SU1144178A1 - Способ управлени тиристорным преобразователем - Google Patents

Abstract

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ Т11РИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, состо щим из инвертора, работающего на трансформаторе с секционированной вторичной обмоткой, и циклоконвертора , содержащего основные и нулевую группы встречно-параллельно включенных тиристоров,- подключенных к отпайкам вторичной обмотки, заключающийс  в том, что выдел ют основные гармоники напр жени  преобразовател  и тока нагрузки, сравнивают их пол рности, последовательно подают основные управл ющие импульсы длительностью, равной длительности соответствующего импульса кривой выходного напр жени , на тиристоры основных групп тиристоров диКлоконвертора, о тдичающийс  тем, что, с целью повышени  качества выходного напр жени , фиксируют паузы между соседними импульсами кривой выходного напр жени , соответствующие моментам перехода тока нагрузки через ноль, подают импульс управлени  на соответствующий тиристор нулевой группы тиристоров циклоконвертора , подают дополнительные импульсы управлени  на тиристоры основных групп тиристоров циклоконвертора с опережением относительно конца соответствующего полупериода напр жени  инвертора на врем , равное времени восстановлени  запирающих свойств тиристоров нулевой группы, выход щих из работы, формируют импульсы управлени  переключением вентилей инвертора при совпадении пол рностей тока нагрузки, и полупериода выходного напр жени  в момент начала, а при несовпадении - в момент окончани  пауз между импульсами выходного напр жени , причем формируют один дополнительный импульс управлени  переключени4 4 ем вентилей инвертора в средней части нулевой паузы между Соседними импульсами разноименных полупериодов выходного напр жени , а при перехо00 де тока нагрузки через ноль на интервале паузы между соседними импульсами кривой выходного напр жени  формируют другой дополнительный импульс управлени  переключением вентилей инвертора в момент окончани  этой паузы.

Description

I Изобретение относитс  к преобра зовательной технике и .может быть, использовано дл  управлени  автоно ными тиристорными инверторами. Известны способы управлени  тиристорными преобразовател ми, состо щие в том, что подают переме ное напр жение повьшенной частоты от источника с несколькими отводами на циклоконвертор, а основные импульсы управлени  подают на вентили и 1клоконвертора длительностью полупёриода напр жени  источника повышенной частоты в моменты измен ни  пол рности указанного напр жени , причем дают дополнительный импульс управлени  на вентиль, принадлежащий к группе, работающей в данный момент времени в инвертор ном режиме, опережающий указанный основной импульс управлени  на вре м  .восстановлени  вентил , выход щего из работы Cl и С2. Основным недостатком данных способов  вл етс  то, что они не обеспечивают регулирование выходного напр жени  преобразовател . Известен также способ управлени  тиристорным преобразователем, состо щим из инверторного моста, ра ботающего на трансформатор с секционированной вторичной обмоткой, к отпайкам которой подключен циклоконвертор . Формирование пр моугольно-ступенчатого выходного напр жени  осуществл ют путем последовательной синхронной подачи управл ющих импульсов с длительностью, равной длительности соответствующего импульса кривой выходного напр жени , на инверторный мост и циклокон вертор. Способ управлени  заключает с  в том, что на всем периоде выходного напр жени  вьщел ют основ ные гармоники напр жени  и тока, сравнивают их пол рности и на интервалах разных пол рностей подают не больше одного управл ющего импульса с длительностью, перекрываю щей момент перехода основной гармо НИКИ выходного тока через ноль, а на соседних.четверт х; периода вьгхлдного напр жени  подачу управл ющих импульсов осуществл ют симметрично СЗ 3. Известный способ обеспечивает на дежную работу преобразовател  на ак тивно-индуктивную нагрузку и регу78J лирование выходного напр жени . Однакопри низком .коэффициенте мощности нагрузки гармонический состав выходного напр жени  ухудшаетс  из-за уменьшени  числа импульсов в кривой выходного напр жени . Цель изобретени  - повышение качества выходного напр жени  преобразовател  путем сохранени  в процессе регулировани  неизменного числа импульсов в кривой выходного напр жени  на всем диапазоне изменени  коэффициента, мощности активно-индуктивной нагрузки. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу управлени  тиристорным преобразователем, состо щим из инвертора, работающего на трансформатор с секционированной вторичной обмоткой, и циклоконвертора , содержащего основные и нулевые группы встречно-парал- . лельно включенных тиристоров, подключенных к отпайкам вторичной обмотки , заключающемус  в том, что выдел ют основные гармоники напр жени  преобразовател  и тока нагрузки , сравнивают их пол рности, последовательно подают основные управл ющие импульсы с длительностью , равной длительности соответствующего импульса кривой выходного напр жени , на тиристоры основных групп тиристоров циклоконвертора, фиксируют паузы между соседними импульсами кривой влходного напр жени  , соответствующие момента м перехода тока нагрузки через ноль, подают импульс управлени  на соот- . ветствующий тиристор нулевой группы тиристоров циклоконвертора, подают дополнительные импульсы управлени  на тлристоры основных групп тиристоров циклоконвертора с опережением относительно конца соответствующего полупериода напр жени  инвертора на врем , равное времени восстановлени  запирающих свойств тиристоров нулевой группы, выход щих из работы, формируют импульсы управлени  переключением вентилей инвертора при совпадении пол рностей тока нагрузки и полупериода выходного напр жени  в момент начала, а при несовпадении в момент окончани  пауз между импульсами выходного напр жени , причем формируют один дополнительный 3 импульс управлени  переключением вентилей инвертора в средней части нулевой паузы между соседними импульсами разноименных полупериодов выходного напр жени , а при переходе тока нагрузки через ноль на интервале паузы между соседними импульсами кривой выходного напр жени  формируют другой дополнительный импульс управлени  переключение вентилей инвертора в момент окончаний этой . На фиг, 1 представлена схема пре образовател , дл  управлени  которы используетс  предлагаемый способ; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы напр жени  на отдельных элементах схемы, по сн ющие предлагаемый способ управлени  преобразователем. Преобразователь (фиг. 1) содержит инвертор 1 , своим выходом подключенный к первичной обмотке тран форматора 2, и диклоконвертор 3, выходные зажимы которого подключены к приемникам 4 электрической энергии . Инвертор 1 выполнен по полумо товой схеме на управл емых вентил х 5 и 6. Выводы.(отЛайки) секций вторичных обмоток 7-9 трансформатора 2 подключены к тиристорам 10-17 циклоконвертора 3. Пары встречнопараллельно соединенных тиристоров 110 и 11, 12 и 13, 14 и 15 составл ют основные группы, а тиристоры 16 и 17 - нулевую группу тиристоров циклоконвертора. Диaгpaм a U (фиг. 2 и 3) определ ет условные временные тактовые интервалы, диаграмма U, характеризует напр жение высокочастотного инвертора 1 , диаграмма Ug,,, - выходное напр жение и ток нагрузки преобразовател , диаграммы , сигналы управлени  соответственно дл  тиристоров 10-17. Инвертор 1 формирует переменное напр жение пр моугольной формы (диаграмма U), которое имеет различный фазовый сдвиг относительно границ тактовых интервалов (диаграм ма и) в зависимости от необходимой ширины импульсов выходного напр жени  (диаграмма U,,,), закона регулировани  и знака тока нагрузки по отношению к знаку выходного напр жени . Выходное напр жение преобразовател , промодулированное по амплиту784 де и длительности, выходных импульсов , получают с помощью вентильЕ{ого циклоконвертора, который подключает отпайки вторичной обмотки трансформатора 2 в определенной последовательности и на определенное врем  к приемникам электроэнергии. Фop fиpoвaниe нулевых пауз между выходными импульсами производ5:г путем шунтировани  (закорачивани ) выходных зажимов циклоконвертора тиристорами 16 и 17. Сущность предложенного способа управлени  заключаетс  в следующем. Управление преобразователем осуществл ют путем формировани на тактовых интервалах основных импульсов управлени  тиристорами основных групп тиристоров циклоконвертора (диаграммы ,- U на фиг. 2 и 3) длительностью, равной требуемой длительности соответствующего импульса кривой выходного напр жени . При этом переключают вентили инвертора 1 при совпадении (несовпадении ) знаков соответствующего полупериода выходного напр жени  и тока нагрузки в моменты окончани  (начала) основных импульсов управлени , т.е. в моменты начала (окончани ) пауз между импульсами выходного напр жени . Кроме того, подают дополнительные импульсы управлени  на тиристоры циклоконвертора, осуществл ющие возврат реактивного тока нагрузки с опережением относительно конца соответствующего полупериода напр жени  инвертора на врем , равное времени восстановлени  запирающих свойств тиристоров, выход щих из работы (диаграммы U ). При этом формируют в начале пауз короткие импульсы управлени  тиристорами 16 и 17 (диаграммы U и ,-,) с целью надежного отключени  приемников электрической энергии от отпаек вторичной обмотки трансформатора и обеспечен Ш нулевого уровн  в выходном напр жении на участках пауз. Место расположени  основных импульсов управлени  на тактовых интервалах зависит от прин того закона формировани  кривой выходного напр жени  и закона регулировани  . Предлагаемый способ управлени  легко реализуетс  посредством системы управлени , содержащей цепь обратной св зи, информирующей о характере выходного тока. Рассмотрим работу схемы преобразовател  (фиг. 1) при амплитудноимпульсной модул ции.- Пусть, например , преобразователь формирует выходное напр жение из п ти импульсов на полупериоде с трем  амплитудами Ширина импульсов регулируетс  относительно середин тактовых интервалов в обе стороны, причем предусматриваютс  нулевые ступени длитель ностью в один тактовый интервал в начале и в конце каждого полупериода выходного напр жени . Коэффициент Мощности активно-индуктивной нагрузки достаточно низкий, такой, что ток нагрузки измен ет-свой знак на тактовом интервале второго на по лупериоде импульса. Пол рность напр жени  соответствует отрицательному и положительному значению напр зкени  инвертора (диаграмма U,, на фиг. 2 и 3). До момента времени t положительный ток нагрузки замыкаетс  через включенный ранее тиристор 17. В момент tj, подают основной импульс управлени  на тиристор 12 (диаграмма U) Тиристор 12 отпираетс , к нему прикладываетс  обратное напр жение. ток нагрузки переходит на тиристор 12, а тиристор 17 запираетс . К выходным зажимам преобразовател  подключаетс  обмотка 8 трансформатора и на приемнике электрическойэнергии формируетс  соответствуюгций уровень напр жени . В момент времени Ц импульс управлени  снимают с тиристора 12, и одновременно переключают тиристоры инвертора 1. Как только напр жение на обмотке 8 изменит свою пол рность с отрицательной на положительную, подают короткий управл ющий импульс на тиристор 17 (диаграмма U , момент t,) . Тиристор 17 отпираетс , к тиристору 12 прикладываетс  обратное наг р жение , ток нагрузки переходит на тиристор 17, тиристор 12 запираетс . При этом обмотка 8 отключаетс  от выходных зажимов преобразовател , а на приемнике 4 электрической энер гии формируетс  нулевой уровень напр жени . Аналогичным образом пр изводитс  управление преобразователем на всех интервалах совпадени знаков выходного напр жени  и тока 786 нагрузки с той лишь разницей, что при формировании отрицательных импульсов в кривой выходного напр жени  вместо тиристора 17 в работу включаетс  тиристор 16 (момент t, например, диаграмма U,). В интервале несовпадени  знаков выходного напр жени  и тока нагрузки tj - ty (tj - tg) в момент времени t, опережающий момент времени tj на врем  восстановлени  запирающих свойств тиристора 17, подают дополнительный управл ющий импульсна тиристор 10 (диаграмма При этом к тиристору 17 прикладываетс  в обратной пол рности напр жение обмотки 7 трансформатора , ток нагрузки переходит на тиристор 10, а тиристор 17 запираетс . В момент 15 переключают тиристоры инвертора 1 и подают основной управл ющий импуль.с на тиристор 11 (диаграмма U), Напр жение на обмотке 7 измен ет свою пол рность с положительной на отрицательную. На интервале t 5 t формируетс  отрицательный импульс в выходном напр жении . Обмотку 7 отключают от выходных зажимов в момент t путем сн ти  управл ющего сигнала с тиристора 11 и последующей подачи короткого управл ющего импульса на тиристор 17 (диаграммы U , , U -,). При переходе тока нагрузки через ноль в момент t (диаграмма Ug, на фиг. 2) выключение из работы тиристора 13 осуществл ют в момент tg путем переключени  инвертора 1, сн ти  основного импульса управлени  с тиристора 13 и последующего включени  тиристора 16 (диаграммы U, , U). При переходе же тока/нагрузки через ноль в момент tg (фиг. 3), т.е. на интервале паузы между соседними импульсами кривой выходного напр жени , ток нагрузки перевод т на тиристор 16, а в момент t формировани  следующего отрицательного импульса выходного напр жени  (в момент окончани  указанной паузы) осуществл ют переключение инвертора 1 и последующее включение тиристора 15 (соответственно диаграммы Ug, , U, U., на фиг. 3). Очередное переключение инвертора в интервале паузы между полупериодами выходного напр жени  можно

произвести, например, в момент времени tj, . в средней части нулевой паузы между соседними импульсами разноименных полупериодоввыходного напр жени .

Таким образом, предлагаемый способ управлени  позвол ет обеспечить более высокое качество выходного

напр жени  по сравнению с известным за счет сохранени  в процессе регулировани  неизменного числа импульсов в кривой выходного напр жени  преобразовател . При этом форма кривой выходного напр жени  не зависит от коэффициента мощности нагрузки. .

Г

II

и,

Uu

ивых

10

tit, 12 t3

fir UfS

%

Un

Claims (1)

1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, состоящим из инвертора, работающего на трансформаторе с секционированной вторичной обмоткой, и циклоконверТора, содержащего основные и нулевую группы встречно-параллельно включенных тиристоров,- подключенных к отпайкам вторичной обмотки, заключающийся в том, что выделяют основные гармоники напряжения преобразователя и тока нагрузки, сравнивают их полярности, последовательно подают основные управляющие импульсы длительностью, равной длительности соответствующего импульса кривой выходного напряжения, на тиристоры основных групп тиристоров циклоконвертора, о тличающийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения, фиксируют паузы между соседними импульсами кривой выходного напряжения, соответствующие моментам перехода тока нагрузки через ноль, подают импульс управления на соответствующий тиристор нулевой группы тиристоров циклоконвертора, подают дополнительные импульсы управления на тиристоры основных групп тиристоров циклоконвертора с опережением относительно конца соответствующего полупериода напряжения инвертора на время, равное времени восстановления запирающих свойств тиристоров нулевой группы, выходящих из работы, формируют импульсы управления переключе-· 3 нием вентилей инвертора при совпадении полярностей тока нагрузки, и полупериода выходного' напряжения в момент начала, а при несовпадении - в момент окончания пауз между импульсами выходного напряжения, причем формируют один дополнительный импульс управления переключением вентилей инвертора в средней части нулевой паузы между Соседними импульсами разноименных полупериодов выходного напряжения, а при переходе тока нагрузки через ноль на интервале паузы между соседними импульсами кривой выходного напряжения формируют другой дополнительный импульс управления переключением вентилей инвертора в момент окончания этой паузы.

   SU ...1144178