФСУ6. На общий вход СИФУ с потенциометрического задатчика скорости привода (ЗС) подается управляющий сигнал (Uу). Вторые входы каналов ФСУ служат для подачи опорного сигнала (Uоп) с вторичных обмоток управляющего трансформатора (8). Для пояснения работы известного преобразователя в двух характерных режимах при положительном и нулевом значениях управляющего сигнала служат диаграммы на фиг.3 (а, б). Полагается, что работа СИФУ происходит по известному вертикальному принципу, согласно которому выработка управляющих импульсов происходит в моменты равенства сигналов Uу=Uоп. Благодаря симметричной форме опорных сигналов, выработка первой (U1, U3, U5, U7, U9, U11) и второй (U2, U4, U6, U8, U10, U12) импульсных последовательностей происходит с фазовыми углами управления α1+α2=π.
Представленная на фиг.2 силовая часть предлагаемого устройства содержит согласующий трансформатор Т1 с аналогичной схемой соединения вторичных обмоток. К этим обмоткам присоединены шесть вентильных пар (v1,4; v5,8; v9,12; v7,10; v11,2; v3,6), каждая из которых образована встречно-параллельным соединением двух тиристоров. Цепь нагрузки одним зажимом присоединена в параллель к выходам всех указанных вентильных пар, а другим зажимом - к нулевой точке вторичных обмоток согласующего трансформатора. Управляющая часть представлена в виде одинаково выполненных шести каналов СИФУ(КУ1-КУ6). Построение и работу этих каналов рассмотрим на примере канала КУ1, предназначенного для управления тиристорами v1,4 фазы А. Из фиг.2 видно, что кроме фазосдвигающего устройства ФСУ1 (9) в этот канал введены расширители управляющих импульсов первой (10) и второй (11) импульсных последовательностей, а также подключенный к их выходам импульсный селектор (12). Выход селектора соединен с управляющими входами обоих тиристоров v1,4 в составе вентильной пары фазы А. Управляющий вход селектора подключен к выходу датчика направления тока нагрузки (ДНТ) 13.
Необходимость подключения выходов СИФУ к управляющим входам обоих тиристоров вентильных пар предусматривается согласно Патенту РФ №2235409. Этим обеспечивается равенство не только средних, но и мгновенных напряжений на выходах вентильных комплектов. В результате устраняется любая возможность появления уравнительного напряжения, а с ним и необходимость в уравнительных реакторах. Предполагается также подача на вентильные пары широких управляющих импульсов длительностью, равной их возможному проводящему состоянию. Этим достигается мгновенная готовность РВП к изменению режима работы (выпрямительного или инверторного), а заодно - устраняется возможность прерывистого тока нагрузки. Для этого в состав СИФУ введены указанные выше расширители управляющих импульсов. Чтобы обеспечить естественную (сетевую) коммутацию тиристоров при любом из двух направлений тока нагрузки предусматривается подача на вентильные пары первой импульсной последовательности при условии положительного знака тока нагрузки или второй импульсной последовательности при условии изменения знака тока на отрицательный. Указанная замена импульсов не вызывает скачка средневыпрямленного напряжения, так как импульсы первой и второй последовательностей вырабатываются симметрично относительно точек естественной коммутации. Для проведения импульсной селекции в состав каждого канала СИФУ введен специальный селектор, управляемый с помощью логического сигнала с выхода датчика направления тока нагрузки (ДНТ).
Из диаграмм фиг.3в, г видно, что выработка управляющих импульсов первой последовательности (U1(4),U3(6),U5(8),U7(10),U9(12),U11(2)) происходит в моменты равенства управляющего (Uу) с опорным (Uoп) сигналом убыващей формы в диапазоне углов α1>0, α2<0. В канале КУ1 эти импульсы вырабатываются на выходе расширителя 10 (RS-триггер Т11) и пропускаются на входы тиристоров v1,4 селектором 12 при условии, что сигнал знака тока нагрузки Sg(id)>0, поступающий с выхода датчика ДНТ (13), имеет положительный знак. В свою очередь, управляющие импульсы второй последовательности (U(1)4,U(3)6,U(5)8,U(7)10,U(9)12,U(11)2) формируются на возрастающих участках опорных сигналов, а потому поступают с выходов расширителя 11 (RS-триггер Т21) в диапазоне углов α2>0, α1<0. Для проведения естественной коммутации эти импульсы должны пропускаться селектором 12 на вентильную пару v1,4 при условии, что сигнал с выхода ДНТ (13) имеет отрицательный знак. Видно также, что импульсы первой и второй последовательностей располагаются симметрично относительно точек естественной коммутации, так как опорные сигналы имеют форму равностороннего треугольника. Аналогичным образом происходит формирование управляющих импульсов в других каналах СИФУ. Подтверждением работоспособности предлагаемой схемы РВП при новом способе управления служат результаты компьютерного моделирования на фиг.4.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет устранить из схемы тиристорного реверсивного преобразователя уравнительные реакторы, способствуя тем самым улучшению технико-экономических и массогабаритных показателей электроприводов на его основе.
Claims (1)
- Реверсивный тиристорный преобразователь без уравнительных реакторов в составе силовой и управляющей частей, силовая часть которого содержит согласующий трансформатор с двумя трехфазными вторичными обмотками, соединенными по схеме «две противофазные звезды с объединенными нулевыми выводами», и тиристорный преобразователь, выполненный по шестифазной нулевой встречно-параллельной схеме выпрямления в виде катодной и анодной групп тиристоров, полюсы которых присоединены к первому зажиму цепи нагрузки, второй зажим которой соединен с нулевым выводом вторичных обмоток согласующего трансформатора, а управляющая часть выполнена в виде шестиканальной аналоговой системы импульсно-фазового управления, каждый канал которой имеет два входа, один из которых подключен в параллель к общему источнику задающего сигнала, а другой - к источнику опорного сигнала, а также два выхода, каждый из которых связан с управляющим электродом одного из двух тиристоров разных комплектов, подключенных к работающим в противофазе вторичным обмоткам трансформатора, отличающийся тем, что силовая часть выполнена в виде шести встречно-параллельно соединенных пар тиристоров, каждая из которых одним выводом присоединена к одной из вторичных обмоток согласующего трансформатора, а другим выводом подключена к общему для всех пар тиристоров первому зажиму цепи нагрузки, причем в состав управляющей части введен шестиканальный импульсный селектор, каждый канал которого посредством расширителя управляющих импульсов входами присоединен к выходам одного из каналов системы импульсно-фазового управления, а выходом соединен с обоими управляющими электродами одной из встречно-параллельно соединенных пар тиристоров.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010148394/07A RU2444112C1 (ru) | 2010-11-26 | 2010-11-26 | Реверсивный тиристорный преобразователь без уравнительных реакторов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010148394/07A RU2444112C1 (ru) | 2010-11-26 | 2010-11-26 | Реверсивный тиристорный преобразователь без уравнительных реакторов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2444112C1 true RU2444112C1 (ru) | 2012-02-27 |
Family
ID=45852439
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010148394/07A RU2444112C1 (ru) | 2010-11-26 | 2010-11-26 | Реверсивный тиристорный преобразователь без уравнительных реакторов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2444112C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103414198A (zh) * | 2013-07-26 | 2013-11-27 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 多套分级式可控并联电抗器协调控制系统及其控制方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995001670A1 (en) * | 1993-06-29 | 1995-01-12 | Square D Company | Ac to dc power conversion system |
RU2173929C1 (ru) * | 2000-10-13 | 2001-09-20 | Ульяновский государственный технический университет | Способ управления комплектами двухоперационных вентилей реверсивных преобразователей |
RU2235409C1 (ru) * | 2002-11-26 | 2004-08-27 | Ульяновский государственный технический университет | Способ совместного управления реверсивным вентильным преобразователем без уравнительных токов |
-
2010
- 2010-11-26 RU RU2010148394/07A patent/RU2444112C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995001670A1 (en) * | 1993-06-29 | 1995-01-12 | Square D Company | Ac to dc power conversion system |
RU2173929C1 (ru) * | 2000-10-13 | 2001-09-20 | Ульяновский государственный технический университет | Способ управления комплектами двухоперационных вентилей реверсивных преобразователей |
RU2235409C1 (ru) * | 2002-11-26 | 2004-08-27 | Ульяновский государственный технический университет | Способ совместного управления реверсивным вентильным преобразователем без уравнительных токов |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103414198A (zh) * | 2013-07-26 | 2013-11-27 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 多套分级式可控并联电抗器协调控制系统及其控制方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Tolbert et al. | Multilevel PWM methods at low modulation indices | |
US8223517B2 (en) | Power converting apparatus with main converter and sub-converter | |
Du et al. | A cascade multilevel inverter using a single DC source | |
US10879815B2 (en) | Systems and methods for controlling multi-level diode-clamped inverters using space vector pulse width modulation (SVPWM) | |
US8929111B2 (en) | System and method for common-mode elimination in a multi-level converter | |
EP2383877A1 (en) | Power conversion device | |
JP4735188B2 (ja) | 電力変換装置 | |
RU2444112C1 (ru) | Реверсивный тиристорный преобразователь без уравнительных реакторов | |
Menaka et al. | Novel symmetric and asymmetric multilevel inverter topologies with minimum number of switches for high voltage of electric ship propulsion system | |
RU2428783C1 (ru) | Способ формирования и регулирования высокого напряжения матричного непосредственного преобразователя частоты каскадного типа с высокочастотной синусоидальной шим | |
Ramani et al. | An estimation of multilevel inverter fed induction motor drive | |
JP2019176708A (ja) | 電力変換装置、発電システム、負荷システム及び送配電システム | |
Mane et al. | Performance of 5-level NPC inverter with multi-multicarrier multi-modulation technique | |
Ramani et al. | New hybrid 27 level multilevel inverter fed induction motor drive | |
RU2709186C1 (ru) | Стабилизатор трёхфазного синусоидального напряжения со звеном повышенной частоты | |
Krishna et al. | Performance Evaluation of Induction Motor for Unipolar and Bipolar Pulse Width Modulation Techniques | |
US4247887A (en) | AC--AC Converter device | |
RU2389126C1 (ru) | Преобразователь трехфазного переменного напряжения | |
Kumar et al. | High reliable medium voltage drive with reduced component count of converters | |
RU2295824C1 (ru) | Высоковольтный преобразователь частоты для пуска и регулирования скорости мощного электродвигателя, имеющего одну или несколько трехфазных обмоток (его варианты) | |
JPS62272870A (ja) | コンバ−タ装置 | |
Porselvi et al. | Hardware implementation of three phase five-level inverter with reduced number of switches for PV based supply | |
RU2740490C1 (ru) | Устройство для стабилизации трехфазного синусоидального напряжения со звеном повышенной частоты | |
Ramani et al. | An enhanced flying capacitor multilevel inverter fed induction motor drive | |
Mandekar et al. | A-5 Level Inverter For Regulated Power Supply From DC Generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121127 |