SU919029A1 - Преобразователь п-фазного переменного напр жени в переменное - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в устройствах промьшшенной электроники дл  решени  задач стабилизации, регулировани , симметрировани  и коммут ции переменных токов и напр жений. Известны трехфазные устройства дл  регулировани  и коммутации переменных токов, содержащие схему уп равлени , силовые вентильные ключи переменного тока, через которые нагрузка подключаетс  к сети питани , диодный выпр мительный мост, выходн зажимы которого замкнуты шунтирующим тиристором, а входные подключены к выходу регул тора, и коммутирующую цепочку, состо щую из последовательно соединенных коммутирующи дроссел  и конденсатора, котора  че рез распределительные диоды подключаетс  к сип оным тиристорам и 2 Недостатком указанных устройств  вл етс  протекание импульса тока коммутации одновременно по всем трем распределительным диодам, что при водит к завышению установленной мощности элементов коммутирующей цепочки . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  преобразователь л-фазного переменного напр жени  в переменное, содержащий Т1 силовы ключей из встречно-параллельно соединенных диода и тиристора , каждый из которых включен последовательно между входным и выходным выводами соответствующей фазы, -П.-фаэньй шунтирукщий ключ, выполненный в виде Т1 Фазного выпр мительного моста , выводы переменного тока которого соединены с выходными выводahffl, а выводы посто нного тока зашунтированы тиристором, -п распределительных вентилей, аноды которых соединены между собой, а катоды каждого из которых соединены с катрдом тиристора силового ключа соответствующей фазы. узел коммутации, содержащий цепочку из последовательно соединенных дроссел  и конденсатора, включенную между общей точкой анодов распределительных вентилей и анодной группой выпр мительного моста, зар дный тири тор, анод которого соединен с катодной группой выпр мительного моста, а катод - с анодной группой распредели тельных вентилей, и блок управлени  2. Дл  принудительной коммутации силовых тиристоров, вход и их в состав диодно-тиристорных ключей, в таком регул т-рре путем подачи импульсов управлени  включаютс  коммутирукщий и шунтирующий тиристоры. При этом бл годар  демпфирукщему действию индук- тивностей сети сначала, в течение вр мани t|, одновременно по всем трем распределительным диодам и трем силовым диодам, вход щим в состав диод но-тнристорных ключей, и цепи, включающей выпр мит ел ьнь1й мост, шунтирующий тиристор, коммутируюшЕую цепочку и коммутирующий тиристор, проходит импульс тока коммутации, вызванный .разр дом коммутирующего конденсатора В результате этого осуществл етс  выключение силовых тиристоров. Протекание импульса тока коммутации по трем параллельным ветв м  вл етс  недостатком устройства, так как это приводит к необходимости завьш ени  установленной мощности элементов ком мутирующей цепочки, чтобы добитьс  требуемой амплитуды тока комм тации в каждой из ветвей. При снижении Ьк комгчгутации ниже коммутируемого тока импульс тока коммутации проходит уже через один из распределительных диодов и цепь, -включающуго питаюп{ую сеть силовые, диоды, вход щие в состав диодно-тиристорных ключей и выпр мительного моста, и шунтирующий его тиристор, в результате этого проис .ходит послекоммутационный зар д конденсатора . Дл  коммутации тиристора, шунтирук цего диодный выпр мительный мост, включаютс  тиристоры силовых диодно-тиристорных ключей и зар дный тиристор. При этом благодар  дем фирующему действию индуктивностей сети сначала в теченье времени tj , импульс коммутации проходит по всем диодам выпр мительного моста, осуществл   выключение шунтирукщего тиристора , затем через выпр мительный диодный мост происходит зар д комму9 94 тируюцего конденсатора. Во врем  каждой из указанных коммутаций за счет протекани  импульса тока коммутации по всем трем распределительным диодам имеет место кратковременное короткое замыкание питающей сети. Это вызывает потребление от нее импульсов тока, амплитуда которых определ етс  фазным напр жением и ограничиваетс  индуктивностью сети, что снижает коэффициент мощности и качество энергии, потребл емой устройством от источника. За счет энергии, накапливаемой при этом в индуктивност х сети, в коммутирующем конденсаторе происходит накопление излишней энергии, что приводит к завышению его установленной мощности и перенапр жени м на элементах устройства. Цель изобретени  - снижение установленной мощности элементов цепи коммутации - коммутирукщих конденсатора и дроссел , т,е, уменьшение их массогабаритных докйзателей, уменьшение степени вли ни  устройства на питалощую сеть и повьшение за счет этого его коэффициента мощности и уменьшение габаритов и веса входного фильтра , снижение потерь в вентил х цепей коммута1дии, т.е. повышение КПД и надежности. Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройстве в качестве распределительных вентштей применены тиристоры , управл кдцие электроды которых соединены с блоком управлени  через введенный блок логики, управл ющий вход которого подключен к выходам введенных п датчиков тока, каждый из которых включен в цепи тиристора силового ключа соответствующей фазы. В результате этого дл  гашени  силовых тиристоров одновременно включаютс  не все распределительные вентили, а лишь те из них, которые св заны с гор щими силовыми тиристорами . Это, с одной Стороны, приводит к сокращению шсла параллельных ветвей, по которым одновременно протекает импульс тока коммутации , и как следствие, к уменьшению требуемого дл  коммутации зар да и снижению установленной мощности элементов коммутирующей цепочки. С другой стороны, за счет того, что в гор щем состо нии наход тс , череду сь, один или два си5 ловых тиристора, количество кратковременных коротких замыканий питающей сети за цикл работы уменьшаетс , а амплитуда потребл емых при этом от сети импульсов тока снижаетс  в rS раза, В результате умень шаетс  степень вли ни  устройства на питающую сеть и повыщаетс  коэффициент мощности устройства, а также снижаютс  перенапр жени  на его элементах  э-за меньшей накачки эне гии в комму тиру юсц1й конденсатор и повьщ1аетс  надежность устройства. На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 -, эпюры импульсов , действующих на выходах блока управлени  (U и U), датчиков тока ( U.J, и 1, и Ug) и блока логики (Ug), при этом три последовательности импульсов Ug, формируемых на выходе блока логики, на эпюрах помечены цифрами в скобках, указыванадими номера распределительных тиристоров , на которые они поступают J на фиг. 3 - эпюры напр жений питающей сети (Uj) и нагрузки (Uj(). Устройство содержит силовую цепь, включающую демпфирующие дроссели 1, силовые ключи, которые составлены из встречно-параллельно соединенных диодов 2-4 и тиристоров 5-7 и включены последовательно между входными и выходными выводами , к которым подключаетс  питани  и нагрузка соответственно, ди одный выпр мительный мост 8 и тиристор 9, которые формируют трехфазны шунтирующий ключ, узел коммутации, включающий распределительные тиристоры 10-12, зар дный тиристор 13, цепочку, состо щую из последователь но соединенных дроссел  14 и сатора 15, и цепь управлени , включан цую блок 16 управлени , блок 17 логики, снабженный двум  входами, а также датчики 18-20 тока, включенные в цепи тиристоров 5-7. YcTpofiCTBO работает следующим об разом. Тиристоры 5-7 включаютс  одновр менно. При их включении нагрузка ок зываетс  подключенной к сети питани . Одновременно включаетс  зар дный тиристор 13. При этом включении происходит зар д конденсатора 15 через диодный мост 8 с пол рностью показанной на фиг. 1 без скобок. Дп  выключени  силовых тиристоров 96 к ним в обратном направлении через распределительные тиристоры 10-12 прикладываетс  запиракщее напр женче . Одновременно с этим цепь нагрузки шунтируетс  через выпр мительный мост 8 и тиристор 9, Тирис/ор 9 включаетс  одновременно с распределительными тиристорами. Включение тиристоров 5-7, так же как и тиристора 9 происходит периодически, через разные отрезки времени, определ е1 1е частотой коммутации. При этом момент включени  силовых тиристоров сдвинут относительно момента включени  щунтиругацего тиристора на регулируемый отрезок времени.. Действие датчиков 18-20 тока обеспечивает избирательную коммутацию силовых тиристоров, т.е. поступление импульса коммутаций лишь на те тиристоры, которые наход тс  в гор щем состо нии. Так как в трехфазной системе в одном направлении могут протекать токи лишь в одном или двух проводах, то в устройстве в любой момент времени оказываютс  включенными лишь тиристоры одного или двух силовых ключей. В соответствии с этим с помощью датчиков 18-20 тока и блока 17 логики обеспечиваетс  разрещение на включение одного или двух нужных распределительных тиристоров, как это показано на фиг. 2. При выключении тиристоров силовых ключей их принудительна  коммутаци  происходит за счет протекани  импульса тока коммутации через включаемые распределительные тиристоры, соответствующие им диоды 2-4, мост 8, тиристор 9 и цепочку из дроссел  14 и конденсатора 15, предварительно эар женного до пол рности, указанной без скобок на фиг, 1. Процесс коммутации длитс  врем  tn, , соответствующее времени выключени  тиристора, по истечение которого происходит поел екоммутационный зар д конденсатора 15 до пол рности, указанной в скобках на фиг. , по цепи, включающей один из распределительных тиристоров 10- 12, питающую сеть, демпфирующие дроссели I, провод щие диоды силовых ключей, диоды выпр мительного моста 8 и тиристор 9. После окончани  этого процесса участвующие в работе распределительные тиристоры выключаютс .

При включении зар дного тиристора 13 осуществл етс  принудительна  коммутаци  тиристора 9. Это происходит за счет протекани  импульса тока коммутации через все диоды выпр мительного моста 8 одновременно , зар дный тиристор 13 и цепочку из дроссел  14 и конденса гора 15, предварительно зар женноРо . до пол рности, указанной в скобках на фиг. 1, Этот процесс также длитс  -врем  t по истечение которого продолжаетс  зар д конденсатора 15 до пол рности, указанной без скобок на/фиг. 1.

Очередность включени  тиристоров по сн етс  эпюрами импульсов управлени  тиристоров, которые приведены на фиг. 2,

При включении силовых ключей нагрузка подключаетс  к питающей сети , а при их выключении она отключаетс  от сети и шунтируетс  через трехфазный шунтирующий ключ. В результате таких переключений, происход щих периодически, с частотой комутации , а также путем регулировани  относительной, длительности включенного состо ни  силовых ключей производитс  регулирование переменных напр жений на выходе устройства На фиг. 3 показаны эпюры напр жени  питающей сети (Uj,) и напр жени  на нагрузке (U), по сн ющие способ регулировани , реализуемый в регул торе .

Использование изобретени  позвол ет снизить массогабаритные показатели элементов коммутирующей цепочки в 1,3 раза, одновремеино повысить КПД устройства на 5-7% за счет снижени  потерь в вентил х цепи коммутации , а также улучшить коэффициент мощности устройства на 6-10% и снизить требовани  к входным фильтрам и повысить надежность за счет снижени  напр жени  на конденсаторе узла коммутации.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 419863, кп. G 05 F 1/16, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР № 393736, кл. G 05 F 5/00, 197.

дШИгин )f

U/9J

Щ

и.

из

и,

iis.

Я

П П

iic U,

о П П П П

П П П П П П

t

д -t

П П -t

Фиг. 2

7

Фиг.}