SU655063A1 - Устройство дл искусственной коммутации тиристорного преобразовател - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и предназначено дл  использовани  в преобразовател х с искусственной коммутацией вентилей.

Известен преобразователь , выполненный ио мостовой схеме с двухступенчатой искусствеиной коммутацией, в которой коммутирующий конденсатор включен между нулевой точкой вентильных обмоток преобразовательного трансформатора и средней точкой цепи, состо щей из двух последовательно включенных вентилей и подключенной к зажимам цепи посто нного тока.

Недостатком устройства  вл етс  больща  мощность коммутирующего конденсатора , определ ема  наличием в контуре каждой ступени коммутации индуктивности рассе ни  и э.д.с. одной фазы трансформатора .

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению  вл етс  устройство 2, позвол ющее уменьшить мощность коммутирующего конденсатора. Это устройство реализует способ двухступенчатой емкостной коммутации в управл емом вентильном преобразователе, содержащем трансформатор, вентильные обмотки которого в каждой фазе разделены на две части , основные коммутирующие тиристоры и конденсаторы, заключающийс  в том, что на первой ступени коммутации осуществл ют одновременно коммутацию тока в одной части вентильных обмоток коммутируемых фаз, а на второй ступени - в другой части вентильных обмоток тех же коммутируемых фаз. Недостатком устройства  вл етс  больщое значение максимального напр жени  на вентил х преобразовател , равное удвоенному максимальному напр жению коммутирующего конденсатора. Это обусловлено тем, что к вентилю прикладываетс  сумма напр жений коммутирующего конденсатора и вентильных полуобмоток, причем напр жение последних также равно напр жению коммутирующего конденсатора .

Другим недостатком устройства  вл етс  завышенна  установленна  мощность коммутирующего конденсатора. При любых режимах коммутации коммутирующий конденсатор предварительно (до коммутации ) зар жаетс  до максимального напр жени , обеспечивающего устойчивость наиболее т желого реж-има коммутации, соответствующего максимальному значению выпр мленного тока и углу регулировани ,

при котором мгновенное значение ЭДС вентильных полуобмоток в контуре коммутации максимально. Избыточность напр жени  конденсатора при других более легких реЖИмах коммутации приводит к увеличению действующего значени  тока конденсатора , и, следовательно, к увеличению потерь и установленной мощности.

Целью изобретени   вл етс  снижение напр жени  на тиристорах -и уменьщение мощности коммутирующего конденсатора.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство снабжено реактором, а блок - коммутации - четырьм  коммутирующими тиристорами, включенными по мостовой схеме , в диагональ которой включен упом нутый коммутирующий конденсатор, причем средн   точка реактора, включенного между анодами основных тиристоров, соединена с катодами основных тиристоров через основной коммутирующий тиристор, а его концы - через дополнительные коммутирующие тиристоры подключены к точке соединени  катодов основных тиристоров.

На фиг. 1 показано устройство дл  коммутации двух фаз преобразовател ; на фиг. 2 - форма напр жени  в коммутирующем конденсаторе; на фиг. 3, 4 - контуры соответственно первой и второй ступеней коммутации; на фиг. 5 - устройство в трехфазной мостовой схеме преобразовател .

Рассмотрим работу устройства на примере коммутации двух фаз преобразовател .

Устройство содержит реактор 1, блок коммутации с коммутирующим конденсатором 2 и коммутирующие тиристоры 3-7 (3 - основной коммутирующий тиристор, 4-7 - дополнительные коммутирующие тиристоры). Реактор включен между коммутируемыми фазами А и В преобразовательного или сетевого трансформатора. Средн   точка реактора соединена с общей точкой основных тиристоров и основным коммутирующим тиристором 3. Коммутирующий конденсатор включен между общей точкой дополнительных коммутирующих тиристоров 4 и 5, шунтирующих основной тирИстор включаемой фазы А и общей точкой дополнительных коммутирующих тиристоров 6 и 7, щунтирующих основной тиристор включаемой фазы В.

Процесс коммутации тока из фазы А в фазу В состоит из четырех этапов.

Па первом этапе ток  з цепи основного тиристора фазы А переводитс  в цепь предварительно зар женного (пол рностью указанной без скобок) коммутирующего конденсатора, включаемую коммутирующими тиристорами 4 и 7. Врем  ( на фиг. 2) разр да конденсатора током нагрузки от исходного уровн  напр жени  f/i до О должно быть достаточным дл  восстановлени  запирающих свойств основного тиристора. Далее в течение времени коммутирующий конденсатор перезар жаетс  до напр жени  U (пол рность которого показана в скобках), превышающего напр жение на полуобмотке реактора (уровень f/2. показанный пунктиром).

На втором этапе (в интервале времени ) производитс  коммутаци  первой половины тока из фазьг А в фазу В (перва  ступень коммутации). Контур первой ступени (выделен жирной линией на фиг. 3) образуетс  при включении коммутирующего тиристора 3 и замыкаетс  по следующей цепи: коммутирующий конденсатор

2, коммутирующей тиристор 4, полуобмотка реактора, подключенна  к фазе А, коммутирующие тиристоры 3 и 7. Под действием коммутирующей ЭДС (превышени  напр жени  конденсатора над напр жением

полуобмотки реактора), котора  увеличиваетс  в процессе первой ступени коммутации (до значени  ) за счет зар да конденсатора коммутируемым током, в контуре первой ступени коммутации возпикает ток ik , увеличивающийс  от О до /d (показанный на фиг. 3 пунктиром). В контуре обмоток трансформатора по вл етс  соответствующий приведеииый ток f&

--, увеличивающийс  от О до - .

После окончани  первой ступени коммутации (в интервале времени /5-U обесточенные коммутирующие тиристоры 4 и

7 восстанавливают свои запирающие свойства , при этом в коммутируемых фазах и присоединенных к ним полуобмотках реактора протекает по половине тока нагрузки, которые суммируютс  в цепи тиристора 3

(показано сплошными стрелками иа фиг. 3).

Втора  ступень коммутации (интервал времени -1) начинаетс  включением коммутирующих тиристоров 5 и 6. При

этом образуетс  контур (выделенный жирной линией на фиг. 4), включающий в себ  коммутирующий конденсатор, коммутирующие тиристоры 5 и 3, полуобмотку реактора , присоединенную к фазе В, и коммутирующий тиристор 6.

Под действием коммутирующей ЭДС, равной превыщению напр жени  конденсатора над приведенным к полуобмотке реактора линейным напр жением, в указанном контуре возникает ток ik, (показанный на фиг. 4 пунктиром), увеличивающийс  от О до IdВ контуре вентильных обмоток при этом возникает приведенный ко всей обмотке

1

увеличивающийреактора ток г,

В конце

с  соответственно от - до

65 коммутации весь ток переходит в фазу В

и в цепь коммутирующего конденсатора. Дл  выключени  обесточенного коммутирующего тиристора 3 его анодное напр жение должно оставатьс  отрицательным в течение времени (,, достаточного дл  восстановлени , его запирающих свойств, т. е. напр жение разр жаемого током нагрузки коммутирующего конденсатора должно в течение указанного времени превышать напр жение полуобмотки реактора (f/e)- Требуемую дл  этого дополнительную энергию в конденсаторе за счет зар да его током нагрузки до начала первой ступени коммутации, задержива  включение последней. Врем  задержки ( больше времени выключени  тиристора, поскольку необ.ходимо учесть изменение мгновенных значений напр жени  коммутируемых фаз за врем  коммутации. После выключени  тиристора 3 коммутирующей конденсатор продолжает перезар жатьс  током нагрузки (в интервале tf,-/9) до исходного уровн  напр жени  (Uj), при котором включают основной тиристор фазы В. Под действием напр жени  конденсатора ток нагрузки переходит из цепи конденсатора в основной тиристор, а коммутирующие тиристоры 5 и 6 запираютс .

Максимальное напр жение на основных тиристорах в данном устройстве имеет место при максимальном напр жении на коммутирующем конденсаторе в конце первой ступени коммутации и в начале второй. В конце первой ступени коммутации к основному тиристору включаемой фазы напр жение коммутирующего тиристора прикладываетс  через открытые коммутирующие тиристоры 4 и 7, а к основному тиристору включаемой фазы прикладываетс  разность удвоенного реактором напр жени  конденсатора и собственно напр жени  конденсатора.

Аналогично в начале второй ступени коммутации к основному тиристору включаемой фазы приложено напр жение коммутирующего конденсатора через открытые коммутирующие тиристоры 5 и 6, а к основному тиристору выключаемой фазы приложена разность удвоенного напр жени  конденсатора и одинарного. Таким, образом , максимальное напр жение на основных тиристорах в данном устройстве не превышает максимального значени  напр жени  конденсатора.

На фиг. 5 приведен пример реализации устройства в мостовой схеме преобразовател . Узел искусственной коммутации состоит из трех реакторов 1, коммутирующего конденсатора 2, коммутирующих тиристоров 3-7. Средние точки реакторов, включенных между вводами переменного тока преобразовател , соединены с общими точками катодной и анодной групп основных тиристоров коммутирующими тиристорами 3. Коммутирующий конденсатор 2

включен между общей точкой коммутирующих тиристоров 4 и 5, шунтирующих основные тиристоры выключаемых фаз, и общей точкой коммутирующих тиристоров 6, 7, шунтирующих основные тиристоры включаемых фаз. Потери энергии коммутирующего конденсатора восполн ютс  зар дным источником f/заг. включаемым через тиристор. Коммутаци  каждой пары

фаз осуществл етс  в соответствиц с описанием , приведенным выше.

В данном устройстве индуктивность рассе ни  и ЭДС в контуре каждой ступени коммутации, т. е. приведенные к полуобмотке реактора индуктивность рассе ни  и ЭДС коммутируемых фаз имеют те же значени , что и в устройстве прототипа (при прочих равных услови х). Поэтому значени  емкости коммутирующих конденсаторов в обоих устройствах одинаковы. Действующее значение напр жени  на конденсаторе в описываемом устройстве меньше , чем в устройстве прототипа. Установленна  мощность коммутирующего конденсатора становитс  еще меньше при использовании в качестве основных тиристоров и коммутирующих тиристоров 3 и 5 полностью управл емых тиристоров. В этом случае, поскольку не требуетс  дополнительной энергии коммутирующего конденсатора дл  обеспечени  требуемого времени выключени  тиристоров, напр жение коммутирующего конденсатора измен етс  от значени , превышающего напр жение

полуобмотки реактора, до максимального значени , завис щего от величины тока нагрузки .

благодар  отсутствию интервалов перезар дки (3-и и ) уменьшаютс  потери в узле искусственной коммутации и улучшаютс  внешние характеристики преобразовател .

Таким образом, применение данного устройства , например, в преобразователе переменного тока в посто нный с искусственной коммутацией позвол ет понизить класс основных тиристоров преобразователей, уменьшить установленную мощность коммутирующих конденсаторов и увеличить

КПД. Кроме того, небольшой уровень напр жени  предварительного зар да позвол ет сократить мощность зар дного устройства конденсатора.

Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и  

Устройство дл  искусственной коммутации тиристорного преобразовател , содержащее блок коммутации с коммутирующим конденсатором и основным коммутирующим тиристором, отличающеес  тем, что, с целью снижени  напр жени  на основных тиристорах и уменьшени  мощности коммутирующего конденсатора, оно снабжено реактором, а блок коммутации - четырьм  коммутирующими тиристорами , включенными по мостовой схеме, в диагональ которой включен упом нутый коммутируюЩИЙ конденсатор, причем средн   точка реактора, включенного между анодами основных тиристоров, соединена с катодами основных тиристоров через основной коммутирующий тиристор, а его концы через дополнительные коммутирующие тиристоры подключены к точке соединени  катодов основных тиристоров.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 64160, кл. Н 02 М 5/45, 1945.

2.Авторское свидетельство СССР № 402999, кл. Н 02 М 5/42, 1975.

Г

1 конденсатора

т

(