Способ управления двухконтурным узлом принудительной коммутации тиристорного преобразователя

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в инверторах напряжений с принудительной коммутацией. Цель изобретения - снижет ие коммутационных потерь при управлении двзгхконтуркым устройством принудительной коммутации тиристорного преобразователя . Способ управления двухконтурным узлом принудительной коммутации (УПК) 3 состоит в том, что в каждом полупериоде выходного напряжения тиристорного преобразователя 4 включают со сдвигом во времени коммутирующие тиристоры первого и второго контура 10 п г/f 12 П I 1 Л 2 -f Ток рбого л лим/пура (Л То/(6аю- ()ого1(он Щ Инагруз/(е IN9 4 СО -I8 Ji: Y/ / / y/T/A I t/C/7 1н фиг.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ соцИАлистических

РЕСПУБЛИК

А1

„.SU„„243074

1 11 4 Н 02 M 7/48 всгж --* e 13 .„13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHQMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЗФЫЖИЖг

7дк юркого

memppu

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTI44 (21) 3676950/24-07 (22) 22. 12,83 (46) 07.07.86. Бюл. № 25 (71) Научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт комплектного злектропривода (72) В.Т. Загорский, Г.Н. Коваливкер и P.Ä. Валеев (53) 621.314.27(088.8) (56) Патент США № 3391328, кл. Н 02 M 3/48, 1975, Патент США № 4191994, 1977. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХКОНТУРНЬК УЗЛОМ ПРИНУДИТЕЛЬНОЙ КОММУТАЦИИ ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в инверторах напряжений с принудительной коммутацией. Цель изобретения — снижение коммутационных потерь при управлении двухконтурным устройством принудительной коммутации тнристерного преобразователя. Способ управления двухконтурным узлом принудительной коммутации (УПК) 3 состоит в том, что и каждом полупериоде выходного напряжения тиристорного преобразователя 4 включают со сдвигом во времени коммутирующие тиристоры первого и второго контура

1 24 )

УПК 3. С помощью измерителя 5 тока измеряют ток наг рузки преобразователя 4 и сравнивают его в компараторе

6 с уставкой тока, Фиксируют момент превышения тока нагрузки током устанки. Определяют полярность напряжений коммутирующих конденсаторов контуров коммутации и сравнивают их с помощью блока 2 сравнения. При одинаковой полярности и превышении тока нагрузки над током уставки производят указанное включение тиристоров первого и второго контуров ° При разной полярности напряжений коммутирующих конденсаторов и совпадении момента превышения током нагрузки тока уставки с интервалом времени, равным периоду собственной частоты УПК 3 до момента

074 включения коммутирующих тиристоров первого контура, запрещают включение тиристоров второго контура. Включают только тиристоры первого контура °

При несовпадении указанных момента и интервала дополнительно нключают в момент превышения тиристоры второго контура. После этого производят укаэанное включение тиристоров обоих контуров. Если ток нагрузки ниже тока уставки, запрещают включение тиристорон второго контура УПК 3. Способ позволяет при токе нагрузки пре1 образователя. ниже устанки тока осуществить коммутацию тиристоров преобра эователя одним УПК и тем самым снизить коммутационные потери. 3 ил.

Изобретение относится к, преобразовательной технике и может быть использовано в инверторах напряжений с принудительной коммутацией °

Цель изобретения — снижение коммутационных потерь при управлении двухконтурным устройством принудительной коммутации тиристорного преобразователя, На фиг:.1 приведена функциональная схема устройства управления, с помощью которого может быть реализован способ управления; на фиг,2 -диаграммы коммутирующих импульсов тока и импульсов управления, поясняющие работу устройства; на фиг.3 — схема двухконтурного узла причудительной коммутации и одной фазы преобразователя °

Функциональная схема для реализации способа (фиг.)) состоит из формирователя 1 периодической последовательности сдвинутых во времени импульсов управления, блока 2 сравне— ния, двухконтурного узла 3 принуди тельной коммутации, тиристорного преобразователя 4, измерителя 5 тока и компаратора 6.

На вход формирователя 1 подается сигнал задания выходной частоты преобразователя Щ. Выходы формирователя 1 соединяются с входами двухконтурного узла 3 принудительной коммутации и блока 2, выходы которого соединяются с входами узла 3, выход последнего соединяется с входом тирис5 торного преобразователя 4. В цепи нагрузки преобразонателя 4 установлен измеритель 5, выход которого соединяется с входом компаратора 6, на другой его вход подается уставка тока преобразователя, выход компаратора

6 соединяется с входом блока 2, Выводы 7 — 9 блока 3 подключаются к блоку 2,. На выходах формирователя 1 формируются сигналы )Π— l3, а на выходах блока 2 — сигналы !4 и 15, Днухконтурный узел принудительной коммутации (фиг.3) состоит из последовательно соединенных коммутирующих тиристоров !6 — 17 первого контура и тиристоров 18 — !9 второго контура, соединенных соответствующими выводами с выводами источника питания, последовательно соединенных главных тиристоров 20 и 21 преобразователя, шунтиронанных обратными диодами 22 и

23,коммутирующих LC-цепей, состоящих из элементов 24> 25 и 26, 27, подсоединенных одними выводами к общим точкам соединения коммутирующих тиристоров lб, )7 и 18, 19, а другими выводами — к общей точке соединения тиристоров 20 и 2), Информация о по1243074

1О

45

55 лярности напряжения коммутирующих конденсаторов элементов 25 и 27 подается в блок 2 через выводы 7 — 9.

Узел принудительной коммутации тиристоров преобразователя работает следующим образом.

Предположим, что конденсаторы (элементы 25 и 27 ) заряжены с поляр-! ностью напряжения, указанной на фиг,3, и включен тиристор 20. Для запирания тиристоров 20 и-21 в соответствующие моменты времени (со сдвигом 2/3 полупериода собственной час— тоты колебательного контура) включают коммутирующие тиристоры 16 и 18 (или

17 и 19),и конденсаторы LC-цепей перезаряжаются. Тиристор 20 запирается, и конденсаторы (элементы 25 .и 27) перезаряжаются через диоды 22 или 23, Падение напряжения на обратном диоде

22 прикладывается к запираемому тиристору на время, необходимое для его восстановления, Конденсаторы l. Сцепей перезаряжаются до противоположной полярности, и при отпирании ти— ристора 21 производится их дозаряд, от источника питания по цепям: плюс источника питания, тиристор 16, элемент 24, тиристор 21, минус источни,ка питания; плюс источника питания, тиристор 18, элемент 26, 1тиристор 21, минус источника питания.

Для запирания тиристора 21 включаются коммутирующие тиристоры !7 и 19, и процесс запирания тиристора 21 про— исходит аналогично процессу запирания тиристора 20, Способ можно пояснить, рассмотрев работу устройства по функциональной схеме (фиг.l) и диаграмме импульсов управления и коммутирующих импульсов тока (фиг.2). В момент времени (фиг.2) по сигналу Ul. формирователь

l,ôîðìèðóåò последовательность из четырех сдвинутых во времени сигналов

10 — 13, которые подаются на коммутирующие тиристоры 16 и 17 первой L С,цепи, состоящей из элементов 24 и 25, и в блок 2, с выхода которого сигналы 14 — 15 подаются на тиристоры 18 и 19 второй 1.С-цепи узла 3 (элементы 26 и 27) °

Предположим, что на интервале вре мени t — t q включен тиристор 20 преобразователя 4, и коммутирующие конденсаторы Ь С-цепей заряжены с одинаковой полярностью, указанной на фиг,З. На интервале времени и р — t т сигнал уставки I T вьппе сигнала тока преобразователя Iтт и сигнал с выхода компаратора 6 (обозначим его А) равен нулю. В момент времени й,т ме" няется знак сигнала Uf иформируется сигнал !О, который ттодается на коммутирующий тиристор 16 первой 1.Сцепи, и тиристор 20 преобразователя

4 запирается. В момент времени со сдвигом на 2/3 полупериода собственной частоты колебаний колебательного коммутирующего контура формируется сигнал 12, который подается в блок 2, Из фиг,2 видно, что в момент времени t< сигнал А равен О, поэтому сигналы 14 и 15 на выходах блока 2 также равны нулю, и коммутирующие тиристоры 18 и 19 не включаются. Таким образом, в момент времени t< запирание тиристора 20 осуществляется коммутирующей LC-цепью первого контура. В момент времени t5 формируется сигнал 11, который подается на тиристор !7 первого контура. Привключении коммутирующего тиристора

17 первого контура осуществляется запирание тиристора 21. В момент времени tq формируется сигнал 13 и подается в блок 2, на выходе которого сигнал 15 равен нулю ° На интервале времени " т, — t - коммутация тиристоров 20 и 21 осуществляется первым контуром их элементов 24 и 25, В момент времени t — включается тиристор

16 и конденсатор первого контура перезаряжается до противоположной полярности (плюс на левой обкладке, фиг.З). На интервале времени во время работы тиристора 21 тиристорного преобразователя увеличивается

ТоК нагрузки и в момент времени tg он становится вьппе тока уставки. Поэтому в момент времени t 6 на выходе. компаратора 6 появляется логический сигнал.А, который фиксируется в блоке 2, В момент времени tt; конденсаторы первого и второго контуров имеют различную полярность напряжения: конденсатор первого контура имеет плюс на левой обкладке, конденсатор второго контура имеет плюс на. правой обкладке, Полярность напряжения кон- денсаторов сравнивается в блоке 2.

Момент превышения тока нагрузки над током уставки в момент времени попадает на интервал времени Т, равный периоду собственной частоты коммутирующего контура, поэтому эап1243Î74 рещается формирование сигналов 14 и

15, и коммутирующий конденсатор вто-рого контура не перезаряжается, Время Т, равное периоду собственной частоты первого и второго контуров, необходимо для переэаряда коммутирующего конденсаторы второго контура и восстановления запирающих свойств тиристоров второго контура.

В случае, если осуществить перезаряд конденсатора второго контура на противоположную полярность на интервале времени Т включением коммути15 рующего тиристора 18, то в момент времени t g при включении коммутирующего тиристора 19 произойдет короткое .замыкание по. цепи: плюс источника питания, тиристор 18, тиристор 19, минус источника. питания, поскольку тиристор 18 не успеет восстановить свои запирающие свойства. Поэтому коммутация тиристора 21 в момент времени ty осуществляется с помощью первого контура и в момент времени

tg несмотря на наличие сигнала А, запрещается включение коммутирующих тиристоров 18 и 19. Учитывая, что постоянная времени нагрузки преоб30 разователя на порядок больше интервала времени Т, на котором запрещается включение коммутирующих тиристоров второго контура, причем параметры коммутирующих цепей выбираются всегда с некоторым запасом по коммутирующей способности, то ток нагрузки преобразователя не успевает нарасти до величины, которую невозможно коммутировать одним контуром.

При условии, что сигнал А появляет40 ся на интервале времени 1- — t (H< фи ь,2 показан пунктирной линией) и момент его появления не попадает в интервал времени Т, при этом коиден> ,45 саторы обоих LC-контуров заряжены до разной полярности напряжения, блок 2 формирует сигнал 14 (на фиг ." показан . пунктирной линией) на перезаряд комму-.тирующего конденсатора второго контура.

При этом к моменту времени t> поляр-50 ность напряжений конденсаторов оди-! иакова, и в момент времени tg на коммутирующий тиристор 19 поступает сигнал (на фиг.2 показан пунктирной линией), и коммутация тирнстора 21 осуществляется двумя контурами (коммутирующий импульс тока второго контура на фиг.2 показан пунктирной линией ). Далее при наличии сигнала А коммутация тиристоров 20 и 2l.â моменты времени t9 tfO и t11 tent осуществляется двумя контурами, Таким образом, способ управления позволяет при токе нагрузки преобразователя ниже уставки тока осуществлять коммутацию тиристоров преобразователя одним контуром и существенно снизить коммутационные потери. Величина тока уставки выбирается из конкретных условий реализации способа: времени выключения тнристоров преобразователя, температуры их структуры, среднего тока, коэффициента запаса по коммутирующей .способности узла принудительной коммутации.

Формула изобретения

Способ управления двухконтурным узлом принудительной коммутации тиристорного преобразователя, заключа-. ющийся в том, что в каждом полуперио-. де выходного напряжения преобразователя включают со сдвигом во времени между собой коммутирующие тиристоры первого и второго контуров коммутации, отличающийся тем, что, с целью. снижения коммутационных потерь, задают уставку тока преобраэователя, измеряют ток нагрузки преобразователя, сравнивают его с уставкой тока, фиксируют момент превышения тока нагрузки током уставки, определяют полярность напряжений коммутирующих конденсаторов первого и второго контуров коммутации, сравнивают полярности напряжений коммутирующих конденсаторов первого и второго контуров и, в случае, одинаковой полярности и превышения .тока нагрузки над током уставки, производят укаэанное включение тиристоров первого и второго контуров, в случае разной полярности напряжений коммутирующих конденсаторов и совпадения момента превышения током нагрузки тока уставки с интервалом времени, равным периоду собственной частоты контура коммутации до момента включения коммутирующих тиристоров первого L С-. контура коммутации, запрещают включение коммутирующих тиристоров второго контура коммутации и осуществля" ют включение коммутирующих тиристоров только первого контура коммутации, 1243074 если момент указанного превышения не совпадает с указанным интервалом, дополнительно включают коммутирующие тиристоры второго контура коммутации в указанный момент превышения, после чего производят указанное включение

7У фиг/ .

Составитель В, Миронов

Техред Д.Олейник Корректор C. Шекмар

Редактор H. Яцола

Заказ 3714/54 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.(!5.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4, Ю

fl

У

1,3

4

fS тиристоров первого и второго контуров коммутации, если ток нагрузки низе тока уставки преобразователя, запрещают включение коммутирующих тиристоров второго контура коммутации.