SU1480050A1 - Способ управлени двухконтурным узлом принудительной коммутации автономного инвертора напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  использовани  в автономных инверторах напр жени  электровозов переменного тока, получающих питание от однофазной контактной сети. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности работы коммутирующих тиристоров при токах нагрузки, близких к холостому току. Способ управлени  двухконтурным узлом принудительной коммутации состоит в том, что в заданный момент коммутации формируют и подают импульс управлени  на коммутирующие тиристоры первого по очередности перезар да коммутирующего контура, с задержкой длительностью 2/3 полупериода коммутационного процесса формируют и подают импульс управлени  на коммутирующие тиристоры второго по очередности перезар да контура. Формирование и подача импульсов управлени  на первые и вторые зар дные тиристоры поочередно с задержкой на врем  восстановлени  коммутирующих свойств коммутирующих тиристоров позвол ет повысить надежность их работы. 5 ил.

Description

(21)41 15720/24-07

(22)08.09.87

(46) 15.05,89. Бюл. № 18 (71) Научно-исследовательский, про- ектно-конструкторский и технологический институт комплектного электропривода

.(72) Г.II. Коваливкер (53) 621.316.727(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР N 1173498, Кл. Н 02 М 1/08, 1985.

Авторское свидетельство СССР г 1302406, кл. Н 02 М 1/08, 1985.

Авторское свидетельство СССР № 985921, кл. Н 02 М 1/08, 1982.

.(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХКОНТУРНЫМ УЗЛОМ ПРИНУДИТЕЛЬНОЙ КОММУТАЦИИ АВТОНОМНОГО ИНВЕРТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

(57)Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  использовани  в автономных инверторах напр жени  электроводов переменного тока,

1

Изобретение относитс  к электро-, технике и может быть использовано в автономных инверторах напр жени  электровозов переменного тока, получающих питание от однофазной контактной сети.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности работы коммутирующих тиристоров при токах нагрузки, близких к холостому ходу.

На фиг.1 показана диаграмма импульсов , формируемых согласно предполучающих питание от однофазной контактной сети. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности работы коммутирующих тиристоров при токах нагрузки , близких к холостому току. Способ управлени  двухконтурным узлом принудительной коммутации состоит в том, что в заданный момент коммутации формируют и подают импульс управлени  на коммутирующие тиристоры первого по очередности перезар да Коммутирующего контура, с задержкой длительностью 2/3 полупериода коммутационного процесса формируют и подают импульс управлени  на коммутирующие тиристоры второго по очередности перезар да контура. Формирование и подача импульсов управлени  на первые и вторые зар дные тиристоры поочередно с задержкой на врем  восстановлени  коммутирующих свойств коммутирующих тиристоров позвол ет повысить надежность их работы. 5 ил.

&

с

латаемому способу управлени ; на фиг. 2 - структура блока системы управлени  устройства принудительной коммутации (УПК), позвол юща  реализовать предлагаемый способ управлени ; на фиг. 3 - структура силовых цепей устройства дл  реализации предлагаемого способа управлени ; на фиг, 4 - диаграммы токов и напр жений , по сн ющие электромагнитные процессы при управлении УПК; на фиг.5 - диаграмма импульсов управлени , по- .  сн юща  работу устройства управлени  узлом принудительной коммутации.

Ј

00

о

о

О1

о

314

Устройство (фиг. 3) согласно предлагаемому способу управлени  состоит из автономного инвертора напр жени  (ЛИП) 1, выполненного в виде источ- пика 2 питани , трехфазных главных, обратных, распределительных тиристор ных мостов 3-20 (цифрами 3, 4, 9, 10 15, 16 обозначены главные тиристоры, цифрами 7, 8, 13, 14, 19, 20- обрат ные тиристоры и цифрами 5, 6, 11, 12 17, 18 - распределительные тиристоры ) , подсоединенных соответствующими выводами к шинам источника 2 питани  и к выводам трехфазной нагрузки 21- 23, коммутирующих диодов 24, 25, подсоединенных к шинам источника 2 питани  и УПК, выполненного в виде дополнительного источника 26 питани  диодов 27, 28 св зи, подсоединенных к дополнительному источнику 26 питани  и к выводам коммутирующих тиристоров 29, 30, зар дных тиристоров 31, 32, подсоединенных к источнику 26 питани , коммутирующих тиристоров 33, 34, подсоединенных к диодам 27, 28 св зи, двух коммутирующих LC-це- пей 35-38, подсоединенных к выводам коммутирующих тиристоров 29 и 30 и 33, 34, ограничительных тиристоров 39, 40, подсоединенных к источнику 26 питани  и к выводам LC-цепей 35- 38, разделительного диода 41, подсоединенного к выводам LC-цепсй, зар дных тиристоров 42, 43, включенных последовательно с зар дными резисторами- 4 А|, ..45 и подсоединенных к вы- подам источника 26 питани  и раздели д1льного диода 41, двух первичных ..обмоток 46, 47 коммутирующего транс- форматора, подсоединенных через разр дные диоды 48, 49 к выводам диодов 27, 28 св зи и распределительных тиристоров 5, 6, 11, 12, 17, 18; возвратных диодов 50-53, подсоединенных к вторичной обмотке коммутирующего трансформатора 54 и к выводам диодов 27, 28,блока 55 системы управлени , подсоединенного входами к источнику задающего напр жени  И g и выходами к выводам управлени  тиристоров. Блок 55 системы управлени  (фиг. 2) состоит из регул тора 56 частоты, подсоединенного в двух каналах к усилител м-формировател м 57 импуль- сов, одновибраторов 58-61, подсоединенных к выходам 57, усилителей-формирователей 62-65, подсоединенных к выходам одновибраторов 58-61 и в

04

каждом канале управлени  к электродам управлени  тиристоров 29, 33, 40, 31, 43, 34, 30, 39, 32, 42.

Устройство согласно предлагаемому способу работает следующим образом ,

В момент времени 1 (см. фиг. 1) формируют импульс управлени  (I) коммутирующими тиристорами первой 1,С- цепи, в момент времени 2 формируют сдвинутый во времени импульс II управлени  коммутирующими тиристорами второй LC-цепи, в момент времени 3 формируют импульс управлени  III ограничительными тиристорами, по длительности равный половине полупериода собственной частоты колебательного контура, образованного LC-цеп - ми, в момент времени 4 формируют со сдвигом во времени импульс IV дл  включени  первого зар дного тиристор-; и со сдвигом во времени, равным 4-5, формируют в момент времени 5 импульс управлени  V дл  включени  второго зар дного тиристора. В очередном моменте коммутации формируют ту же последовательность импульсов (интервал времени 6-10), но при этом мен ют очередность следовани  импульсов I и II.

Предположим, что в исходном состо нии коммутирующие конденсаторы 35 и 37 зар жены пол рностью напр жени , указанной на фиг. 3 и 4, до напр жени  источника 26 питани  и па интервале времени 0-1 включены тиристоры 3, 15, 10 преобразовател  1. В момент времени 1 выключают тиристор 15 преобразовател  1, дл  чего включают распределительный тиристор 17 и коммутирующий тиристор 29. При этом конденсатор 35 первой LC- цепи перезар жаетс  по контуру 35, 36, 41, 17, 15, 24, 29, вытесн етс  ток нагрузки из тиристора 15. В момент выключени  15 ток нагрузки замыкаетс  по цепи 2, 24, 29, 35, 36, 41, 17, 23, 22, 10, 2, а избыточный ток перезар да конденсатора 35 замыкаетс  по цепи: 35, 36, 41, 48, 29, 35, в результате чего к выключенному тиристору 15 прикладываетс  обратное напр жение первичной обмотки коммутирующего трансформатора 46, равное по величине напр жению, необходимому дл  восстановлени  вентильных свойств, выключаемых тиристоров преобразовател  1 .

В момент времени 2 включаетс  коммутирующий тиристор 33 и ток нагрузки переводитс  из первой LC-це- пи 35, 36 во вторую LC-цепь 37, 38. При этом избыточный ток перезар да конденсатора 37 замыкаетс  по цепи: 37, 38, 46, 48, 33. В момент времени 21 согласно фиг. 4 конденсатор первой LC-цепи заканчивает перезар д и тиристор 29 выключаетс  током обратного восстановлени  по цепи: + 35, 29, 48, 46, 41, 36, 35.

При этом согласно фиг. 4, поскольку разр дный диод 48 открыт, к выклю- ченному тиристору 29 прикладываетс  обратное напр жение перезар дившегос  конденсатора 35. Коммутирующий конденсатор тер ет часть первоначально запасенной энергии, вследствие чего по окончании перезар да напр жение на нем меньше на величину ЛИ, равную

,т /1 -7/2S-.

UCo(l - е ) меньше исходного напр жени  (см. фиг. 4а). В момент времени 3.1 избыточный ток перезар да конденсатора 37 становитс  равен току нагрузки, вследствие чего разр дный диод 48 выключаетс  и к коммутирую-- щему тиристору 29 первой по очередности перезар да LC-цепи прикладыва- етс  пр мое напр жение, равное dU, по цепи: 26, 27, 29, 35, 36, 47, 49, 28, 26 (см. фиг. 4 Б ). При этом на интервале времени 3.1-3.2 конденсатор 37 дозар жаетс  спадающим током нагрузки и в случае, если напр жение на нем достигнет напр жени  источника 26, так как в момент времени 3 (см. фиг. 1) на ограничительный тиристор 40 подан импульс управлени , коммути- рующий тиристор выключитс  и ток нагрузки замкнетс  по цепи: 2,24, 27, 26, 40, 38, 17, 23, 22, 10, 2. Напр жение на коммутирующем конденсаторе 37 ограничитс  на уровне источ- ника 26 питани  (см. фиг. 3 «), вследствие чего к коммутирующему тиристору 33 второй LC-цепи приложитс  обратное напр жение, приблизительно равное нулю.

Таким образом, существенно ухудшаютс  услови  восстановлени  вентильных свойств коммутирующих тиристоров второй LC-цепи. Кепи входное напр жение инвертора IIа, меньше, чем на- пр жение источника U t, в момент равенства избыточного тока перезар да коммутирующего конденсатора току нагрузки выключаютс  коммутирующие

диоды 24 и 25, вследствие чего ток нагрузки сразу спадает (на фиг. 4 показан пунктирной линией) и конденсатор- 37 без включени  ограничительных тиристоров дозар жаетс  до напр жени , приблизительно равного Uc . Таким образом, возможны токи нагрузки (в режиме, близком к холостому ходу), когда напр жение на коммутирующем конденсаторе меньше, чем напр жение источника 26 питани  (см. фиг. 4а кривую U3i5 показанную пунктирной линией), вследствие чего разр дный диод 48 выключитс , из-за чего отсутствует цепь дл  выключени  тиристора 33.

Согласно предлагаемому способу (см. фиг. 1) дл  более надежного выключени  коммутирующих тиристоров второй по очередности перезар да LC-цепи в момент времени 4 подают импульс управлени  на зар дный тиристор первой LC-цепи, т.е. на тиристор 31 (см. фиг. 3). При этом поскольку U зт U Э5 на величину, равную 4 U, возникает контур дл  выключени  тиристора 33: 37, 33, 27, 31, 35, 36, 41, 38, вследствие чего к тиристору 33 прикладываетс  обратное напр жение , равное разности напр жений коммутирующих конденсаторов (см. фиг. 4 б , крива  ). С интервалом времени 4-5, равным времени восстановлени  вертикальных свойств коммутирующих тиристоров, на второй зар дный тиристор (согласно предлагаемому способу, см. фиг. 1) первой по очередности перезар да LC-цепи (35, 36) подаетс  импульс управлени  (т.е„ на тиристор 43), вследствие чего конденсатор 35 зар жаетс  по цепи: 26, 31, 35, 36, 45, 43, 26.

Поскольку в цепь зар дных тиристоров 42, 43 включены тиристоры 44, 45, конденсатор первой LC-цепи 35 зар жаетс  до напр жени , незначи тельно превышающего напр жение источника 26 питани  (см. кривую I3SJ фиг. 4 а). При очередной коммутации тиристоров преобразовател  1 чередованием импульсов управлени  I и II мен етс  очередность перезар да LC- цепей.

Нужно отметить, что в режиме холостого хода напр жение на коммутирующем конденсаторе второй LC-цепи всегда больше, чем на конденсаторе первой LC-цепи, вследствие чего

включение зар дных тиристоров со сдвигом более надежно позвол ет восстанавливать вентильные свойства коммутирующих тиристоров.

Блок 55 работает следующим образом .

На вход регул тора 56 частоты подаетс  сигнал задани  выходной частоты преобразовател . С выхода регул тора 56 последовательность сдвинутых во времени пр моугольных импульсов, равных по длительности полупериоду выходного напр жени  АЙН, поступает на вход распределител  импульсов в первом и втором каналах управлени . По задним фронтам упом нутых импульсов (см. фиг. 5) усилители-формирователи 57 формирую импульсы, поступающие на включение коммутирующих тиристоров первых по очередности перезар да LC-цепей, по задним фронтам импульсов +ил, +UB, +UC, -U, -UB, -Uс одновибраторы 58-61 формируют импульсы управлени  равные по длительности интервалам времени 1-2, 1-3, 1-4, 1-5.

По задним фронтам импульсов управлени , сформированных одновибра- торами, усилители-формирователи 62- 65 согласно диаграмме фиг. 5 формируют импульсы управлени  определенней длительности, необходимые дл  включени  тиристоров УПК согласно предлагаемому способу.

Таким образом, при всех режимах работы УПК управление по предлагаемому способу позвол ет надежно восстанавливать вентильные свойства комутирующих тиристоров.

Claims (1)

1. Формула изобретени

   Способ управлени  двухконтурным узлом принудительной коммутации автономного инвертора напр жени , выполненным в виде цепочки, состо щей из двух последовательно соединенных

   0

   5

   0

   5

   0

   5

   0

   5

   через разделительный диод LC-цепей, подсоединенных своими выводами в диагональ тиристорного моста, подключенного через разделительные диоды к отдельному источнику зар дного напр жени  четырех зар дных и двух ограничительных тиристоров, подключенных к упом нутому источнику и к выводам LC-цепей, заключающийс  в том, что в каждом полупериоде выходного напр жени  автономного инвертора задают моменты коммутации, в эти моменты формируют и подают импульсы управлени  на соответствующие коммутирующие тиристоры первого по оче- редно сти перезар да контура, с задержкой длительностью две третьих полупериода коммутационного процесса формируют и подают импульсы управлени  на соответствующие коммутирующие тиристоры второго по очередности перезар да контура, с задержкой не менее полупериода коммутационного процесса формируют и подают импульс управлени  на ограничительный тиристор второго по очередности перезар да контура, с задержкой от момента включени  второго контура длительностью , превышающей подупериод коммутационного процесса, формируют и подают импульсы управлени  на соответствующие первые зар дные тиристоры и в очередной момент коммутации мен ют очередность перезар да контуров, о тличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности работы коммутирующих тиристоров при токах нагрузки, близких к холостому ходу, с задержкой, равной по длительности времени восстановлени  вентильных свойств коммутирующих тиристоров, формируют и подают импульсы управлени  на соответствующие вторые зар дные тиристоры, причем длительность импульсов управлени  первыми зар дными тиристорами превышает указанный интервал задержки на включение вторых зар дных тиристоров.

   // /// IV

   О// i2 t3

   id i5 t6 Фиг f

   pu2.2

   {7 te

   t9 tfO

   О 1

   w ; -

   Редактор О. Спесивых

   Составитель С. Лазунов

   Техред Л.Сердюкова Корректор Э.Лончакова

   Заказ 2553/52

   Тираж 647

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   vn

   I

   -u

   -ГУ -4S

   -in

   ..

   -f

   -См

   -

   Подписное