Реверсивный преобразователь с искусственной коммутацией

 

Реверсивный преобразователь с искусственной коммутацией относится к области электротехники и позволяет повысить надежность устройства. Преобразователь содержит два тирнсторных моста, включенных встречно относительно цепи нагрузки и параллельно относительно питающей сети, и два коммутирукщих конденсатора. Повышение надежности обеспечивается введением двух пар коммутирующих конденсаторов и двух пар коммутирукщих дросселей (КД) 25, 26 и 27, 28. Ввиду неидентичности мгновенных напряжений на выходе силовых мостов в течение коммутации возникает коммутационный уравнительный ток, развитию которого препятствует индуктивность КД, Аналогично КД препятствует развитию уравнительных токов, возникающих из-за асимметрии и других аварийных режимов. I ил. с € (Л СО Од

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО@ЕЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПЛ.ЛИН (gg 4 Н 02 М 7/17

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / "

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕ ЧАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н AST0PCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3709375/24-07 (22) 13.03,84 (46) 30.05.86. Бюл.Ó 20 (71) Ульяновский политехнический институт (72) С.Н.Сидоров (53) 621.314 ° 6 (088 ° 8) (56) Современные. задачи преобразовательной техники. Киев. Изд-во

АН УССР, 1975, ч. 2, с. 130-140.

Руденко В.С. и др. Основы преобразовательной техники. М.: Высшая

1цкола, 1980, с. 332, рис. 5,30.

Дкюджи и др. Силовые полупроводни ковые преобразователи частоты. Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1983, с. 306, рис. 8.18.

Труды Горьковского политехнического института. Т. 27, вып. 4, 1971„ с. 58-61.

Авторское свидетельство СССР

У 900385, кл. Н 02 М 7/145, 1982.

„„SU„„1234936 А 1 (54) РЕВЕРСИВНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С

ИСКУССТВЕННОЙ КОММУТАЦИЕЙ (57) Реверсивный преобразователь с искусственной коммутацией относится к области электротехники и позволяет повысить надежность устройства. Преобразователь содержит два тиристорных моста, включенных встречно относительно цепи нагрузки и параллельно относительно питающей сети, и два коммутирующих конденсатора. Повышение надежности обеспечивается введением двух нар коммутирующих конденсаторов и двух пар коммутирукщих дросселей (КД) 25, 26 и 27, 28. Вви ду неидентичности мгновенных напряжений на выходе силовых мостов в течение коммутации возникает коммутационный уравнительный ток, развитию которого препятствует индуктивность

КЛ. Аналогично КД препятствует развитию уравнительных токов, возникающих из-за асимметрии и других аварийных режимов. 1 ил.

1234936

Изобретение относится к электротехнике, в частности к многофазным двухкомплектным реверсивным преобразователям с искусственной коммутацией тиристоров, используемым в качестве компенсационных и компенсированных выпрямителей, преобразова— телей частоты, инверторов напряжения, источников реактивной мощности и др.

Пель изобретения — повышение надежности преобразователя.

На чертеже представлена схема предлагаемого преобразователя.

Реверсивный преобразователь с искусственной коммутацией содержит пер вый трехфазный силовой мост на тиристорах 1-6 и второй мост на тиристорах 7-12, включенные встречно

20 относительно цепи нагрузки и парал- лельно относительно питающей сети, Устройство искусственной коммутации включает в себя вспомогательный трех25 фазный мост на диодах 13 — 18, входными зажимами подключенный к входам преобразователя со стороны питающей сети, а выходами связанный с диагональю постоянного тока однофазного моста, выполненного. на коммутирующих

30 тиристорах 19-22, а также коммутирующие конденсаторы 23 и 24, каждый из которых первым выводом подключен к одному из выводов переменного тока однофазного моста, Каждые два разно- 35 именных вывода постоянного тока силовых тиристорных мостов соединены с помощью двух последовательно соединенных коммутирующих дросселя, при этом отрицательный вывод первого мос- О та и положительный вывод второго моста соединены с помощью дросселей 2» и 26, а положительный вывод первого моста и отрицательный вывод второго моста — с помощью дросселей 45 .,27 и 28. Средняя точка дросселей 25 и 26 подключена к второму выводу конденсатора 23 и одновременно к одному из зажимов цепи нагрузки 29, а средняя точка дросселей 27 и 28 — к вто50 рому выводу конденсатора 24 и одновременно к другому зажиму цепи нагрузки, Реверсивный преобразователь с искусственной коммутацией работает следующим образом.

Работу устройства рассмотрим в стационарном режиме однократного включения тиристоров, принимая, что первый тиристорный мост работает с опережающими углами управления, по модулю не превышающими 90 эл. град.—

- 12<с < о при искусственной комму14 тации, а второй мост с отстающими углами управления, большими 90 эл. град. .М Ti при естественной коммутации. В таком случае, если противоЗДС нагрузки будет меньше средневы прямленного напряжения, первый мост ! будет проводить ток нагрузки, работая в выпрямительном режиме, а второй мост будет подготовлен управлением к работе в инверторном режиме.

При пуске преобразователя необходимо осуществить предварительный заряд коммутирующих конденсаторов, для чего достаточно обеспечить работу силовых тиристоров 2, 4, 6, 8, 10

12, а также коммутирующих тиристоров

20 и 22 некоторое время с углами управления, близкими к нулю. При этом заряд конденсатора 23 будет происходить по цепям, содержащим диоды

13, 15, 17, коммутирующие тиристор

22 и дрос.сель 25, а также силовые тиристоры 8, 10„ 12. Ввиду наличия в контурах заряда индуктивности дрос селей начальное напряжение на конденсаторах установится на уровне, превышающем амплитуду междуфазного напряжения сети с полярностью, указанной на схеме без скобок. После этого вспомогательные диоды и коммутирующие тиристоры окажутся запертыми. Пусть ток нагрузки на внекомму-.ационном интервале протекает по цепи, содержащей тиристор 1, дроссель ?7, нагрузку 29, дроссель 25, тиристор 2. Для осуществления коммутации в анодной группе первого моста достаточно подать управляющие импульсы на очередной силовой тиристор 4, на коммутирующий тиристор 21, а также в соответствии с правилом совместного согласованного управления на противопараллельный силовой тиристор 7. В результате начнется прямой рабочий перезаряд коммутирующего конденсатора 23 по цепи: тиристор 21, диод 14, силовой тиристор 2 и дроссель 25. Одновременно с этим ток .н.агрузки начнет переходить в цепь: конденсатор 23, тиристор 2) и диод 14, что вызовет уменьшение тока в выключаемом силовом тиристоре 2 °

В момент, когда ток перезаряда кон1234936 денсатора 23 сравняется с прямым током тиристора 2, последний будет выключен, и к нему до конца разряда будет прикладываться напряжение конденсатора в запирающем направлении, 5 что необходимо для восстановления запирающих свойств данного тиристора ° После выключения тиристора 2 перезаряд конденсатора 23 будет продолжаться под воздействием тока íà- IO грузки rto цепи, содержащей силовой тиристор 1, нагрузку 29, тиристор 21, диод 14. После этого полярность напряжения на обкладках данного конденсатора изменится на противополож- 15 ную (на чертеже показано в скобках).

Когда суммарное напряжение на конденсаторе и во включаемой фазе начнет ,превышать напряжение в выключаемой ,фазе, ток нагрузки начнет вытесняться в цепь очередного силового тиристора 4, Коммутация завершится, когда весь ток нагрузки перейдет в цепь очередной фазы с тиристором 4, кон-денсатор будет заряжен с полярностью напряжения, указанной в скобках, и коммутирующий тиристор 21 окажется запертым. Для подготовки конденсатора 23 к очередной коммутации в анодной группе первого моста необхо- ЗО димо его вновь перезарядить. Подготовительный перезаряд этого конденсатора можно произвести во внекоммутационный период путем подачи управляющего импульса на каммутирую- З5 щий тиристор 22. После этого произойдет колебательиый перезаряд конденсатора 23 па цепи, содержащей вновь включенный силовой тиристор 4, îð 13 и тиристор 22. 40

Для проведения искусственной коммутации в катодной группе первого моста необходимо также предварительно перезарядить коммутирующий конденсатор 24. Для этого достаточно 45 подать управляющий импульс на коммутирующий тиристор 19. Подготовительный колебательный переэаряд этого конденсатора произойдет по цепи: тиристор 19, диод 16, тиристор } и 50 дроссель 27, После этого полярность напряжения на обкладках конденсатора

24 изменится на противоположную, по" казанную на чертеже в скобках. В начале коммутации упраВляющие импульсы 55 подаются на очередной силовой тиристор 3, коммутирующий тиристар 20, а также на противопараллельный силавой тиристор 12. Встречным током колебательного перезаряда конденсатора, протекающим по цепи: тиристор

1 диод 13, тиристор 20 и дроссель

27, силовой тиристор 1 будет заперт.

Ток нагрузки начнет переходить в цепь конденсатора 24, протекая по контуру, содержащему диод 13, тиристор 20, конденсатор 24, нагрузку 29, При этом конденсатор 24 перезарядится, и полярность напряжения на его обкладках будет соответствовать полярности указанной на чертеже без скобок, В момент, когда суммарное напряжение на конденсаторе и во включаемой фазе начнет превышать напряжение в выключаемай фазе, ток нагрузки начнет вытесняться в цепь очередного силового тиристора 3. Коммутация завершится, когда весь ток нагрузки перейдет в цепь: тиристор 3, дроссель 27 и нагрузка 29, при этом конденсатор 24 будет заряжен с полярностью напряжения, указанной на чертеже без скобок, и коммутирующий тиристор 20 будет заперт.

Таким образом, мгновенные. напряже:ния на выходе силовых мостов в тече-! ние коммутации не идентичны, в результате чего в схеме преобразователя возникает коммутационный уравнительный ток. Например, в последнем описанном случае коммутации в катодной группе первого моста этот ток протекает по цепи, содержащей диод

13, тиристор 20,, конденсатор 24, дроссель 28 и тиристор 12, Аналогично протекает уравнительный ток и во время коммутаций в анодной группе.

Однако развитию этих токов в предлагаемом устройстве препятствует индуктивность коммутирующих дросселей

25-28, включенный в уравнительные цепи преобразователя.

Аналогично протекают процессы в случае, когда с искусственной коммутацией работает второй мост силовых тиристоров. В этом .Случае для запирания тиристоров катодной группы служит конденсатор 23, а для запирания тиристоров анодной группыконденсатор 24.

Включение коммутирующих дросселей в уравнительные цепи повышает надежность преобразователя, так как в. его схеме отсутствуют цени, не имеющие токоограничивающих элементов, в результате чего возможность бесконт1234936

Формула изобретения

Составитель Т.Добровольскис

Редактор А.Лежнина Техред В.Кадар Корректор И. Муска.

Заказ 2989/56 Тираж 63! Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений И открытий

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

Производственно-полиграфическое предйриятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 рольного развития токов в этих цепях устранена. Токовая защита преобразователей с искусственной коммутацией обусловлена возможностью срыва (незавершенностью) искусственных комму-. таций, например, в результате недостаточного начального напряжения на конденсаторе, что также повлечет к развитию недопустимых но величине урав- IO нительных токов, если в цепях будут отсутствовать токоограничивающие элементы. К подобному результату может привести и фазовая асимметрия управляющих импульсов. Таким обра- 15 зом, в предлагаемом устройстве дости,гается повышение. надежности не только в нормальных, но и в аварийных режимах, что расширяет область его применения. 20

Реверсивный преобразователь с искусственной коммутацией, содержащий два включенных во встречно-параллель-. ную цепь силовых тиристорных моста, узел искусственной коммутации, включающий трехфазный диодный мост, входами подключенный к входным выводам для подключения питающей сети и входам силовых тиристорных мостов, а выходами соединенный с диагональю постоянного тока однофазного мост коммутирующих тиристоров, а также два коммутирующих конденсатора и два коммутирующих дросселя, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены два дополнительных коммутирующих дросселя, причем в указанной встречно-параллельной цепи каждые два разноименных вывода постоянного тока силовых тиристорных мостов соединены через два последовательно соединен-. ных коммутирующих дросселя, общая точка соединения каждой пары дросселей подключена к одному из выходных выводов для подключения нагрузки и первому выводу одного иэ коммутирующих конденсаторов, второй. вывод которого соединен с соответствующим выводом переменного тока указанного однофазного моста коммутирующих тиристоров.