SU1555787A1 - Преобразователь посто нного напр жени в трехфазное переменное - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано дл  принудительного выключени  тиристоров автономного инвертора напр жени  и регулируемого выпр мител . Цель изобретени  - повышение надежности путем исключени  сквозного проключени  коммутирующих тиристоров. Устройство содержит трехфазные мосты главных и обратных тиристоров 2 - 13. Однофазный тиристорный мост 20 - 23 выходом подключен через св зывающие диоды 31, 32 к трехфазному мосту коммутирующих тиристоров 25 - 30. LC-цепи 33 - 38 подключены к тиристорам 25 - 30 и разделительным диодам 39 - 40. Коммутирующий тр-р 49 выполнен с двум  первичными обмотками 50, 51 и двум  вторичными обмотками 52, 53. Обмотки 63, 64 св зи расположены на магнитопроводах коммутирующих реакторов 33, 37 и подключены к формирователю сигналов управлени , что позвол ет независимо от величины коммутируемого тока нагрузки ограничивать напр жение на коммутирующих конденсаторах на уровне, превышающем входное напр жение. 4 ил.

Description

31

Изобретение относитс  к области преобразовательной техники и может быть, использовано дл  принудительного ,выключени  тиристоров автономного инвертора напр жени  и регулируемого выпр мител .

Цель изобретени  - повышение на- дежности путем исключени  сквозных коротких замыканий по цепи коммутирующих тиристоров.

На фиг„1 приведена принципиальна  схема преобразовател ; на фиг.2 - диаграммы импульсов управлени , по сн ющие работу преобразовател , и кри вые импульсов тока и напр жени  на коммутирующих конденсаторах; на фиг.З - функциональна  схема системы управлени ; на фиг.4 - диаграмма импульсов, формируемых в системе управлени , и кривые напр жени , поступающие с выхода обмоток св зи, расположенных на стержн х коммутирующих ре

акторов, и с выхода дифференцирующего устройства (цифровые обозначени  при сигналах соответствуют номерам элементов на фиг.З).

Преобразователь содержит силовой узел i, включающий в себ  трехфазные мосты главных (четные номера) и обратных (нечетные номера) тиристоро 2-13 и распределительных тиристоров 14-19, которые объединены между собой выводами переменного тока, образующими выходные выводы преобразовател , а выводами посто нного тока главных и обратных мостов подсоединены к шинам дл  подключени  источника питани  Устройство содержит также однофазный тиристорный мост 20-23 с фильтровым конденсатором 24 на выходе , трехфазный мост коммутирующих тиристоров 25-30, выводами посто нного тока через св зывающие диоды 31 и 32

0

5

0

5

0

5

0

соединены к соответствующим выводам коммутирующих LC-цепей и однофазного тиристорного моста 20-23. Коммутирующий трансформатор 49 с двум  первичными обмотками 50 и 51 и с двум  вторичными обмотками 52 и 53 подключен одними соответствующими выводами первичных 50 и 51 и вторичных 52 и 53 обмоток к выводам попарно-встречно соединенных возвратных диодов 54 и 55 и разр дных диодов 56 и 57, которые своими анодами и катодами подсоединены к выводам посто нного тока трехфазного моста коммутирующих тиристоров 25-30. Другие выводы первичных обмоток 50 и 51 присоединены к соответствующим LC-цеп м и к трехфазному мосту распределительных тиристоров 14-19.

Два коммутирующих диода 58 и 59 подсоединены к соответствующим выводам посто нного тока главных (2,4,6, 7,10,12) и коммутирующих (25-30) трехфазных тиристорных мостов, нагрузка 60-62 подсоединена к выводам переменного тока трехфазного моста главных тиристоров, обмотки 63 и 64 св зи расположены на магнитопроводах коммутирующих реакторов 33 и 37, система 65 управлени  подсоединена входными Выводами к обмоткам св зи и выходными выводами к управл ющим входам тиристоров 25-30, 41-46, 14-19,.47 и 48.

Система 65 управлени  состоит из двухканального регул тора 66 частоты, двухканального распределител  67 импульсов управлени , подсоединенного входами в каждом канале управлени  к выходам двухканального регул тора частоты и выходами к управл ющим входам коммутирующих тиристоров 25 и 28. В состав системы 65 вход т также одно- вибраторы 68-71, выходы которых через

подключенный к выходным выводам одно- .,, усилительно-разв зывающие элементы

фазного тиристорного моста 20-23,три коммутирующие LC-цепи 33-38, выполненные из последовательно соединенных коммутирующих реакторов 33, 35 и 37 и конденсаторов 34, 36 и 38.Коммутирующие цепи одними соответствующими выводами подключены к выводам переменного тока трехфазного моста коммутирующих тиристоров 2-30, а дру-, гими выводами - к соответствующим выводам двух последовательно включенных разделительных диодов 39 и 40. Шесть зар дных тиристоров 41-46 и два ограничительных тиристора 47 и 48 под50

55

72-76 соедин ютс  с управл ющими вх дами коммутирующих тиристоров 25-30 зар дных тиристоров 41-46, а входы с выходами 67. Выходы одновибраторо 71 соединены с одними входами двух- входовых логических элементов 2И 7 а входы - с выходами 67. Выходы 7 7 через усилительно-разв зывающие эле менты 78 соединены с управл ющими входами ограничительных тиристоров и 48. Обмотки 63 и 64 св зи соедин ны в каждом канале управлени  с диф ференцирующими узлами 79, выходы ко торых через нормирующие усилители-ф

5

72-76 соедин ютс  с управл ющими входами коммутирующих тиристоров 25-30 и зар дных тиристоров 41-46, а входы - с выходами 67. Выходы одновибраторов 71 соединены с одними входами двух- входовых логических элементов 2И 77, а входы - с выходами 67. Выходы 7 7 через усилительно-разв зывающие элементы 78 соединены с управл ющими входами ограничительных тиристоров 47 и 48. Обмотки 63 и 64 св зи соединены в каждом канале управлени  с дифференцирующими узлами 79, выходы которых через нормирующие усилители-формирователи 80 подключены к другим входам 77.

Работа преобразовател  посто нног напр жени  в трехфазное переменное напр жение заключаетс  в следующем.

Предположим, что к моменту времени tA, включены тиристоры 2, 10 и 8, ток нагрузки замыкаетс  по цеп м: плюс входного напр жени , элемен- ты 2, 60, 61 и 8, минус входного напр жени , плюс входного напр жени , элементы 10,62,61 и 8, минус входного напр жени , а конденсаторы 34, 36 и 38 зар жены к моменту вре- мени t( с пол рностью напр жени ,указанной на фиг.1 (с плюсом на правой обкладке). В момент времени t f включают коммутирующий тиристор 25 и распределительный тиристор 14. В ре- эультате этого конденсатор 34 начинает перезар жатьс  по цепи: элементы 34, 39, 40, 14, 2, 58, 25, 33 и 34, вытесн   ток нагрузки из тиристора 2.

В момент времени t, ток колебательного контура 33 и 34 становитс  равным току нагрузки, и тиристор 2 выключаетс . Ток LC-контура 35 и 36, представл ющий собой часть коммути- рующего импульса тока, превышающего коммутируемый ток нагрузки, замыкаетс  по цепи: элементы 34, 39, 40, 50, 56, 25, 33 и 34, создава  на первичной обмотке 50 коммутирующего транс- форматора 49 падение напр жени ,плюс которого прикладываетс  через распределительный тиристор 14 к катоду запираемого тиристора 2, а минус через диоды 15 и 58 - к аноду тиристора 2. При достижении ЭДС вторичной обмотки 52 коммутирующего трансформатора величины , превышающей напр жение на фильтровом конденсаторе 24, открываетс  возвратный диод 57 и ток обмот- ки 52 замыкаетс  по цепи: элементы 5.2 56, 31, 24, 32, 57 и 52. Таким образом, на врем  протекани  тока превышени  по первичной обмотке 50 к выключенному тиристору 2 прикладывает- с  обратное напр жение пр моугольной формы с амплитудой, по величине равной напр жению зар да фильтрового конденсатора 24, деленной на коэффициент трансформации коммутирующе- го трансформатора, тем самым обеспечиваетс  восстановление его вентильных свойств. Ток нагрузки выключаемой фазы 60 протекает по цепи: плюс

входного напр жени  питани , элементы 58, 25, 33, 34, 39, 40, 14, 60 61 и 8, минус питани . В момент врмени ii включаетс  коммутирующий тиристор 26 и ток нагрузки переводитс  из LC-цепи 33 и 34 в LC-цепь 35 и 36 В момент времени t} ток первой LC-цепи 33 и 34 спадает до нул , а ток превышени  второй LC-цепи замыкаетс  по цепи: элементы 36, 40, 50, 56, 26 35 и 36.

В момент времени t включают коммутирующий тиристор 27, и ток нагрузки из LC-цепи 35 и 36 переводитс  в LC-цепь 37 и 38. Ток превышени  замыкаетс  по цепи: элементы 38, 50, 56, 27, 37 и 38. В момент времени t6 (фиг.2) ток превышени  становитс  равным току нагрузки, и диод 56 выключаетс . Далее, если напр жение конденсатора 38 меныпе, чем входное напр жение питани  преобразовател  Uj, происходит дозар д конденсатора током нагрузки на интервале времени tfc - t7 до напр жени  Uj по цепи: плюс пит-ани , элементы 58, 27, 37, 38, 14, 60, 61 и 8, минус питани .

В- момент времени Ц напр жение конденсатора 38 становитс  равным входному напр жению. При этом на обратный тиристор 5 инвертора заранее подан управл ющий импульс, вследствие чего происходит коммутаци  тока из LC-цепи в нагрузку. При этом в обычных устройствах конденсатор 38 до зар жаетс  на интервале времени t7 - te спадающим током нагрузки (кривые тока и напр жени  показаны пунктирной линией) до напр жени , значительно превышающего входное напр жение по цепи: шина питани , элементы 58, 27, 37, 39, 14, 60, 61 и 8, минус питани .

По мере спадани  тока в LC-цепи ток в обратном тиристоре 5 к моменту времени tB нарастает до тока нагрузки . Напр жение на коммутирующем конденсаторе ограничиваетс  на уровне, превышающем входное напр жение АЙН. Дл  включени 4 ограничительных тиристоров 47 и 48 в момент спада тока нагрузки на сердечниках коммутирующих реакторов первой и третьей по очередности перезар да LC-цепей располагают дополнительные обмотки св зи , сигналы с которых подают в систему управлени  о Сигналы напр жени , поступающие с обмоток св зи, позвол ют выделить момент спада тока нагрузки и включать ограничительные тиристоры независимо от величины коммутируемого тока нагрузки. При этом напр жение на коммутирующих конденсаторах всегда ограничиваетс  на уровне превышающем входное напр жение АЙН, и коммутирующие тиристоры надежно восстанавливают свои вентильные свойства .

Рассмотрим этот процесс. Предположим , что в момент времени t J напр жение на конденсаторе 38 стало равно входному напр жению источника питани . При этом формируетс  импульс уп равлени  на включение тиристора 47, и когда напр жение конденсатора 38 становитс  равным напр жению 24,часть тока нагрузки замыкаетс  по цепи:

, питани , элементы 58 27, 37,

47, 24, 32, 55, 51, 39, 40, 14, 60, 61 и 8 минус питани .

Так как емкость конденсатора 24 выбираетс  много больше, чем емкость конденсатора 38, то напр жение конденсаторов 24 и 38 за счет энергии, запасенной в реакторе спадающим током нагрузки, повышаетс  незначительно и, следовательно, напр жение конденсатора 38 ограничиваетс  на уровне напр жени  конденсатора 24, величина которого поддерживаетс  на заданном уровне тириеторным стабилизатором 20-23. При этом ток нагрузки 60 замыкаетс  по цепи: элементы 60, 61, 8, 5 и 60.

В момент времени te ток в конденсаторах 38, 24 спадает и переводитс  полностью в цепь: элементы 60, 61, 8, 5   60. Так как напр жение коммутирующего конденсатора в момент спада тока нагрузки выше напр жени  .конденсатора 24, то коммутирующий тиристор 27 восстанавливает свои вентильные свойства по цепи: элементы 38, 37, 27, 31, 24, 32, 55, $1, 39, 40 и 38, распределительный тиристор 14 выключаетс  по цепи: элементы 38, 37, 27 и 58, источник 5, 14 и 38 питани .

Таким образом, при включении ограничительных тиристоров 47 и 48 в момент спада тока нагрузки напр жение на коммутирующих конденсаторах при лювой величине тока нагрузки ограничиваетс  на уровне, незначительно првышающем входное напр жение питани  и напр жение источника питани  УПК,

,

10

5

20

, 25

30

35

40

45

50

а это позвол ет надежно выключить коммутирующие и распределительные тиристоры .

В момент времени t9 открываютс  зар дные тиристоры 41 и 42 и происходит дозар д коммутирующих конденсаторов 34 и 36 по цепи: элементы 24, 41, 33, 34, 39, 40-46, -24, +24, 42, 35, 36, 40, 46 и 24. Энерги , закачиваема  спадающим током нагрузки, используетс  дл  дозар да первых двух по очередности перезар да LC-цепей.

Система управлени  согласно диаграмме импульсов (фиг.4) работает следующим образом. На вход регул тора 66 частоты подаетс  сигнал Ut задани  по выходной частоте На выходах блока

66дл  каждой фазы преобразовател  формируют соответствующие сигналы.Согласно диаграмме (фиг.4) по заднему фронту этих сигналов распределитель

67импульсов формирует импульсы, поступающие на вход тиристоров 25 и 28 и на входы четырех одновибраторов 68- 71.

Одновибраторы формируют импульсы, по длительности равные интервалам времени t, - t2, tt - t, tf - tfi, tt - t9. По задним фронтам импульсов одновибраторов 68 - 70 усилители-формирователи 72 - 76 формируют импульсы управлени , поступающие на тиристоры . В момент времени t включают коммутирующий тиристор 27, и начинаетс  процесс перезар да третьей LC- цепи, вследствие чего с обмотки 64 св зи на вход дифференцирующего узла 79 поступает сигнал, соответствующий по форме напр жению коммутирующего реактора (крива  на фиг.4). Видно, что в момент Ц, соответствующий спаду тока (фиг„2), в кривой напр жени  11 наблюдаетс  нарастание ЭДС самоиндукции. После дифференцировани  сигнала U. на выходе 79 полу- чают три импульса разной пол рности: два импульса отрицательных и один положительный . С дифференцирующего узла сигнал поступает на нормирующий усилитель-формирователь, с выхода . которого положительный импульс посту-,- пает на вход элемента 2И 77. Нормирующий усилитель-формирователь необ- 55 ходим дл  исключени  ложного сигнала на входе 77 ((крива  U на фиг.4).;).

Импульс четвертого одновибратора 71 формируетс  по длительности равным максимальному интервалу времени

17 - te и определ етс  минимальным коммутируемым током нагрузки. При совпадении импульсов на входе 77 с выхода 78 снимают сигнал на включение ограничительного тиристора 47. Отметим, что в очередной полупериод коммутации (интервал t ,, - t ) первой включаетс  LC-цепь 37 и 38,вследствие чего с обмотки св зи снимаетс  сигнал управлени  U, , поступающий на вход 79 в первом канале. Однако импульс с четвертого одновибратора 71 отсутствует, и тиристор 47 не включаетс . Таким образом, одновиб- раторы 71 формируют импульсы, разрешающие включение ограничительных тиристоров.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Преобразователь посто нного напр жени  в трехфазное переменное,содержащий три трехфазных моста главных , обратных и распределительных тиристоров, объединенных между собой выводами переменного тока, образующими выходные выводы преобразовател  а выводами посто нного тока главных и обратных трехфазных мостов, подсоединенных к шинам дл  подключени  источника питани , однофазный тирис- торный мост с фильтровым конденсатором на выходе, трехфазный мост коммутирующих тиристоров, подсоединенный выводами посто нного тока через св зывающие диоды к выходным выводам однофазного тиристорного моста, три коммутирующие LC-цепи, выполненные из последовательно соединенных коммутирующих реактора и конденсатора, подключенные одними соответствующими выводами к выводам переменного тока трехфазного моста коммутирующих тиристоров , а другими выводами - к соответствующим выводам двух последовательно включенных разделительных диодов , шесть зар дных и два ограничительных тиристора, подсоединенных к соответствующим выводам коммутирующих LC-цепей и однофазного тиристорйого моста, коммутирующий трансформатор, подключенный одними соответствующими выводами первичных и вторичных обмоток к выводам попарно-встречно соединенных возвратных и разр дных диодов , анодами и катодами подсоединенных к выводам посто нного тока трехфазного моста коммутирующих тиристо0

   5

   0

   5

   0

   5

   0

   5

   0

   5

   ров, а другими выводами первичных обмоток присоединенный к соответствующим выводам LC-цепей и трехфазного моста распределительных тиристоров, два коммутирующих диода, подсоединенных к соответствующим выводам посто нного тока главных и коммутирующих трехфазных тиристорных мостов, а также систему управлени , выполненную в виде последовательно соединенных двухканального регул тора час-. тоты, формирующего в зависимости от задани  последовательность сдвинутых во времени в каждом канале логических сигналов управлени , и двухканалъно- го распределител  импульсов управлени , в каждом канале подсоединенного к управл ющим входам коммутирующих тиристоров трехфазного моста, которые образуют с первой из LC-цепей первый по очередности перезар да LC-контур, и к входным выводам первого одновибратора , формирующего задержку 2/3Ј, а также к управл ющим входам коммутирующих тиристоров, образующих со второй из LC-цепей второй по очередности перезар да LC-контур, и к входным выводам второго одновибратора, формирующего задержку 4/ЗГ , а также к управл ющим входам коммутирующих тиристоров,образующих с третьей из LC- цепей третий по очередности перезар да LC-контур, и к входным выводам третьего одновибратора, формирующего задержку Зо, а также к управл ющим входам соответствующих зар дных тиристоров и к входным выводам четвертого одновибратора, формирующего задержку по длительности, превышающую 8/ЗС, где Ј- длительность полупериода собственной частоты перезар да упом нутых LC-контуров, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности путем исключени  сквозных коротких замыканий по цепи коммутирующих тиристоров, он снабжен обмотками св зи, размещенными на маг- нитопроводах коммутирующих реакторов первого и третьего по очередности перезар да LC-контуров, причем в каждый канал упом нутой системы управлени  дополнительно введены дифференцирующий узел, подсоединенный выводами к соответствующим обмоткам св зи, нормирующий усилигель-формирователь , подключенный своим входом к выходу дифференцирующего узла, двух- входовой логический элемент совпаде«1 ГМ г« V & % « MeM

   ,

   if 2 t3 ty ts if t7 tg -Фм. 4

   ts