Преобразователь переменного тока в постоянный

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В ПОСТОЯННЫЙ, содержащий по крайней мере одну управляемую и одну неуправляемую вентильные группы, под4 ключенные по переменному току к обощм входным вьшодам, узлы искусствен-. ной коммутации, равные количеству управляемых вентильных групп и включенные между одноименными выводами соответствующих управляемых и неуправляемых вентильных групп, а также конденсатор фильтра, подключенный к выходным вьшодам неуправляемой вентильной группы, причем каждый из узлов искусственной коммутации содержит зарядный дроссель, диод и объединенные в общую точку коммутирующий конденсатор, зарядный тиристор и коммутирующий тиристор, свободным выводом подключенный к управляемой вентильной группе встречно, отличающийся тем, что, « с целью снижения установленной мощ (Л ности путем уменьшения перенапряжений на конденсаторе фильтра, в кажс дом из узлов искусственной коммутации свободный вывод зарядного тиристора подключен к выходу неуправляемой вентильной группы согласно, зарядный дроссель включен между свобод о to ным выводом коммутирующего конденсатора и выводом той же полярности конденсатора фильтра, а диод подключен параллельно коммутирующему кбнденсатору согласно с коммутирукяцим со ; тиристором.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК.

4(sl) Н 02 М 7/155

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР (21) 3651010/24-07 (22) 10. 10.83 (46) 15.02.85. Бюл. Р б (72) В.Г. Палванов, Э . Эргашев,, Ш. Хушназаров, И.Б. Зайцев и Е.К. Шегай ,(71) Ташкентский ордена Дружбы народов политехнический институт им. А.P..Áèðóíè и Алмалыкский горнометаллургический комбинат (53) 621.314.6(088.8) (56) 1. Добрусин А.A., Павлович А.Г., Павлова Т.П. Средства улучшения энергетических показателей сетей, питающих преобразовательные устройства. — Обзорная информация "Электротехническая промышленность". Серия

"Преобразовательная техника". M., 1972, вып. 3 (27), с. 35-40.

2. Авторское свидетельство СССР

М .764067, кл. Н 02 M 7/12, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

В 468342, кл.. Н 02 М 7/!2, 1971. (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕИЕННОГО

ТОКА В ПОСТОЯННЫЙ, содержащий по крайней мере одну управляемую и одну неуправляемую вентильные группы, под-, ключенные по переменному току к общим входным выводам, узлы искусственÄÄSUÄÄ 1140213 А ной коммутации, равные количеству управляемых вентильных групп и вклю-. ченные между одноименными выводами соответствующих управляемых и неуправляемых вентильных групп, а также конденсатор фильтра, подключенный к выходным выводам неуправляемой вентильной группы, причем каждый из узлов искусственной коммутации со- держит зарядный дроссель, диод и объединенные в общую точку коммутирующий конденсатор, зарядный тиристор и коммутирующий тиристор, сво- бодным выводом подключенный к управляемой вентильной группе встречно, о т л и ч а ю-шийся тем, что, с целью снижения установленной мощности путем уменьшения перенапряжений на конденсаторе фильтра, в каждом из узлов искусственной коммутации свободный вывод зарядного тиристора подключен к выходу неуправляе" мой вентильной группы согласно, зарядный дроссель включен между свободным выводом коммутирующего конденсатора и выводом той же полярности конденсатора фильтра, а диод подключен параллельно коммутирующему конденсатору согласно с коммутирукяцим .тиристором.

1 11402

Изобретение относится к преобразовательной технике, в .частности к компенсированным преобразователям переменного тока в постоянный, и может быть использовано в системах

5 тиристорного электропривода для улучшения его коэффициента мощности, в качестве тиристорного источника реактивной мощности и др.

Известен преобразователь переменного тока в постоянный, который со— держит диодный и тиристорный мосты, два узла принудительной коммутации и дроссель, включенный на выходе тиристорного моста Я .

Недостатками этого преобразователя являются несинусоидальность кривой переменного тока, а также завышенная установленная мощность дроссельного оборудования.

Известен также преобразователь переменного тока в постоянный, который содержит полууправляемый и тиристорный мосты, узлы коммутации и общий коммутирующий конденсатор большой емкости. Коммутирующий конденсатор служит одновременно ограничителем коммутационных перенапряжений f2).

Недостатками такого преобразователя являются наличие большого числа вентилей, в том числе управляемых, 30 что приводит к усложнению системы управления, а также завышенная мощность коммутирующего конденсатора.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является пре. образователь переменного тока в постоянный, который содержит управляемые и неуправляемые вентильные группы, подключенные по переменному току 40 к общим входным выводам, узлы искус. ственной коммутации, а также конденсатор фильтра подключенный к выходу неуправляемой вентильной группы. Каждый из узлов искусственной коммута- 4> ции содержит дроссель, диод и объединенные в общую точку коммутирующий конденсатор, зарядный тиристор и коммутирующий тиристор. Свободным выводом коммутирующий тиристор подключен 0 встречно к управляемой вентильной группе. Параллельно каждому коммутирующему конденсатору подключены последовательно соединенные тиристор и дроссель, а точка их соединейия подключена к соответствующему выходному выводу управляемой вентильной группы f3) .

13

Основным недостатком описанного преобразователя является отсутствие устройства отвода энергии коммутационных перенапряжений от конденсатора фильтра, вследствие чего после каждой коммутации напряжение этого конденсатора увеличивается и через несколько циклов достигает недопустимых значений. Только при весьма малых токах нагрузки от конденсатора фильтра отводится небольшая мощность для подзаряда коммутирующих конденсаторов, однако при малых нагрузках коммутационные перенапряжения практически не возникают. Наличие значительных перенапряжений приводит к необходимости завышать установленную мощность оборудования преобразователя, в частности конденсатора фильтра и вентилей неуправляемой группы.

Целью изобретения является снижение установленной мощности путем уменьшения перенапряжений на конденсаторе фильтра.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователе переменного тока в постоянный, содержащем по крайней мере одну управляемую и одну неуправляемую вентильные группы, подключенные по переменному току к общим входным выводам, узлы искусственной Коммутации, равные количеству управляемых вентильных групп и включенные между одноименными вывода-. ми соответствующих управляемых и неуправляемых вентильных групп, а также конденсатор фильтра, подключенный к выходу неуправляемой вентильной группы, причем каждый из узлов искусственной коммутации содержит зарядный дроссель, диод и объединенные в общую точку коммутирующий конденсатор, зарядный тиристор и коммутирующий тиристор, свободным выводом подключенный к управляемой вентильной группе встречно, в каждом из узлов искусственной коммутации свободный вывод зарядного тиристора подключен к выходу неуправляемой вентильной группы согласно, зарядный дроссель включен между свободным выводом коммутирующего конденсатора и выводом той же полярности конденсатора фильтра, а диод подключен параллельно коммутирующему конденсатору согласно с коммутирующим тиристором.

На фиг.1 представлена схема преобразователя, содержащего две вен з ° 1140 тильные группы, выполненные по нулевой схеме; на фиг.2 — схема преобра,зователя, содержащего четыре вентиль. ные группы, объединенные в два моста.

Преобразователь (фиг.1) содержит управляемую вентильную группу 1, неуправляемую вентильную группу 2, подключенные к общим входным выводам

А, В, С, узел искусственной коммута!

О ции с зарядным дросселем 3, диодом

4, коммутирующим конденсатором 5, зарядным тиристором 6 и коммутирующим тиристором 7. К выходу неуправляемой вентильной группы 2 подклю15 чен конденсатор 8 фильтра. Коммутирующий конденсатор 5, зарядный тирис. тор 6 и коммутирующий тиристор 7 объединены в общую точку 9. Коммутирующий тиристор 7 свободным выводом ,подключен к управляемой вентильной группе 1 встречно. Свободный вывод зарядного тнристора 6 подключен к выходу неуправляемой вентильной группы 2 согласно. Зарядный дроссель 3 включен между свободным выводом коммутирующего конденсатора 5 и выводом той же отрицательной полярности конденсатора 8 фильтра. Диод 4 подключен параллельно коммутирующему конденсатору 5 согласно с коммутирующим тиристором 7.

Преобразователь (фиг.2) содержит две управляемые вентильные группы, объединенные в мост 10, две неуправляемые вентильные группы, объединен- 35 ные в мост 11, подключенные к общим входным выводам А, В, С, два узла искусственной коммутации, один иэ которых содержит зарядный дроссель 12, диод 13, коммутирующий конденсатор 4О

14, зарядный тиристор 15 и коммутирующий тиристор 16. Другой узел искусственной коммутации содержит зарядный дроссель 17, диод 18, коммутирующий конденсатор 19, зарядный ти- 45 ристор 20 и коммутирующий тиристор

21. К выходу неуправляемого моста

11 подключен конденсатор 22 фильтра.

Коммутирующий конденсатор 14, зарядный тиристор 15 и коммутирующий ти- Ю ристор 16 объединены в общую точку

23. Коммутирующий тиристор 16 свободным выводом подключен к мосту 10 встречно. Свободный вывод зарядного тиристора 15 подключен к выходу мостаЫ

11 согласно . Зарядный дроссель 12 включен между свободным выводом коммутирующего конденсатора 14 и выводом

213 4 той же отрицательной полярности конденсатора 22 фильтра. Диод 13 подключен параллельно Коммутирующему конденсатору 14 согласно с коммутирующим тиристором 16.

Коммутирующий конденсатор 19, зарядный тиристор 20 и коммутирующий тиристор 21 объединены в общую точку

24. Коммутирующий тиристор 21 свободным выводом подключен к мосту 10 встречно. Свободный вывод зарядного тиристора 20 подключен к выходу моста 11 согласно. Зарядный дроссель

17 включен между свободным выводом коммутирующего. конденсатора 19 и выводом той же положительной полярности конденсатора 22 фильтра. Диод 18 подключен параллельно коммутирующему конденсатору 19 согласно с коммутирующим тиристором 21.

Работа схемы, изображенной на фиг. 1, осуществляется следующим об- разом.

За некоторое время до начала коммутации включается зарядный тиристор

6, в результате чего осуществляется заряд коммутирующего конденсатора 5 . от конденсатора 8 фильтра. Так как заряд происходит через зарядный

»дроссель 3, коммутирующий конденсатор 5 заряжается до напряжения, которое при пренебрежении потерями энергии в контуре заряда вдвое больше напряжения конденсатора 8 фипьтра, заряженного до напряжения, несколько превышающего амплитуду фазового напряжения питающей сети. При последующем включении коммутирующего тиристора 7 коммутирующий конденсатор 5 разряжается на нагрузку преобразователя, при этом открытый до этого вентиль управляемой вентильной группы 1 запирается, а ток нагрузки переходит в цепь: отрицательный полюс нагрузки (соединенный с нулевым проводом питающей сети) — зарядный дроссель 3 " коммутирующий конденсатор 5 — коммутирующий тиристор 7 — положительный полюс нагрузки. В результате этого начинается разряд коммутирующего конденсатора 5, причем после полного его разряда ток нагрузки начинает протекать через включенный параллельно коммутйрующему конденсатору 5 диод 4. Включение очередного вентиля управляемой вентильной группы 1 осу- ществляется при положительном напряжении соответствующей фазы питаю-. щей сети, поэтому переход тока наЭ 1 грузки йз цепи коммутирующего тирис тора 7 в цепь очередной фазы вентильной группы 1 происходит естест- . венным путем., Заряд коммутирующих конденсаторов

14 и 19 в схеме на фиг.2 осуществляется аналогично описанному, однако процесс коммутации несколько отличается. Пусть перед коммутацией ток нагрузки протекал через вентиль катодной вентильной группы моста 10, связанный с входным выводом (фазой)

A питающей сети. После отпирания коммутирующего тиристора 16 ток нагруз" ки переходит в цепь: вывод А — диод . катодной вентильной группы моста 11, связанный с выводом А — конденсатор

22 фильтра — зарядный дроссель 12— коммутирующий конденсатор 14 — коммутирующий тиристор 16 — положительный полюс нагрузки. В этой цепи последовательно вкпючены два конденсатора: конденсатор 22 фильтра, напряжение которого, несколько превышающее амплитуду линейного напряжения питающей сети, действует встречно току, и коммутирующий конденсатор

14, напряжение которого действует, .согласно току и вдвое больше напряжения конденсатора 22 фильтра. Так как результирующее напряжение указанных конденсаторов действует согласно току в этой цепи, последний нарастает, что приводит к запиранию вентиля в катодной вентильной груп пе моста 10. Далее, как и в схеме на фиг.1, после полного разряда коммутирующего конденсатора 14 ток.нагрузки начинает проходить через диод

140213 б

13. В момент отпирания диода 13 потенциал положительного вывода моста

10 благодаря напряжению конденсатора

22 фильтра оказывается ниже потенциала отрицательного вывода этого моста 10, что позволяет включить любой вентиль его катодной вентильной группы и перевести ток нагрузки из цепи коммутирующего тиристора 16 в

10 цепь соответствующей фазы (моста 10) естественным путем. .Процесс коммутации силовых вентилей анодной вентильной группы (моста

10) осуществляется аналогично описан15 ному.

Таким образом, коммутирующие конденсаторы в преобразователях после каждой коммутации, отдавая запасенную энергию в нагрузку, полностью разря®О жаются. Поэтому в процессе последую- . щего заряда они отбирают от конденса,тора фильтра порции энергии, равные А = ->--

C U2c

I

25 где С и U — соответственно емкость коммутирующего конденсатора и его напряжение в конце заряда. Расчеты показывают, что при относительно небольшой индуктивности питающей сети (при напряжении короткого замыкания питающего трансформатора не более 3-4 ) коммутирующие конденсаторы при их минимальной емкости, рассчитанной из условия обеспечения требуемого времени восстановления запирающих свойств тиристоров управляемого выпрямителя, обеспечивают отвод от конденсатора фильтра всей энергии коммутационных перенапряжений.

1140213

4 8 с

Фиг.2 я/ о ия и

BHHHBH Заказ 269/42 Тиарам 646 ПоПзизоиое

Фнлиал