SU788297A1 - Устройство дл запирани тиристоров - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к силовой преобразовательной технике, а именно к устройствам запирани  тиристоров с параллельной емкостной коммутацией , и может использоватьс  в реверсивных и нереверсивных импульсных преобразовател х посто нного тока и в автономных инверторах. Известно устройство запирани  тиристора импульсного преобразовател  посто нного тока, содержащее отдельный источник питани , трансформатор, коммутирующий конденсатор, дроссель, управл емый и неуправл емый вентили. Дл  запирани  главного тиристора преобразовател  последовательно с ним включена вторична  обмотка трансформатора запирающего устройства Д1. В этом устройстве при питании коммутирующего конленсатора; от источника питани  низковольтного преобразовател  не представл етс  возможным оптимально использовать реактивную мощность конденсатора. Дл  согласовани  напр жени  питани  преобразовател  с рабочим напр жением коммутирующего конденсатора необходим отдельный источник питани . Это вызывает усложнение схемы, а, например, в устройствах , питаемых от аккумул торов, вообще не может быть использовано. Известен также преобразователь дл  аккумул торных транспортных средств, где дл  увеличени  надежности запирани  главного тиристора коммутирующий конденсатор зар жаетс  при помощи трансформатора на напр жение , превышающее напр жение источника питани . При запирании главного тиристора конденсатор подключаетс  непосредственно к запираемо1«1у тиристору , и через конденсатор проходит ток, равный току нагрузки 2. За счет высокого напр жени  конденсатора его энерги  передаетс  в нагрузку, что с точки зрени  запирани  главного тиристора  вл етс  бес-полезным . В результате увеличиваютс  габариты и стоимость конденсаторов. Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  устройство , имеющее подключенную параллельно запираемому главному тиристору цепь из последовательно соединенных вспомогательного тиристора и вторичной обмотки коммутирующего трансформатора , первична  обмотка которого через тиристор гашени  и комьтутирующий конденсатор св зана с источнике питани  и запираемым тиристором. Импульс гашени  снимаетс  со вторичной обмотки трансформатора. Это устройство может быть использовано дл  запирани  нескольких тиристоров, работающих в разных цеп х з.

Однако зар д конденсатора происходит от источника питани  через последовательно соединенные тиристор гашени  и первичную обмотку трансформатора . Максимальное напр жение на конденсаторе может превышать напр жение источника питани  не более, чем в 1,8-1,9 раза. При использовании таких устройств в низковольтных преобразовател х невозможно оптимально использовать реактивную мощность коммутирующего конденсатора, так как из-за технологических трудностей при напр жени х ниже 150-200 В удельна  энерги  конденсатора с понижением рабочего напр жени  падает. Необходимо использовать конденсаторы большой емкости. Таким образом, устройство имеет малую надежность запирани  тиристоров и большие массогабаритные показатели. В этом устройстве ток перемагничивани  вторичной обмотки трансформатора должен быть меньше тока удержани  вспомогательного тиристора. Так как ток удержани  тиристоров обычно не нормируетс , имеет сильный разброс по отдельным приборам и при изменении температуры , то это приводит к низкой надежности запирани  вспомогательного тиристора, что вызывает большие трудности реализации известной схемы Кроме того,.при гашении главного тиристора одновременно с повышением напр жени  на конденсаторе намагничиваетс  сердечник трансформатора. Насыщение сердечника происходит в то врем , когда напр жение на конденсаторе достигает уровн  источника Питани . Скорость нарастани  напр жени  на конденсаторе пр мо пропорциональна току нагрузки, а скорость Нс1магничивани  сердечника зависит от приложенного напр жени , равного разнице между напр жением источника питани  и напр жением конденсатора. Увеличение тока нагрузки приводит к более быстрому зар ду конденсатора и более медленному намагничиванию средечника Таким образом, совпадение моментов времени, когда напр жение на конденсаторе достигает уровн  напр жени  источника питани , а сердечник достигает насыщени , возможно при определенном токе нагрузки. При изменении сопротивлени  нагрузки пронсходит сбой работы схемы. Это ограничивает область использовани  преобразовател  с таким устройством запирани  тиристоров . Преобразователь имеет ограничение и по изменению коэффициента заполнени , так как нет возможности

уменьшить длительность импульса тока в нагрузке ниже значени , определ емого временем зар да коммутирующего конденсатора.

Цель изобретени  - повышение надежности запирани  тиристоров в низковольтных преобразовател х, улучшение массо-габаритных показателей и расширение диапазона изменени  нагрузки и регулировани .

Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  запирани  тиристоров , содержащее i подключенную параллельно запираемому тиристору цепь из последовательно соединенных вспомогательного тиристора и обмотки коммутирующего трансформатора, коммутирующи конденсатор и источник питани , снабжено реверсивным переключателем, через который коммутирующий конденсатор подключен ко вторичной обмотке трансформатора.

В качестве реверсивного переключател  может быть использован мост на yпpaвл e «x вентил х, в диагональ переменного тока которого включен дрос ;;ель, последовательно с которым включен коммутирующий конденсатор, а диагональ посто нного тока подключена ко вторичной обмотке трансформатора .

Дл  надежного запирани  вспомогательного тиЕ истора устройство снабжено управл емым прерывателем, подключенным последовательно к отпайке первичной обмотки трансформатора и соединенными последовательно неуправл емым вентилем и дополнительной обмоткой трансформатора, конец которой соединен последовательно с началом первичной обмотки, при этом неуправл емый вентиль подключен к источнику питани  втречно.

Кроме того, дл  расширени  диапазона регулировани  и нагрузки устройство снабжено соединенными последовательно перезар дным дросселем и управл емым вентилем, подключенными ко вторичной обмотке трансформатора, который снабжен вторичной дополнительной обмоткой, включенной согласно последовательно с первичной обмоткой трансформатора.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 принципиальна  схема варианта осуществлени  устройства; на фиг. 3 возможна  модификаци  реверсивного переключател J на фиг.4 и 5 - диаграммы токов и напр жени  устройства.

Запирающее устройство 1 используетс  дл  запирани  тиристора 2 импульсного преобразовател  3 посто нного тока и тиристоров 4-6 инвертора 7. Запирающее устройство 1 содержит коммутирующий трансформатор 8 коммутируюишй конденсатор 9, подсоединенный через реверсивный переключатель 10 ко вторичной обмотке 11 транформатора . Трансформатор 8 имеет первичную обмотку из двух частей 12 и 1 дополнительные обмотки 14 - 16. Цепь из первичной обмотки трансформатора 8 и последовательно соединенным вспомогательным тиристором 17 параллельно подключена к запираемому тиристору 2. Дополнительна  обмотка 16 последовательно соединена с ка;кдым из вспомогательных тиристоров 18 - 20. Эти цепи параллельно подключены соответственно к запираемым тиристорам 4-6 инвертора 7. Реверсивный переключатель 10 (фиг. 2) выполнен в виде моста из переключающих тиристоров 21 - 24, в диагональ переменного тока которого включена цепь из коммутирующего конденсатора 9 и последовательного дроссел  25, а диагональ посто нного тока содержит последовательную цепь из перезар дного тиристора 26 и перезар дного дроссел  27.

Запирающее устройство 1 содержит также зар дный тиристор 28, источник 29 питани , управл емый прерыватель в виде транзистора 30 и неуправл емый вентиль 31. Транзистор 30, отпайка 12 первичной обмотки и источник 29 питани  образуют контур перевода намагничивающего тока. Дополнительна  обмотка 14 трансформатора, неуправл емый вентиль 31, подключенный к источнику 29 питани  встречно, образуют контур гашени  намагничивающего тока.

Преобразователь 3 посто нного тока 3 имеет нагрузку 32 и обратный диод 33. Реверсивный переключатель 10 (фиг. 3) выполнен на двух управл емых вентил х 34 и 35, катод и анод которых общей точкой подключены к последовательной цепи из конденсатора 9 и дроссел  25, другой конец цепи соединен со средним выводом вторичной обмотки 11. Начало и конец вторичной обмотки 11 соединены соответственно с анодом вентил  34 и катодом вентил  35.

Принцип работы устройства (при условии, что коммутирующий конденсатор разр жен) заключаетс  в следующем.

Подачей управл ющих импульсов на тиристоры 28, 21 и 24 начинаетс  подготовительный цикл работы устройства (интервал времени Д1 на фиг. 4 и 5). Конденсатор 9 зар жаетс  по цеп м; 29-12-13-15-28-29 и 11-21-25-9-24-11 . Дополнительна  обмотка 15 служит дл  уменьшени  передаточного отношени  трансформатора 8, чтобы повышение напр жени  на конденсаторе при колебательном зар де не превышало нужного уровн . Когда ток колебательного зар да уменьшитс  до нул , открывают транзистор 30, и к тиристору 28 прикладываетс  обратное напр жение . Соотношение количества витков обмоток 12 и 11 выбирают такиг

чтобы напр жение на трансформаторе при открытом транзисторе 30 было бы несколько ниже уровн  напр жени  на конденсаторе. Поэтому через транзистор 30 проходит только, намагничивающий ток трансформатора 8. После восстановлени  запирающих свойств тиристора 28 закрывают транзистор 30, и ток намагничивани  переходит в контур гашени : 14-31-29-14. Так как напр жение на трансформаторе 8 измен О ет знак, то начинаетс  размагничивание сердечника трансформатора током обмотки 14 по цепи:29-31-14-29. Источник питани  имеет емкость достаточную , чтобы повышение напр жени 

5 на нем во врем  размагничивани  сердечника не превышало допустимого. Размагничиванием сердечника подготовительный цикл оканчиваетс .

Дл  подачи запиранлдего импульса, например, на тиристор 2 импульсного

0 преобразовател  3 посто нного тока импульсами управлени  открывают тиристоры 22, 23 и 17. Из тиристора 2 ток коммутирует в тиристор 17 (начало рабочего цикла в интервале i.t2 на

5 фиг. 4 и 5). Во врем  коммутации напр хсение конденсатора 9 прикладываетс  к дросселю 25. По окончании коммутации напр жение конденсатора 9 через трансформатор В прикладываетс  к

0 тиристору 2 в обратном направлении, и последний запираетс . Конденсатор 9 разр жаетс  током нагрузки преобразовател  3 по цеп м:9-25-22-11-23-9 и 17-32-29-12-13-17. После разр да

5 конденсатора 9 начинаетс  его, зар д в обратном направлении по тем же цеп м . Когда напр жение на конденсаторе 9 станет равным напр жению источника 29 питани , отнесенного к обмотке 11 трансформатора 8, начнетс  ком0 мутаци  тока из тиристора 17 в обратный диод 33 преобразовател  3. В процессе коммутации ток дроссел  25 уменьшаетс  до нул , а запасенна  в нем энерги  переходит в конденсатор

5 9. Так как в процессе коммутации контур тока охватывает и источник питани , то в конденсатор 9 поступает энерги  и от этого источника. Таким образом, происходит дозар д коммути0 рующего конденсатора в функции тока нагрузки. Когда токи конденсатора 9 и тиристора 17 уменьшатс  до нул , отпирают транзистор 30, и тиристор 17 запираетс . После восстановлени 

5 запирающих свойств тиристора 17 транзистор 30 закрывают, и намагничивающий ток трансформатора 8 переходит в контур гашени :14-31-29-14 и уменьшаетс  до нул . На этом один рабочий цикл запирающего устройства заканчи0 ваетс , и устройство сразу же готово дл  подачи нового запирающего импульса (следующий рабочий цикл) через любые вспомогательные тиристоры 17-20 без перезар да конденсатора между

Claims (3)

1.Глазенко Т.Д. и др. Полупроводниковые преобразователи в электроприводах посто нного тока. М., Энерги , 1973, с. 66, рис. 2 и 176.

2.Патент ОНА 3667021, кл. Н 02 Р 5/16, 1972.

3. Патент ФРГ 2062193, кл. Н 02 М 1/08, 1975.