SU1005252A1 - Вентильный преобразователь,ведомый сетью - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к ведомым сетью переменного тока вентильным преобразовател м, работающим в выпр мительном и инверторном режимах попеременно либо только в инверторном режиме, и может, в частности, быть использовано дл  реверсивного вентильного электропривода посто нного тока с питанием от двухкомплектного тиристорного преобразовател  с раздельным управлением или однокомплектного преобразовател  с переключателем в цепи  кор , а также в инверторах, работающих в системе передачи посто нного тока и других ведомых сетью инверторах, например инверторах в системе асинхронного вентильного каскада.

Известны реверсивные вентильные электроприводы как с раздельным управлением двухкомплектные вентильным преобразователем, так и с переключателем в цепи  кор . Эти электроприводы содержат реверсивный тиристорный выпр митель, выполненный обычно по мостовой схеме с раздельным управлением мостами, либо нереверсивный выпр митель, содержс1щий один Мост и переключатель (реверсор) в цепи выпр мленного напр жени .

При большой мощности привода примен етс  последовательное или параллельное соединение мостов. В качестве нагрузки выпр мителей используетс  в основном двигатель посто нного тока независимого возбуждени  Ci

Существенным недостатком этих приводов  вл етс  плохое использо10 вание преобразовател  по напр жению , ограничиваемое в большинстве случаев услови ми безопасного инвертировани . Обычно по услови м безопасного инвертировани  угол опе15 режени  включени  инвертора должен быть не менее мии ° эл.гргщ. В мощных вентильных электроприводах угол запаздывани  et включени  выпр мител  практически равен углу опе20 режени  включени  инвертора (dljmi,, &мии Следовательно, использование п1 еобразовател  по напр жению из условий безопасного инвертировани  составл ет

25 UA,Co5cL,

С05|Ь„ „.0,в66,

ua,

где Uj - максимальное выпр мленное ° напр жение преобразовате30 л  при oL /мин о.

Таким образом, использование по напр жению известных реверсивных вентильных преобразователей в среднем не превосходит 86-87%. Использование преобразовател  по напр жению можно увеличить, уменьшив угол включени  инвертора | , но при этом посадки напр жени  в питающей сети могут сопровождатьс  опрокидывани ми инвертора и, как следствие , аварийными отключени ми преобразовател .

Известны преобразователи, в которых угол делаетс  переменным завис щим от тока нагрузки С21.

Это позвол ет yмeньшить|ЪJ ин при малом токе инвертировани , но не повышает использование преобразовател  так как ot.jyj, определ етс  углом f, необходимым дл  безопасного инвертировани  рабочего тока в случае посадки напр жени  сети.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  вентильный преобразователь, в котором дл  уменьшени  yглa|, применена , искусственна  коммутаци , содержащий однофазный мостовой преобразователь на тиристорах, нагрузку ( корь двигател  посто нного тока ) и устройство искусственной коммутации в составе конденсатора, коммутирующих тиристоров, дроссел  IJ3 3Применение искусственной коммутации позволило уменьшить р д, на величину угла восстановлени  вентилей . В случае применени  тиристоров это составл ет примерно 5 эл.град. Следовательно, использование преобразовател  по напр жению увеличиваетс  незначительно. Недостатком приведенной схемы  вл етс  также то, что устройство искусственной коммутации работает каждый полупериод (с частотой сети) независимо от величины инвертируемого тока и -наличи  посадки напр жени  в питаквдей сети. Это приводит к увеличению потерь и габаритов коммутирук цего контура. Кроме того, эта схема пригодна практически только дл  однофазных преобразователей , так как дл  многофазных например трехфазных, мостовых ее реализаци  затруднительна (требуетс  несколько индивидуальных коммутирующих контуров),

Целью изобретени   вл етс  увеличение использовани  преобразовател  по напр жению/ а также повышение надежности при инвертировании и уменьшение габаритов коммутирующего устройства.

Поставленна  цель достигаетс  тем что к зажимам посто нного тока вентильного преобразовател  подключен диодный однофазный мост, в диагональ посто нного тока которого ВКЛЮ

чен тиристорный ключ с LC-коммутацией , причем к выключающему входу ключа через элемент задержки и диф .ференцирующий конденсатор присоединен инверсный выход логического элемента ИЛИ, пр мой выход которого соединен с включающим входом ключа , а входы логического элемента ИЛИ присоединены к выходам двухвходовых логических элементов И,число которых равно пульсности вентильного преобразвател  и входаз которых присоединены к датчикам тока соответствующих силовых вентилей вентильного преобразовател , а также к выходам генераторов импульсов , входы которых включены на линейные напр жени  соответствующих силовых вентилей вентильного-преобразовател  .

Логическа  часть предлагаемой схемы фиксирует нарушение коммутации инвертора, а полностью управл емый ключ, запускаемый логической схемой шунтирует инвертор и нагрузку, ток которой на врем  коммутации замыкаетс  через ключ. В течение одной или нескольких коммутаций нормальна  работа инвертора восстанавливаетс .

Схема позвол ет уменьшить угол инвертировани | 1д,„ , т.е. увеличить использование преобразовател  по напр жению. Одновременно увеличиваетс  надежность преобразовател  при работе в инверторном режиме , так как опрокидывание инвертора ликвидируетс  без отключени  преобразовател  от сети и без изизменени  тока нагрузки, т.е. без нарушени  работы всей установки/ как это имеет место в известных преобразовател х.

Поскольку устройство искусственной коммутации (ключ) запускаетс  логической схемой только при нарушении коммутации, т.е. только в предаварийной ситуации, частота работы ключа очень мала, что определ ет малые потери в коммутирующем LC-контуре и позвол ет уменьшить его габариты по сравнению с габаритами, известных коммутирук цих контуров, работающих с частотой питающей сети.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства дл  реверсивного преобразовател .

Схема содержит реверсивный мостовой трехфазный преобразователь (возможна и люба  друга  схема выпр млени ) в составе двух мостов 1 и 2,  корь двигател  3 посто нного тока в качестве нагрузки преобразовател  устройство принудительной коммутации в виде последовательно соединенных дроссел  4, коммутирующего конденсатора 5, коммутирук цего тиристора б и шунтирук цего LC-контур перезар дного тиристора 7. Параллельно

конденсатору 5 подключен источник 8 подзар да. Устройство принудительной коммутации, представл ющее собой обычный тиристорный ключ с LC-коммутацией , включено в диагональ посто нного тока диодного моста в составе четьфех диодов 9-12. Диагональ переменного тока этого моста присоединена Параллельно нагрузке преобразовател .

Логическа  часть схемы содержит датчики тока 13 в каждой фазе преобразовател , выполненные в виде трансформаторов тока и однофазных диодных вьтр мителей с нулевым выводом . Шесть выходов датчиков тока присоединены к входём логических элементов 14,  вл ющихс  элемента . ми И, число которых равно пульсности схемы преобразовател , т.е. в рассматриваемом случае шейти. К другим входам элементов 14 подключены выходы шести генераторов импульсов

15,каждый из которых включен на соответствующее линейное напр жение. Выхода элементов 14 соединены со входами шестивходового элемента ИЛИ

16,имеющего два выхода - пр мой и инверсный. Пр мой выход элемента ИЛИ 16 соединен с управл ющим входом коммутирующего тиристора б, а инверсный выход через элементвременной задержки 17 ii дифференцирующий

конденсатор 18 подключен к управл ющему входу перезар дного тиристоРа 7.

Схема работает следующим образом

Генераторы импульсов 15, включен ные на соответствующее линейное напр жение сети-переменного тока преобразуют это напр жение в последовательность импульсов, возникающих в моменты перехода линейного напр жени  сети через нуль и следующих, с частотой питающей сети. Передние фронты этих импульсов совпадают во времени с точкой пересечени  отрицательных полуволн фазных напр жений преобразовател , т.е. с точкой,

соответствующей 3 0.

I.

В выпр мительном режиме работы преобразовател  ток фазы В выбранно группы вентилей (например, анодной группы преобразовател  1) не совпадает во времени с импульсами генератора импульсов, контролирующего эту фазу..

В инверторном режиме при нормальной работе инвертора ток в любой работающей фазе должен исчезнуть раньше, чем линейное напр жение в коммутируемом контуре сменит пол рность . Следовательно, и в инверторном режиме (при нормальной работе) совпадение во времени сигнала с датчика ТОК4 13 и с генератора импульсов 15 невозможно, поэтому элементы

И (14) имеют на выходе логический нуль, элемент 16 также имеет нуль на своем пр мом выходе и тиристор б выключен . Диагональ моста 9, 10, 11, 12 разорвана. Конденсатор 5 зар жен от маломощного источника. -8 с плюсом на нижней обкладке .

Если по каким-либо причинам, например вследствие снижени  напр жени  всети переменного тока, произойдет нарушение коммутации инвертора, т.е. ток в работающей фазе не успеет упасть до нул  к моменту перехода линейного напр жени  через нуль (), произойдет совпадение двух сигналов на входе соответствующего элемента И..

В результате совпадени  сигналов на двух входах элемента И по вл етс  напр жение на его выходе и напр жение на выходе элемента ИЛИ 16. Отпираетс  тиристор 6 и происходит резонансный перезар д конденсатора 5 по цепи: нижн   обкладка - тиристор 6 - диоды 11, 9 и 12 и 10- дроссель 4 - верхн   обкладка. Ток перезар да .измен етс  по гармоническому закону ив течение времени, пока этот ток больше тока нагрузки Ij, двигатель 3 закорочен. Ток двигател  в этом интервале поддерживаетс  практически неизменным благодар  ЭДС самоиндукции  корной цепи и замыкаетс  по цепи: плюс  кор  - диоды 9, 1.0, 11 и 12 - минус  кор . В это ж врем  ток в фазах сети, питающей преобразователь , спадает до нул  и со-. ответствукндий элемент И (14) вьжлючаетс . Выключаетс  элемент ИЛИ (16) и на его инверсном выходе по вл етс  логическа  единица. Этот сигнал поступает на вход временной задержки 17 и с задержкой At на выходе элемента 17 по вл етс  напр жение , которое дифференцируетс  в узкий импульс, и попадает на управл ющий вход тиристора 7.

К этому времени тиристор 6 уже заперт и начинаетс  резонансный перезар д конденсатора 5 по цепи; верхн   обкладка - дроссель 4 - тиристор 7 - нижн   обкладка. Напр жение на конденсаторе снова устанавливаетс  плюсом на нижней обкладке. Блок искусственной коммутации подготовлен к очередному циклу. Заметим , что после того, как конденсатор 5 перезар дилс  плюсом на верхней обкладке и его напр жение стало больше линейного напр жени  очередных по пор дку работы фаз преобразовател , ток под действием ЭДС самоиндукции двигател  по вл етс  в указанных: фазах (в нашем случае в фазе С), а в конденсаторе 5 снижаетс  до нул . Если в следующую коммутацию ток фазы В пе-

5

рейдет в фазу С до момента р 0, сигналы на входах соответствующего элемента И (14) не совпадут и тиристор 6 не включитс . ,

При повторном нарушении коммутации блок принудительной коммутации снова срабатывает и его циклическа  работа повтор етс  до тех пор, пока коммутаци  не восстановитс .

Учитьша , что в процессе инвертировани  идет быстрое торможение двигател  3 и, соответственно, снижение его ЭДС, можно показать, что даже при значительной внезапной посадке напр жени .в сети (например, на 10% что предельно допустимо по ГОСТ) коммутаци  инвертора восстановитс  за несколько циклов. Таким образом, предлагаемое устройство работает кратковременно, что определ ет незначительные тепловые потери в его элементах (индуктивности, конденсаторе , тиристорах). В случае неревер сивного преобразовател  (например, передача посто нным током) однофазный диодный мост не нужен, а ключ подключаетс  непосредственно к нагрузке , т.е. схема несколько упрощаетс ..

Предлагаемое устройство может работать с любым типовым нереверсивным преобразователем или реверсивным с раздельный управлением. Единственным дополнительным требовани-ем к системе импульсно-фазового управлени  при этом  вл етс  требование к ширине (длительности) отпирающих импульсов: она должна быть больше времени коммутации при /Ъ 0. .В системах с широкими отпирающими импульсами в виде пачки узких импульсов это требование с запасом выполн етс , В системах с узким отпирающим импульсом необходим повторный импульс на тиристор вступающей в работу фазы. Указанный повторный импульс может быть подан с выхода элемента И на тиристор очередной фазы .

Claims (3)

1.Аптер Э.М. и др. Мсадные управл емые выпр мители дл  электроприводов посто нного тока. М., Энерги , 1975, рис. 1-3, 1-6, 72.

2.Солодухо Я.Ю. и др. Тиристорные электроприводы с реверсорами. М.,

5 Энерги , 1977, рис. 13а.

.

3. Вестник ВНИИ железнодорожного . транспорта, 1969, № 1, с.5-9 (прототип ) .