SU1359873A1 - Преобразователь - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к преобразовательной технике. Целью  вл етс  повьшение надежности преобразовател . Устройство содержит мост основных вентилей 1-6 и групповые коммутирующие вентили 7-10. Индивидуальные коммутирующие вентили 11-16 соединены по схеме моста. Дл  ограничени  тока внутреннего короткого замыкани  между разноименными электродами вентилей 7-10 включены дроссели 17, 18. 1 з.п.ф-лы, 5 ил. IB с- € (Л С /« 16 гг ш А -о в С Ч) со СП СО СХ) vj 00 20 3 Ux-//f

Description

Изобретение относитс  к силовой преобразовательной технике, в частности к преобразовател м со звеном посто нного тока и искусственной коммутацией вентилей, используемым в качестве источников гарантированного питани  потребителей переменного ток от ИСТОЧН1ЖОВ питани  посто нного тока , например аккумул торной батареи, и, наоборот, дл  зар да этой батареи от сети переменного тока. В первом случае преобразователь работает в инверторном, во втором - в вьшр ми- тельном режиме. Кроме того, преобразователь целесообразно использовать дл  питани  регулируем ых электродвигателей переменного тока, а также дл  компенсации реактивной мощности потребителей энергии сети переменног тока, источником питани  которой  вл етс  синхронный генератор.

Целью изобретени   вл етс  повьше ние надежности преобразовател .

На фиг.1 приведена силова  схема преобразовател ; на фиг.2, 3 - то же ее модификации; на фиг.4 - кривые напр жений; на фиг.5 - пример вьтолне- ни  системы управлени  вентил ми.

Преобразователь (фиг.1) содержит мост основных вентилей 1-6, групповы коммутирующие вентили 7-10, причем перва  пара последовательно включенных вентилей 7, 8 подключена между входными силовыми вьшодами преобразовател , а втора  пара аналогично соединенных вентилей 9-10 - между шинам моста вентилей 1-6. Индивидуальные коммутирующие вентили 11-16 соединены по схеме моста, вьюодами переменного тока подключенного к выходным вьшо- дам моста основных вентилей I - 6 .Дл  ограничени  тока внутреннего короткого замыкани  между разноименными электродами вентилей 8, 9 и 7, 10 включены дроссели 17, 18 соответственно. Коммутирующий конденсатор 19 включен между точкой соединени  вентилей 8, 9 и 7, 10 и точкой объединени  выводов посто нного тока моста коммутирующих вентилей 11-16. Управление вентил ми 1-16 осуществл ют с помощью блока 20 управлени .

В модификации преобразовател  (фиг.2) введены дополнительные групповые коммутирующие вентили 21-24, причем вентили 21, 22 соедин ют в соответствующей пол рности одну правую обкладку коммутирующего конденсато

5

ра I8 с соответствующим выводом посто нного тока моста индив1вдуальных коммутирующих вентилей 11 - 16. Между вьшодами посто нного тока вентилей И - 16 и шинами питани  моста основных вентилей 1-6 могут включатьс  обратные вентили 23, 24.

В другой модификации (фиг.З) источник питани  преобразовател  должен выполн тьс  со средней точкой, котора  через групповые коммутирующие вентили 25, 26 в провод щем и непровод щем направлени х соответст- 5 венно подключена к одной (левой) обкладке коммутирующего конденсатора 19 и через аналогично включенные вентили 27, 28 (служащие дл  улучшени  формы кривой напр жени  преобразовател ) - к другой (правой) обкладке конденсатора 19. Дроссели 29-34, включенные последовательно в цепи каждого вентил  1-6 (так же, как и дроссели 17, 18 на фиг.1), служат дл  ограничени  тока внутреннего короткого замыкани  и перезар да коммутирующего конденсатора при малом токе нагрузки.

Система управлени  (фиг.5) включает в себ  последовательно включенные задающий генератор 35 и распредег литель 36 импульсов, выполненный по пересчетной схеме. К выходам распределител  36 импульсов подключены формирователи 37 импульсов, выполненные , например, в виде одновибраторов, и одновибраторы 38 с управл ющими входами, выходы которых св заны с управл ющими входами соответствующих вентилей через формирователи 39 импульсов . Управл ющие входы одновибраторов 38 через последовательно включенные нуль-орган 40 и выпр митель 41 подключены к обкладкам коммутирующего конденсатора 19. В нуль-органе 40 вырабатьшаетс  сигнал, равный разности напр жени  U (с конденсатора 19) и напр жени  задани 

Прин тые на фиг.4 обозначени :

0

5

0

5

50

и.., и

- потенциал точки А относид - л тельно потенциала условной средней

точки источника питани  при.номинальной нагрузке и при перегрузке; U-,g - напр жение на коммутирующем конденса- 55 торе 19; Ug - напр жение на вентиле, обратном запираемому.

Рассмотрим работу преобразовател  показанного на фиг.1, в инверторном i

режиме при индуктивно-активной нагрузке с cos cf О,55.

Пусть Б системе установилс  стационарный периодический процесс и в момент , предшествующий моменту t (фиг.4)5 ток нагрузки провод т вентили 1, 2, 3, конденсатор 19 зар жен до напр жени  этом 2Ug-7 Uj.p Ug, где Ug- - напр жение на шинах звена (батареи) посто нного тока, положительно зар жена права  обкладка конденсатора. В момент t с помощью системы 20 управлени  подают отпирающие г-гмиульсы на вентили 7 к 11. Вследствие этого вентиль I оказьшаетс  под напр жением конденса™ тора i 9 за вычетом напр жени  U . и падени  напр жени  на дросселе 17, а вентиль 4 - только под напр жением конденсатора. Вентиль 1 обесточиваетс  и начинаетс  восстановление его вентильных свойств, Конденсатор 19 разр жаетс  и перезар жаетс  током нагрузки - током фазы А,

Величина емкости конденсатора и напр жение на нем выбирают такими, что к моментз снижени  напр жени  на конденсаторе до П;- Ug + U, при данной величине тока нагрузки вентильные свойства запираемого вентил  1 восстанавливаютс , где и., - напр жение запаса (U 10-50 В)

При перезар де конденсатора током нагрузки до напр жени  (U) U;.. по- дают отпирающий импульс на вентиль 12, а вентиль 7 запираетс  по цени j2-19-7-18-2-12. Потенциал точки А становитс  равным по абсолютной величине , но противофазным по знаку потенциалу этой же точки в момент, непосредственно предшествующий моменту tp. Ток фазы А нагрузки, ранее протекавший по цепи конденсатора 19 и вентил  11, начинает протекать по цепи вентилей 11-12, разгрзгака  тем самым вентиль 2, На вентиль 4 может быть подан отпирающий импульс. Вентиль 4 начинает работать в дежурном режиме .

Вентиль 4 начинает проводить ток фазы А после того, как будет израсходована энерги  магнитного пол , накопленна  нагрузкой этой фазы. Процесс запирани  вентил  2 начинаетс  с подачи отпирающих импульсов на вентили 8 и 12, Дальнейша  работа преобразовател  происходит аналогична рассмотренному вьше.

При питании потребителей, требующих большой перегрузочной способности , целесообразно дополн ть схему (фиг.1) еще двум  групповыми коммутирующими вентил ми - 9 и 10. В этом случае энерги , накопленна  в конденсаторе 19, при коммутации полностью используетс  дл  восстановлени  вентильных свойств запираемого вентил . Дл  этого после начала коммутации и снижени  Uj. до U 7 U + Uj подают отпирающий импульс на тот из групповых коммутируюг дсс вентилей, который противофазен ранее включенному групповому вентилю. Например, при запирании вентил  1 в моментJ. соответствующий названной велА-гчиие Uj-., подают отпирающий иьшульс на вентиль 9, Благодар  этому на запираемом вентиле снова увелич1сваетс  обратное напр жение (на величину Up + U.,) . Одновременно запт-граетс  вентиль 7, Задержка подачи отпирающего импульса на вентиль 9 относительно вентил  7 определ етс  одновибратором 38} на управл емый вход которого подаетс  сигнал от нуль органа 40, производ щего сравнение заданного напр жени  U ,, конденсатора 19 с фактическим его напр жением Up, предварительно Бьшр мленным с помощью выпр мител  41 (фиг.5).

Коммутационна  способность преобразовател  значительно увеличиваетс 

Да.г1ьнейша   работа преобразовател  происходит аналогично рассмотренному

rfa фиг.2 приведена модификаци  преобразовател , которьм благодар 

наличию вентилей 21-24 может работать при выбранной форме кривой напр жени  и при нагрузке с cos ,55, поскольку крива  его напр жени  становитс  инвариантной к характеру нагрузки . Благодар  калич1то управл емых вентилей 2, 22 вентили 7, 8 могут быть неуправл емыми. Преобразователь по фиг.2 работает аналогично преобразователю по фиг.1 с той лишь разницей, что в моменты запирани  основных вентилей отпираюш е импульсы подают на вентили 21 (22), а не 7(8); Кроме того, при подаче отпирающих импульсов на вентиль 12 (при запираНИИ вентил  1) одновременно или с некоторым запаздьгоанием, равным и.пи большим времени перезар да конденсатора 19, подают отпирающ ш иьшульс на вентиль 24, а при запирании венти-

л  четной группы подают отпирающий импульс на вентиль 23.

В другой модификации преобразовател  (фиг.З) используетс  отвод от I средней точки источника питани  шин посто нного тока, В качестве этого отвода может быть использована средн   точка, образованна  делителем

напр жени  на конденсаторах, что поз- д кривых напр жени . Кроме того, сниже- вол ет еще больше снизить напр жение на крутизна нарастани  анодного нана вентиле, противофазном запираемому , в наиболее ответственном режиме - режиме перегрузки. Дл  этого после снижени  напр жени  на конденсаторе 19, последовавшего за включением вентил  7 (при запирании вентил  1) сначала отпирающий импульс подают на вентиль 27 и лишь потом на вентиль 9. Тем самьм импульс обратного напр жени  на запираемом вентиле и, соответ- ственно, на противофазном ему вентиле в ходе одной коммутации возникает не один (крива  1), не два (крива  UJ,), а три раза.

Дроссели 29 - 34, включенные в ветви мостовой,схемы (фиг.З),могут быть включены аналогично и на схемах фиг.1 и 2. И, наоборот, вместо дросселей 29 - 34 или в дополнение к ним в схему фиг.3 могут быть включены дроссели 17, 18.

В предлагаемом устройстве повьш1е- ние надежности достигаетс  подключением цепи из двух групповых коммутирующих вентилей между шинами посто нного тока в обратном направлении по отношению к напр жению на упом нутых шинах; подключением второй цепи из двух последовательно соединенных вентилей между шинами посто нного тока преобразовател  согласно с напр жением на упом нутых шинах; дополнением системы зшравлени  преобразовател  блоком управлени  этими вентил ми , включающим в себ  узел задержки подачи управл ющих импульсов, к входу которого подключен выход введенного датчика напр жени  коммутирующего конденсатора или датчика тока нагрузки .

Выполнение перечисленных меропри тий позвол ет снизить максимальное : : напр жение на основных вентил х, крутизну спада тока в запираемом йенти- ле и, как следствие, врем , требуемое дл  восстановлени  вентильной прочности запираемого вентил , а также уменьшить содержание высших гарионических в кривой напр жени  коммутирующего конденсатора. Снижение до нул  Бремени между очередными коммутаци ми (отпадает необходимость пре- доставл .ть врем  рл  восстановлени  вентильной прочности упом нутых групповых коммутирующих вентилей) расшир ет возможности по формированию

пр жени  на вентил х. Повьштение коммутационной (перегрузочной) способности преобразовател  также повышает его надежность.

Снижение максимального напр жени  на вентил х позвол ет выполн ть преобразователь на вентил х более низко- го класса по напр жению, что создает

предпосылки дл  применени  вентилей с меньшей величиной времени восстановлени  вентильной прочности, которое функционально св зано с их классом по напр жению.

Ф о р м ула изобретени 

Claims (2)

1. Преобразователь, содержащий основные вентили, соединенные по мостовой схеме, индивидуальные коммутирующие вентили, подсоединенные к ветв м мостовой схемы и объединенные в анодную и катодную группы, обш;ие точки которых соединены с первой обкладкой коммутирующего конденсатора, втора  обкладка которого подключена к средней точке первой цепи из двух соединенных последовательно групповых коммутирующих вентилей, подключенной между шинами посто нного тока преобразовател , а также систему управлени , обеспечивающую одновременную подачу отпирающих импульсов на очередной индивидуальньй и соответствующий групповой коммутирующие вентили , отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности путем снижени  напр жени  на основных вентил х, цепь групповых комму- . тирующих вентилей подключена в обратном направлении по отношению к напр жению на шинах.

2. Преобразователь по п.1, о т - 5дличающийс  тем, что он снабжен второй цепью из двух последовательно соединенных групповых вентилей , включенной между шинами посто нного тока преобразовател  сог7 1359873

ласно с напр жением на этих шинах, а равл ющих импульсов, к входу которого система управлени  дополнена.блоком - подключен выход введенного датчика управлени  этими вентил ми, включаю- напр жени  коммутирующего конденса- щим в себ  узел задержки подачи уп- тора или тока нагрузки.

Ги

rff

.А

-о

е

-O V.

с

-о

1

JZ

qOus.2

I

Фиг.

к 6ентилю7

К8ецтилю$ 33 I

(/с (от W

К SeHfTJujyc Ю

К 8eHmujjHf8 -

К (рармиробател м импупьа)8 оентилеи 1-6, п-16

Фиг. 5

Составитель Г.Мыцык Редактор А.Маковска  Техред М.Дидык Корректор А.Т ско

Заказ 6161/54 Тираж 659Подписное

ВНИШШ Государственного комитета СССР

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

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