SU1251262A1 - Тиристорный реверсивный преобразователь с искусственной коммутацией - Google Patents

Abstract

Изобретейие относитс  к электротехнике и может быть использовано в реверсивных преобразовател х с искусственной коммутацией. Цель изобретени  повышение надежности. Ти- ристорный реверсивный преобразователь с искусственной коммутацией содержит встречно-параллельно соединенные группы силовых транзисторов 1-6. Тиристоры 1,3 и 5, образуют каг тодную группу, а тиристоры 2,4 и 6 - анодную группу. Трехфазный диодный мост 8 и группы силовых тиристоров 1-6 через согласующий трансформатор «) т .12 .0 .А. 17 re to СЛ ./ г -j 4 .5 .6 Ю О) to 2ff

Description

7 подключены к питающей сети. Между вьтодами посто нного тока тиристор- ных групп включены коммутирующие дроссели 10 и II. Обща  точка соединени  дросселей 10, II и нулевой вы вод вторичных обмоток согласующего трансформатора образуют выводы дл  подключени  цепи нагрузки 9. К общей точке соединени  дросселей 10 и 11 через встречно-параллельно соеди неиные коммутирующие тиристоры 12 и 13 подключены катодами коммутирую щий тиристор 14 и разделительный диод 15, а через коммутирующий конденсатор 16 - аноды разделительного

f

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к многофазным реверсивным преобразовател м с искусственной коммутацией тиристоров, получающим разнообразное применение в качестве управл емых выпр мителей, преобразователей частоты, инверторов напр жени  и др,

Цель изобретени  - повышение надежности ,

На фиг.1 изображена принципиальна  схема силовой части и блок-схема цепей управлени  предлагаемого преобразовател ,- на фиг.2 - диаграммы напр жений, токов и управл ющих импульсов , иллюстрирующие работу силовой части преобразовател  в установившемс  режиме,

Силова  часть преобразовател  содержит встречно-параллельно соединенные группы (комплекты) силовых тиристоров 1-6, причем тиристоры 1,3 и 5 образуют катодную группу, а ти- ристоры 2,4 И 6 образуют анодную группу, Ъьгооды переменного тока указанных групп тиристорой подключены к входным вьгоодам дл  подключени  трехфазной сети, например, через согласующий трансформатор 7, к которым также подключен выводами переменного тока трехфазньпЧ диодный мост 8, К нулевому вьшоду (нулю вторичных обмоток трансформатора) одним выводом подключена цепь нагрузки 9,

251262

диода 19 и коммутирующего тиристора 18 и катод коммутирующего тиристора 17, Аноды диода 15 и тиристора 17 соединены с катодами тиристоров 1-5, Катод тиристора 18 соединен с анодной группой диодов моста 8. Введение в устройство коммутации коммутирующего тиристора 18 и разделительных диодов 15 и 19 позвол ет расширить функциональные возможности силовой схемы благодар  тому, что дроссели 10 и 11 совмещают функции токоогра- ничивающих и коммутирующих элементов, Этим достигаетс  поставленна  цель, 2 ил.

Коммутирующие дросели 10 и 11, соединенные последовательно, включены между вьтодами посто нного тока ти-, ристорных групп, при этом цепь нагрузки другим своим вьтодом соединена со средней точкой указанных дросселей , к которым также с помощью встречно-параллельно соединенных коммутирующих тиристоров 12 и 13 подключены катодами коммутирующий тиристор 14, который своим анодом соединен с положительным выводом диодного моста, разделительный диод 15, который своим анодом соединен с выводом посто нного тока катодной группы силовых тиристоров , а также одним выводом коммутирующий конденсатор 16, Другим выводом конденсатор соединен с разноименными вьгоодами коммутирующих тиристоров 17 и 18, а также с анодом (Разделительного диода 19, который своим катодом подключен к средней точке дросселей. Коммутирующий тиристор 17 анодом соединен с анодом :разделительногр диода 15, а коммутирующий тиристор 18 катодом соединен с отрицательным вьшодом диодного моста.

Блок управлени  включает в себ 

фазосдБИгаюЩее устройство 20, подключенное выходом к распределителю 21 управл ющих импульсов дл  силовых тиристоров , Общий выход распределител  соединен с одним из входов логической части 22, второй вход которой

подключен к выходу датчика 23 напр жени  тока нагрузки.

На фиг.2 прин ты следующие обозначени : и, i - напр жение и ток к-го элемента схемы; , U - Uvi4 у1й управл ющие импульсы дл  тиристоров 1-6, 12 - 14, 17 и 18 соответственно.

Преобразователь работает следующи образом,

Работу устройства рас -.мотрим на примера управлени  преобразователем по способу двухкратного включени  каждого тиристора на период сетевого напр жени . Согласно данному спо- собу одно включение тиристора на периоде происходит с искусственной коммутацией (ИК), а другое включение целесообразно производить с естественной коммутацией (ЕК). Дл  иллюст- рации служат временные диаграммы на фиг.2, которые представлены дл  случаев положительных (фиг.2 а) и отрицательных (фиг.26) значений вьтр м- ленного напр жени  и тока. При этом полагаетс , что при положительном направлении тока в работе наход тс  тиристоры катодной группы 1, 3 и 5, а при отрицательном направлении тока - тиристоры анодной группы 2,4 и 6.

Алгоритм подачи управл ющих импульсов на силовые тиристоры при положительном токе следующий: тиристор 1(4) - ИК - тиристор 5(2) ЕК - тирис тор 3(6) ИК - тиристор 1(4) ЕК - тиристор 5(2) - Ж - тиристор 3(6) ЕК- тиристор 1(4). Здесь номера, указанные в скобках, соответствуют тиристорам на провод щей ток группы. Дан- алгоритм обеспечиваетс  работой распределител  21 импульсов, датчика 23 направлени  тока и логической частью 22.

Пусть на виекоммутационном HHtep- вале ток нагрузки протекает по цепи: тиристор 1, дроссель 10, цепь 9 и трансформатор 7. Конденсатор 16 на предществующем интервале коммутации был бы подключен к вторичной обмотке трансформатора с помощью диодного моста 8 и коммутирующих тиристоров 14, 18 и потому зар жен до уровн , превьшающего амплитуду междуфазного напр жени  с пол рностью, указанной без скобок. При этом все диоды и тиристоры устройства искусственной коммутации оказьшаютс  запертыми. В начале искусственной коммутации тока из фазы с тиристором 1 в фазу, с тиристором 5 с помощью блока 21 производитс  сн тие импульсов управлени 

с тиристоров 1,4 и подача импульсов на тиристоры 5,2. Одновременно с этим блок 22 обеспечивает подачу управл ющих импульсов на коммутирующие тиристоры 12 и 17, За этим следует вспомогательный перезар д конденсатора 16 по цепи: конденсатор 16 тиристор 12, дроссель 10, тиристор 17. К началу обратного колебательного перезар да конденсатора по команде датчика 23 блоком 22 будет подан управл ющий импульс на тиристор

14,Тогда обратный рабочий перезар д конденсатора будет происходить по двум параллельным контурам: конденсатор 16, диод 19, дроссель 10, диод

15,а также конденсатор 16, диод 19, дроссель 10, тиристор 1, диод моста 8, тиристор 14.

В момент, когда пр мой ток тиристора 1 сравниваетс  с обратным током перезар да конденсатора, тиристор 1 будет выключен и к нему так же, как и к тиристорам 12 и 17 до конца перезар да будет прикладыватьс  обратное восстанавливающее напр жение. После выключени  тиристора 1 ток вы-, ход щей из работы фазы замыкаетс  по цепи: диод моста 8, тиристор 14, конденсатор 16, диод 19, цепь нагрузки 9, трансформатор 7,

Под воздействием напр жени  на конденсаторе ток нагрузки начнет переходить в цепь встуцающей в работу фазы с элементами: цепь нагрузки 9, трансформатор 7, тиристор 5, дроссель 10.

Коммутаци  заверщитс , когда ток выход щей из работы фазы снизитс  до нул . После вьщержки времени, не- обходимой дл  надежного запирани  выключеншлх тиристоров, могут быть . поданы импульсы управлени  на тиристоры 14 и 18. При этом будет обеспечена возможность доразр да коммутирующего конденсатора вновь до начального уровн , и устройство искусственной коммутации вернетс  в исходное состо ние.

Во врем  коммутации не исключена возможность кратковременного перекрыти  в работе двух силовых тирис- торов коммутирующих фаз наход щихс  в разных группах. На рассмотренном

51251

интервале коммутации это может вызвать протекание тока из фазы с боль- .шим напр жением, тиристор , дроссели 10 и 11, тиристор 2, 8 фазу с меньшим напр жением. Однако развитию 5 этого тока в предложенной схеме преп тствует индуктивность дросселей 10 и 11.

Если ток нагрузки на последующем внекоммутационном интервале изменит знак, как это показано на фиг.2 пунктирной кривой ig , он будет иметь возможность замыкатьс  по цепи: цепь нагрузки 9, дроссель II, тиристор 2, трансформатор 7,

В дальнейшем протекание искусственных коммутаций в катодной группе тиристоров будет происходить аналогично . В свою очередь естественные коммутации будут происходить так же, как и в обычных схемах тиристорных выпр мителей.

Регулирование и реверс преобразовател  могут быть обеспечены путем изменени  фазы управл ющих импульсов с помощью блока 20.

Работу преобразовател  при отрицательных значени х вьтр мленного напр жени  и ток-а и.плюстрируют диаграммы на фиг.26. Алгоритм подачи управл ющих импульсов на силовые тиристоры в данном случае будут следующим тиристор 4(1) ЕК- тиристор 2(5) - ИК - тиристор 6(3) ЕК - тиристор 4(1 ИК - тиристор 2(5) - ЕК - тиристор 6(3) ИК - тиристор 4(1)- Изменитс  также алгоритм управлени  коммутирующими тиристорами с помощью блока 22. Пусть на внекоммутационном интерва-

ле ток нагрузки протекает по цепи; цепь нагрузки 9, дроссель 1), тиристор 2, трансформатор 7, При этом пол рность начального напр жени  на конденсаторе так же, как и в рассмот реном примере, указана без скобок. В начале искусственной коммутации тока из фазы с тиристором 2 в фазу с тиристором 6 с помощью блока 21 производитс  сн тие импульсов управлени  с тиристоров 2,5 и подача импульсов на тиристоры 6,3. Одновременно с этим блок 22 обеспечит подачу управл ющих импульсов на коммутирующие тиристоры 12 и 17, За этим следует вспомогательный перезар д конденсато ра 16 по цепи: конденсатор 16, тиристор 12, дроссель 10, тиристор 17. К началу обратного перераз да по ко

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

2626

манде датчика 23 блоком 22 будут поданы управл ющие импульсы на тиристоры 13 и 18. При этом обратный рабочий перезар д конденсатора будет Происходить по двум параллельньм контурам: конденсатор 16, диод 19, дроссель 10, диод 15, а также конденсатор 16, тиристор 18, диод моста 8, тиристор 2, дроссель II, тиристор 13. В момент, когда пр мой ток тиристора 2 сравн етс  с обратным током перезар да конденсатора, тиристор 2 бу- Дет выключен и к нему так же, как и к тиристорам 12 и 17 до конца перезар да будет прикладьшатьс  обратное восстанавливающее напр жение. После выключени  тиристора 2 ток выход щей из работы фазы замыкаетс  по цепи: цепь нагрузки 9, тиристор 13, кон- денсатор 16, тиристор 18, диод моста 8, трансформатор 7. Под воздействием напр жени  на конденсаторе, пол рность которого к этому моменту будет оп ть указанной без скобок, ток нагрузки начнет переходить в цепь вступающей в работу фазы с элементами: цепь нагрузки 9, дроссель II, тиристор 6, трансформатор 7.

Коммутаци  завершитс , когда ток выход щей из работы фазы снизитс  до нул . После выдержки времени, необходимой дл  надежного запирани  .выключенных тиристоров, включаютс  тиристоры 14 и 18, после чего конденсатор будет дозар жен вновь до начального уровн , а устройство искусственной коммутации вернетс  в исходное состо ние.

При этом возможность кратковременного перекрыти  в работе тиристоров 2 и 3 не приведет к развитию значительного тока в уравнительном контуре благодар  наличию дросселей 10 и П.

Если на последующем внекоммутационном интервале ток нагрузки изменит знак, дл  его протекани  может служить цепь: цепь нагрузки 9, трансформатор 7, тиристор 3, дроссель 10. В дальнейшем искусственные коммута;- ции в анодной грзгапе силовых тиристоров будут происходить аналогично. Протекание же естественных коммутаций будет осуществл тьс , как и в обычных схемах тиристорных выпр мителей .

Предложенное техническое решение обеспечивает повышение надежнсэсти

двухкомплектного реверсивного преобразовател  без существенного усложнени  его силовой части и цепей управлени . Это достигаетс  путем расширени  функциональных возможностей элементов силовой схемы, а именно благодар  тому, что дроссели 10 и 11 совмещают функции токоограничивающих и коммутирующих элементов.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Тиристорный реверсивный преобразователь с искусственной коммутацией, содержащий трехфазные катодную и анодную группы силовых тиристоров, трехфазный диодный мост, устройство искусственной коммутации,включающее конденсатор, два дроссел  и четыре

   коммутирующих тиристора, блок управлени  тиристорами и цепь нагрузки, причем выводы переменного тока указанных групп тиристоров и диодного моста соединены с входными вьшодами дл  подключени  фаз источника питающего напр жени , отличающийс   тем, что, с целью повышени  надежности , в устройство искусственной коммутации дополнительно введены п тый коммутирующий тиристор и два разделительных диода, причем дроссели соединены в последовательную цепь, включенную между выводами посто нно- го тока тиристорных групп, к общей точке соединени  дросселей через первые два встречно-параллельно соединенных коммутирующих тиристора- подключены катодами третий коммутирующий тиристор, анодами соединенный с положительным выводом диодного моста, первый разделительный диод, анодом соединенный с вьшодом посто нного тока катодной, группы силовых тиристоров , один вьшод коммутирующего конденсатора , другим выводом соединенного с разноименными выводами четвертого и п того коммутирующих тиристоров и анодом второго разделительного

   диода, катодом подключенного к общей точке соединени  дросселей, четвертый коммутирующий тиристор анодом соединен с анодом первого разделительного диода, п тый коммутирующий

   тиристор катодом соединен с отрица- тельным выводом диодного моста, а цепь нагрузки включена между общей. точкой соединени  дросселей и нулев ым входным вьшодом.

   .2

   Редактор М. Бандура

   Составитель Л. Устинкина

   Техред О.Гортвай Корректор А. Обручар

   Заказ 4423/55Тираж 631Подписное

   ВНИНПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб. д.4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4