Способ управления тиристорным преобразователем

 

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ Т11РИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, состоящим из инвертора, работающего на трансформаторе с секционированной вторичной обмоткой, и циклоконвертора , содержащего основные и нулевую группы встречно-параллельно включенных тиристоров,- подключенных к отпайкам вторичной обмотки, заключающийся в том, что выделяют основные гармоники напряжения преобразователя и тока нагрузки, сравнивают их полярности, последовательно подают основные управляющие импульсы длительностью, равной длительности соответствующего импульса кривой выходного напряжения , на тиристоры основных групп тиристоров диКлоконвертора, о тдичающийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения, фиксируют паузы между соседними импульсами кривой выходного напряжения, соответствующие моментам перехода тока нагрузки через ноль, подают импульс управления на соответствующий тиристор нулевой группы тиристоров циклоконвертора , подают дополнительные импульсы управления на тиристоры основных групп тиристоров циклоконвертора с опережением относительно конца соответствующего полупериода напряжения инвертора на время, равное времени восстановления запирающих свойств тиристоров нулевой группы, выходящих из работы, формируют импульсы управления переключением вентилей инвертора при совпадении полярностей тока нагрузки, и полупериода выходного напряжения в момент начала, а при несовпадении - в момент окончания пауз между импульсами выходного напряжения, причем формируют один дополнительный импульс управления переключени4 4 ем вентилей инвертора в средней части нулевой паузы между Соседними импульсами разноименных полупериодов выходного напряжения, а при перехо00 де тока нагрузки через ноль на интервале паузы между соседними импульсами кривой выходного напряжения формируют другой дополнительный импульс управления переключением вентилей инвертора в момент окончания этой паузы.

СОК Э СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ.

РЕСПУБЛИН

4(5 ) Н 02 N 7/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

По ДЕЛАМ ИЗОЬРЕТЕНИЙ И ОТН ЫТИЙ (2i) 2883347/24-07 (22) 15 ° 02.80 (46) 07.03.85. Бюл. У 9 (72) Н.Н. Левин, С.И. Шеленок, В.H. Никулин, Л,В. Волошин и IO.Ê. Розанов (53) 621.316,727(088.8) (56) 1 Авторское свидетельство СССР

В 653176, кл. Н 02 P 13/16, 1976.

2 ° Авторское свидетельство СССР

В 657572, кл. Н 02 P 13/18, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

Ф 653722, кл. Н 02 P 13/18, 1976. (54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, состоящим из инвертора, работающего на трансформаторе с секционированной вторичной обмоткой, и циклоконвертора, содержащего основные и нулевую группы встречно-параллельно включенных тиристоров, подключенных к отпайкам вторичной обмотки, заключающийся в том, что выделяют основные гармоники напряжения преобразователя и тока нагрузки, сравнивают их полярности, последовательно подают основные управляющие импульсы длительностью, равной длительности соответствующего импульса кривой выходного -напряжения, на тиристоры основных групп тиристоров циклоконвертора, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения, фиксируют паузы между

ÄÄSUÄÄ1144178. А соседними импульсами кривой выходного напряжения, соответствующие г моментам перехода тока нагрузки через ноль, подают импульс управления на соответствующий тиристор нулевой группы тиристоров циклоконвертора, подают дополнительные импульсы управления на тиристоры основных групп тиристоров циклоконвертора с опережением относительно конца соответствующего полупериода напряжения инвертора на время, равное времени восстановления запирающих свойств тиристоров нулевой группы, выходящих из работы, формируют импульсы управления переключением вентилей инвертора при совпадении полярностей тока нагрузки. и полупериода выходного напряжения ( в момент начала, а при несовпадении — в момент окончания пауз между импульсами выходного напряжения, причем формируют один дополнительный импульс управления переключением вентилей инвертора в средней час- 4® ти нулевой паузы между соседними 4ь импульсами разноименных полупериодов выход.«oro напряжения, а при перехо- ® де тока нагрузки через ноль на интер- Я) вале паузы между соседними импульсами кривой выходного напряжения формируют другой дополнительный импульс управления переключением вентилей инвертора в момент окончания фЬ этой паузы.

1 1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть. использовано для управления автономными тиристорными инверторами.

Известны способы управления тиристорными преобразователями, состоящие в том, что подают переменное напряжение повышенной частоты от источника с несколькими отводами на циклоконвертор, а основные импульсы управления подают на вентили циклоконвертора длительностью полупериода напряжения источника повышенной частоты в моменты изменения полярности укаэанного напряжения, причем дают дополнительный импульс управления на вентиль, принадлежащий к группе, работающей в данный момент времени в инверторном режиме, опережающий укаэанный основной импульс управления на время,восстановления вентиля, выходящего иэ работы Г1 ) и 2 3.

Основным недостатком данных способов является то, что они не обеспечивают регулирование выходного напряжения преобразователя.

Известен также способ управления тиристорным преобразователем, состоящим из инверторного моста, работающего на трансформатор с секционированной вторичной обмоткой, к отпайкам которой подключен циклоконвертор. Формирование прямоугольно-ступенчатого выходного напряжения осуществляют путем последовательной синхронной подачи управляющих импульсов с длительностью, равной длительности соответствующего импульса кривой выходного напряжения, на инверторный мост и циклоконвертор, Способ управления заключается в том, что на всем периоде выходного напряжения выделяют основные гармоники напряжения и тока, сравнивают их полярности и на интервалах разных полярностей подают не больше одного управляющего импульса с длительностью, перекрывающей момент перехода основной гарМоники выходного тока через ноль, а на соседних четвертях: периода выходного напряжения подачу управляющих импульсов осуществляют симметрично СЗ 3.

Известный способ обеспечивает надежную работу преобразователя на активно-индуктивную нагрузку и регу144178

55 лирование выходного напряжения.

Однако при низком .коэффициенте мощности нагрузки гармонический состав выходного напряжения ухудшается из-за уменьшения числа импульсов в кривой выходного напряжения.

Цель изобретения — повышение качества выходного напряжения преобразователя путем сохранения в процессе регулирования неизменного числа импульсов в кривой выходного напряжения на всем диапазоне изменения коэффициента. мощности активно-индуктивной нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления тиристорным преобразователем, состоящим из инвертора, работающего на трансформатор с секционированной вторичной обмоткой, и циклоконвертора, содержащего основные и нулевые группы встречно †пара лельно включенных тиристоров, подключенных к отпайкам вторичной обмотки, заключающемуся в том, что выделяют основные гармоники напряжения преобразователя и тока нагрузки, сравнивают их полярности, последовательно подают основные управляющие импульсы с длительностью, равной длительности соответствующего импульса кривой выходного напряжения, на тиристоры основных групп тиристоров циклоконвертора, фиксируют паузы между соседними импульсами кривой выходного напряжения, соответствующие моментам перехода тока нагрузки через ноль, подают импульс управления на соответствующий тиристор нулевой группы тиристоров циклоконвертора, подают дополнительные импульсы .управления на тиристоры основных групп тиристоров циклоконвертора с опережением относительно конца соответствующего полупериода напряжения инвертора на время, равное времени восстановления запирающих свойств тиристоров нулевой группы, выходящих из работы, формируют импульсы управления переключением вентилей инвертора при совпадении полярностей тока нагрузки и полупериода выходного напряжения в момент начала, а при несовпадении— в момент окончания пауз между импульсами выходного напряжения, причем формируют один дополнительный

1144178 4 де и длительности выходных импуль— сов, получают с помощью вентильного циклоконвертора, который подключает отпайки вторичной обмотки трансформатора 2 в определенной последовательности и на определенное время к приемникам электроэнергии.

Формирование нулевых пауз между выходными импульсами производяг путем шунтирования (закорачивания) выходных зажимов циклоконвертора тиристорами 16 и 17.

Сущность предложенного способа управления заключается в следующем.

Управление преобразователем осуществляют путем формирования на тактовых интервалах основных импульсов управления тиристорами основных групп тиристоров циклоконвертора (диаграммы U „ — Б„ на фиг. 2 и 3) длительностью, равной требуемой длительности соответствующего импульса кривой выходного напряжения.

При этом переключают венpHJIH èíBåðтора 1 при совпадении (несовпадении) знаков соответствующего полупериода выходного напряжения и тока нагрузки в моменты окончания (начала) основных импульсов управления, т.е. в моменты начала (окончания) пауз между импульсами выходного напряжения. Кроме того, подают дополнительные импульсы управления на тиристоры циклоконвертора, осуществляющие возврат реактивного тока нагрузки с опережением относйтельно конца соответствующего полупериода напряжения инвертора на время, равное времени восстановления запирающих свойств тиристоров, выходящих из работы (диаграммы Б, U, ). При этом формируют в начале пауз короткие импульсы управления тиристорами 16 и 17 (диаграммы Uzq, U » ) с целью надежного отключения приемников электрической энергии от отпаек вторичной обмотки трансформатора и обеспечения нулевого уровня в выходном напряжении на участках пауз. Место расположения основных импульсов управления на тактовых интервалах зависит от принятого закона формирования кривой выходного напряжения и закона регулирования. импульс управления переключением вентилей инвертора в средней части нулевой паузы между соседними импульсами разноименных полупериодов выходного напряжения, а при пе— реходе тока нагрузки через ноль на интервале паузы между соседними импульсами кривой выходного напряжения формируют другой дополнительный импульс управления переключением 10 вентилей инвертора в момент окончаний этой паузы.

На фиг. 1 представлена схема преобразователя, для управления которым используется предлагаемый способ, на фиг. 2 и 3 — временные диаграммы напряжения на отдельных элементах схемы, поясняющие предлагаемый способ управления преобразователем.

Преобразователь (фиг. 1) содер- 20 жит инвертор 1, своим выходом подключенный к первичной обмотке трансформатора 2, и циклоконвертор 3, выходные зажимы которого подключены к приемникам 4 электрической энер-, р5 гии. Инвертор 1 выполнен по полумостовой схеме на управляемых вентилях

5 и 6. Выводы (отйайки) секций вторичных обмоток 7-9 трансформатора

2 подключены к тиристорам 10-17

30 циклоконвертора 3. Пары встречнопараллельно соединенных тиристоров

110 и 11, 12 и 13, 14 и 15 составля— ют основные группы, а тиристоры

16 и 17 — нулевую группу тиристоров циклоконвертора.

Диаграмма U (фиг. 2 и 3) определяет условные временные тактовые интервалы, диаграмма U„ характеризует напряжение высокочастотного

40 инвертора 1, диаграмма U „— выходное напряжение и ток нагрузки преобразователя, диаграммы U„, — U 1— сигналы управления соответственно для тиристоров 10-17.

Инвертор 1 формирует переменное напряжение прямоугольной формы (диаграмма U„) которое имеет различный фазовый сдвиг относительно границ тактовых интервалов (диаграм- 50 ма U ) в зависимости от необходимой ширины импульсов выходного напряжения (диаграмма U<,. ), закона регулирования и знака тока нагрузки по отношению к знаку выходного нап- 55 ряжения.

Выходное напряжение преобразователя, промодулированное по амплитуПредлагаемый способ управления легко реализуется посредством системы управления, содержащей цепь

1144178

55 обратной связи, информирующей о характере выходного тока.

Рассмотрим работу схемы преобразователя (фиг. 1) при амплитудноимпульсной модуляции; Пусть, напри— мер, преобразователь формирует выходное напряжение из пяти импульсов на полупериоде с тремя амплитудами.

Ширина импульсов регулируется относительно середин тактовых интервалов в обе стороны, причем предусматриваются нулевые ступени длительностью в один тактовый интервал в на иле и H конце каждого полупериода выходного напряжения. Коэффициент мощности активно-индуктивной нагрузки достаточно низкий, такой, что ток нагрузки изменяет свой знак на тактовом интервале второго на полупериоде импульса.

Полярность напряжения соответствует отрицательному и положительному значению напряжения инвертора (диаграмма У„ на фиг. 2 и 3). До момента времени to положительный ток нагрузки замыкается через включенный ранее тиристор 17. В момент

t подают основной импульс управления на тиристор 12 (диаграмма UÄz

Тиристор 12 отпирается, к нему прикладывается обратное напряжение, ток нагрузки переходит на тиристор

12, а тиристор 17 запирается. К выходным зажимам преобразователя подключается обмотка 8 трансформатора, и на приемнике электрической энергии формируется соответствующий уровень напряжения. В момент времени t импульс управления снимают с тиристора 12, и одновременно переключают тиристоры инвертора 1. Как только напряжение на обмотке 8 изменит свою полярность с отрицательной на положительную, подают короткий управляющий импульс на тиристор

i7 (диаграмма U„„, момент t „). Тиристор 17 отпирается, к тиристору

12 прикладывается обратное напряжение, ток нагрузки переходит на тиристор 17, тиристор 12 запирается.

При этом обмотка 8 отключается от выходных зажимов преобразователя, а н» приемнике 4 электрической энергии формируется нулевой уровень напряжения. Аналогичным образом производится управление преобразователем на всех интервалах совпадения знаков выходного напряжения и тока

45 нагрузки с той лишь разницей, что при формировании отрицательных импульсов в кривой выходного напряжения вместо тиристора 17 в работу включается тиристор 16 (момент например, диаграмма U ).

В интервале несовпадения знаков выходного напряжения и тока нагрузКИ t3 tf (t3. tg) В MOMBHT Bpe мени t,,опережающий момент времени t на время восстановления запирающих свойств тиристора 17, подают дополнительный управляющий импульс на тиристор 10 (диаграмма

U« ). При этом к тиристору 17 прикладывается в обратной полярности напряжение обмотки 7 трансформатора, ток нагрузки переходит на тиристор 10, а тиристор 17 запирается. В момент t< переключают тиристоры инвертора 1 и подают основной управляющий импульс на тиристор 11

I (диаграмма U ) . Напряжение на обмотке 7 изменяет свою полярность с положительной на отрицательную. На интервале t z — „ формируется отрицательный импульс в выходном напряжении. Обмотку 7 отключают от выходных зажимов в момент te путем снятия управляющего сигнала с тиристора 11 и последующей подачи короткого управляющего импульса на тиристор 17 (диаграммы Б„„, U „ ). При переходе тока нагрузки через ноль в момент (диаграмма Uze,„ на фиг. 2) выключение из работы тиристора 13 осу— ществляют в момент t путем переключения инвертора 1, снятия основного импульса управления с тиристора 13 и последующего включения тиристора 16 (диаграммы V„ Uq3 y Uge ).

При переходе же тока нагрузки через ноль в момент t> (фиг. 3), т.е. на интервале паузы между соседними импульсами кривой выходного напряжения, ток нагрузки переводят на тиристор 16, а в момент формирования следующего отрицательного импульса выходного напряжения (в момент окончания указанной паузы) осуществляют переключение инвертора 1 и последующее включение тиристора 15 (соответственно диаграммы Ueei» Б „,, U+, V« va фиг 3}°.

Очередное переключение инвертора в интервале паузы между полупериодами выходного напряжения можно произвести, например, в момент времени t» т.е ° в средней части нулевой паузы между соседними импульсами разноименных полупериодов выходного напряжения.

Таким образом, предлагаемый способ управления позволяет обеспечить более высокое качество выходного t 144178 напряжения по сравнению с известным за счет сохранения в процессе регулирования неизменного числа импульсов в кривой выходного напряжения преобразователя. При этом форма кривой выходного напряжения не зависит от коэффициента мощности нагрузки.

1 f44178 и, д и, Фиг 7

1144178

u„>

lory

Фиг 3

Составитель С. Попов

Техред >К.Кастелевич

Редактор В. Данко

Корректор О. Луговая

Заказ 942/43 Тираж б46

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4