SU930570A1 - Способ управлени тиристорным преобразователем @ -фазного переменного напр жени и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Description

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в устройствах Ьромышлен— ной электроники аля решения задач стабилизации, регулирования, симметрирования и коммутации переменных токов и напряжений. *

Известны способы управления тиристорным преобразователем И-фазного пе ременного напряжения и устройства ддя реализации этих способов [1J и [2] · Основными недостатками указанных технических решений являются, с одной стороны, высокий уровень помех, генерируемых в сеть узлом искусственной коммутации, и связанное с этим снижение ка-¹⁵ чествв энергии, потребляемой от сети, а с другой стороны - накопление излишней энергии в цепях искусственной коммутации, приводящее к росту потерь и завышению напряжений на элементах, и связанное с этим снижение КГЩ устройства и повышение его установленной мощности.

Наиболее близким к предложенному является способ управления тиристорным преобразователем h-фазного переменного напряжения, согласно которому искусственную коммутацию отключаемой группы тиристоров производят при включении вводимой в работу группы тиристоров, а также устройство, реализующее этот способ, содержащее h-фазный трансформатор , средний вывод каждой из первичных обмоток которого соединен с соответствующим входным выводом, а каждый из двух крайних выводов подключен к соответствующему выводу переменного тока соответствующего выпрямительного моста, выводы постоянного тока каждого из которых защу нти рое ан ы тиристорами, аноды и катоды которых соединены коммутирующими цепочками из последовательно, соединенных дросселя и конденсатора, каждая из вторичных обмоток трансформатора включена между входным и выходным выводами, и блок управления, каждый из выходов которого соединен с управляю

030570 4 шим электродом соответствующего тиристора [3].

В данном техническом устройстве происходит поочередное включение тиристоров. В момент включения одного из тиристоров 5 начинается коммутация тока в другом тиристоре. Процесс коммутации длится определенное время В течение этого промежутка времени оба диодных выпрямительных моста оказываются одновременно но замкнутыми накоротко (один - включенным тиристором, другой - за счет протекания импульса тока коммутации через все диоды моста одновременно). Это приводит к режиму короткого замыкания си- 15 лового трансформатора, в результате чего потребляемый устройством ток от сети резко нарастает, а в индуктивностях рассеяния и коммутирующем дросселе накапливаются излишки энергии. По окончании ?о процесса коммутации, когда ток импульса коммутации спадает, один из диодных мосстов размыкается, а излишек энергии, накопленной в индуктивностях рассеяния и . коммутирующем дросселе, поступает в 25 коммутирующие конденсаторы, приводя к росту напряжения на элементах устройства. В результате описанных кратковременных режимов короткого замыкания трансформатора потребляемый: ус тройств ом ток от сети содержит импульсы с частотой коммутации, сильно снижающие качество энергии на входе.

Целью изобретения является уменьшение степени влияния устройства на пита- _3J ющую сеть и повышение за счет этого коэффициента мощности устройства, а также снижение перенапряжений на его элементах и уменьшение за счет этого их установленной мощности (масса, габариты, _А стоимость). Достижение цели возможно путем устранения режимов кратковременного короткого замыкания силового трансформатора.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включение вводимой в работу группы тиристоров осуществляют с задержкой времени относительно начала искусственной коммутации отключаемой группы тиристоров, а в устройстве в качестве элементов выпрямительных мостов применены тиристоры, управляющие электроды которых соединены выходом блока управления через блок задержки, врезультате чего выпрямительные мосты, через которые осуществляется замыкание каждой из двух групп выводов первичных обмоток силового трансформатора, стано вятся управляемыми, включение каждого из этих мостов происходит с задержкой на время относительно момента включения тиристора, замыкающего этот мост. В результате этого, в процессе коммутации одновременно не возникают состояния короткого замыкания обоих выпрямительных мостов, а режим кратковременного короткого замыкания силового трансформатора не имеют место.

Наличие блока задержки не оказывает качественного влияния на перезаряд коммутирующих конденсаторов и процессы коммутации тиристоров, замыкающих выходы выпрямительных мостов. Блок задержки в системе управления тиристорами! непосредственно влияет на длительность режимов короткого замыкания силового трансформатора, а выбор тиристоров в качестве элементов выпрямительных мостов обеспечивает возможность этого влияния. Соответствующий выбор длительности задержки позволяет устранить режимы короткого замыкания силового трансформатора.

На фиг. 1 приведена схема устройства, реализующего предложенный способ; на фиг. 2 - опоры импульсов управления тиристорами выпрямительных мостов ( U^h Цд ) и тиристорами, шунтирующими эти мосты ( Щ и 11¾ ); на фиг. 3 эпюры напряжений питающей сети и нагрузки; на фиг. 4 - схема выполнения устройства^вариант, на фиг. 5-го же, вариант.

Устройство состоя? из И -фазного трансформатора 1, двух тиристорных выпрямительных мостов 2,3, двух тиристоров 4,5, двух конденсаторов 6, 7 и двух формирующих цепи коммутации дросселей 8,9 блока управления 10 и блока задержки 11.

Устройство (фиг. 1)работает следующим образом.

Тиристоры 4, 5 включаются поочередно через регулируемые промежутки времени. При этом включение каждого из тиристоров 4, 5 производится периодически, через равные отрезки времени, опре- деляемые частотой коммутации . Тиристоры кажцрго из выпрямительных мостов 2, 3 включаются одновременно, но поочередно. Тиристоры выпрямительных мостов 2, 3 работают синхронно с тиристорами 4,5 но со сдвигом на интервал . Когда включены тиристоры выпрямительного моста 2 и тиристор 4, оказывается замкнутым, левая группа крайних выводов первич5 930570 ных обмоток трансформатора 1, а концен^· саторы 6, 7 оказываются'заряженными в полярности (фиг. 1). При включении тиристора 5 к тиристору 4 прикладывается обратное напряжение от конденсаторов 6, $ и он выключается. После выключения тиристора 4 конденсаторы 6, 7 перезаряжаются через тиристоры выпрямительного моста 2, дроссели 8, 9 и тиристор 5. Импульс тока перезаряда поддерживает в от— Γ0 крытом состоянии все тиристоры выпрями-, тельного, моста 2. Это длится в течение промежутка времени -fc_K. К концу этого промежутка, из-за снижения тока перезаряда коммутирующих конденсаторов < до определенного уровня , в проводящем состоянии оказываются лишь два тиристора выпрямительного моста 2 (один в анодной и один в катодной группе). В результате этого левая группа крайних выводов первичных обмоток трансформатора 1 размыкается. В этот момент включаются тиристоры выпрямительного моста 3 и оказывается замкнутой правая группа крайних выводов первичных обмоток транс 2S форматора 1. После перезаряда конденсаторов 6, 7 они оказываются заряженньн ми в полярности, обратной той, которая указана на фиг. 1, и подготовленными к коммутации тока в тиристоре 5. Коммутация тиристора 5 происходит аналогично и начинается включением тиристора 4. Таким образом, замыкание каждой из групп крайних выводов первичных обмоток трансформатора 1 происходит поочередно, а одновременное замыкание обоих групп, , т.е. короткое замыкание силового трансформатора, исключается. Очередность включения тиристоров поясняется эпюрами импульсов управления, поступающими на управляющие электроды тиристоров (фиг. 2).

ts

В результате периодического переключения первичных обмоток трансформатора 1 на его вторичных обмотках наводится периодически инвертированные напряжения, частота инвертирования которых определяется частотой коммутации, а промежутки времени, через которые происходит инвертирование, ок взываются регулируемыми . Эти напряжения складывают-, ся с напряжениями питающей сети. На нагрузку подается сумма напряжения сета и напряжений, действующих на вторичных обмотках трансформатора. Регулирование напряжения на нагрузке осуществляется путем изменения промежутков времени, через которые происходит инвертирование

SO

55, напряжений на вторичных обмотках трансформатора, связанное с изменением промежутков времени, через которые поочередно включаются тиристоры 4, 5< Глуби- . на регулирования зависит от коэффициента трансформации трансформа тер а.

Возможно и другое выпо^шение устройства, например по схеме, представленной на фиг. 4. Такое устройство эквива _; лентно предложенному. В нем выпрямительные диодные мосты 2, 3 дополнены тиристорами 12, 13 и 14, 15, которые включаются последовательно с выходами катодных и анодных групп выпрямительных диодных мостов 2, 3 соответственно. Управляющие электроды этих тиристоров соединены со схемой управления через блок задержки. Включение тиристоров 12-15 в известное устройство позволяет включать выпрямительные мосты с определенной задержкой во времени после включения шунтирующих их тиристоров.

Устройство (фиг. 4) работает аналогично предложенному. Его преимуществом является меньшее количество тиристоров в схеме, что упрощает схему управления». Однако большее число вентилей, включенных последовательно, несколько снижает КЦД устройства по сравнению с предложенным.

Вариант схемы усройства.в котором также можно реализовать предложенный способ, приведен на фиг. 5. Это устройство содержит силовую цепь, включающую демпфирующие дроссели 16 и диодно-тиристорные ключи 17, включенные последовательно между входными и выходными выводами, к которым подключается сеть питания и нагрузка соответственно, диодный выпрямительный мост 18, выход которого зашунтирован тиристором 19, а входы которого соединены с выходными зажимами регулятора, цепь коммутации, включающую распределительные диоды 2022, коммутирующий тиристор 23, зарядный тиристор 24, коммутирующую цепочку, состоящую из последовательно соединенных коммутирующего·дросселя 25 и коммутирующего конденсатора 26, блок управления 27 и блок задержки 28.

Диоцно-^гиристорные ключи 17 включаются одновременно. При этом циоднотирис горные ключи 17 и тиристор 19, шунтирующий диодный мост 18, включаются поочередно через регулируемые промежутки времени. Включение диодно-тиристорных ключей 17, так как и шунтирующего тиристора 19, производится периодически через равные отрезки времени, опре930570 деляемые частотой коммутации . Зарядный тиристор 24 включается синхронно с тиристорами диодно-тиристорных ключей 17, но с опережением во времени на определенный интервал. Коммутирующий тирис— 5 тор 23 включается одновременно с шунтирующим тиристором 19. При включении коммутирующего тиристора 29 осуществляется принудительная коммутация тиристоров диодно-тиристорных Ключей 17, Это »0 происходит за счет протекания импульса тока коммутации через тиристор 23, распределительные диоды 20-22,’ циодно—тиристорных ключей 17, диодный мост 18, шунтирующий тиристор 19 и коммутирую- 15 Шую цепочку из дросселя 25 и конденсатора 26, предварительно заряженного до полярности (указанной без скобок на фиг. 5). Процесс коммутации длится время -Ьк , соответствующее времени выклю-20 чения тиристоров, по истечению которого продолжается перезаряд конденсатора 26 до полярности (указанной в скобках на фиг. 5), по цепи, включающей один из распределительных диодов 20-22, пита- 25 юшую сеть, демпфирующие дроссели, силовые диоды диодно-тиристорных ключей 17, диоды выпрямительного моста 18 и шунтирующий тиристор 19. После окончания перезаряда все силовые, тиристоры диод- 30 но-ти рис торных ключей 17 выключаются. |При включении зарядного тиристора 24 Iосуществляется принудительная коммутация шунтирующего тиристора 23. Это про- исходит за счет протекания импульса то- 35 ка коммутации через все диоды выпрямительного моста 18 одновременно, зарядный тиристор 24 и коммутирующую цепочку из дросселя 25 и конденсатора 26, предварительно заряженного до полярности40 (указанной в скобках на фиг. 5). Этот ^процесс также длится время , по истечению которого продолжается заряд конденсатора 26 до полярности (указанной без скобок на фиг, 5). Спустя время 45 задержки £-¾ после включения зарядного тиристора 9 включаются ди одно-тирис горные ключи, через которые нагрузка подключается к сети питания, а в цепь заряда конденсатора 26 через выпрямитель— ₅₀ ный мост - 18 дополнительно подается энергия. ^s

При включении ди одно—тиристорных ключей. 17 нагрузка подключается к питающей сети, а при их отключении она отключается от сети и шунтируется через диодный мост 18 включающимся тиристором 19. В результате таких переключе— ний, происходящих периодически, с частотой коммутации, а также путем регулирования относительной длительности включенного состояния диодно—тиристорных ключей 17, производится регулирование· переменных напряжений на выходе устройства.

Использование изобретения позволяет снизить массо-габаритные показатели элементов коммутирующей цепочки в 1,2. 1,5 раза, а амплитуды импульсов напр5^> жений на вентилях в 1,1-1,3 раза. При этом происходит повышение КПД регулятора за счет снижения уровня энергии, циркулирующей в цепи коммутации, при коммутации одного и того же тока в силовой цепи.

Claims (3)

1.Авторское свиаете/ьство СССР № 342247, кл. Н 02 Р 3/1в, 1971.

2.Авторское сшаетельство СССР N. 393736, кл. е05 Р 5/ОО, 1971.

3.Авторское свидетельство СССР М 318137, кл. Н 02 Р 13/1, 1971.

Фкг. /

U,i

П

futiUtaM )i «99

L5

К

5

V

hl

t

is