Тиристорный реверсивный преобразователь с искусственной коммутацией

 

Изобретейие относится к электротехнике и может быть использовано в реверсивных преобразователях с искусственной коммутацией. Цель изобретения повышение надежности. Тиристорный реверсивный преобразователь с искусственной коммутацией содержит встречно-параллельно соединенные группы силовых транзисторов 1-6. Тиристоры 1,3 и 5, образуют каг тодную группу, а тиристоры 2,4 и 6 - анодную группу. Трехфазный диодный мост 8 и группы силовых тиристоров 1-6 через согласующий трансформатор «) т .12 .0 .А. 17 re to СЛ ./ г -j 4 .5 .6 Ю О) to 2ff

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ае (n) g 4 Н 02 М 7/155

113 „

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

t2

О

М

f7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3829541/24-07 (22) 25.12.84 (46) 15.08,86, Бюл. 9 30 (71) Ульяновский политехнический институт (72) С.Н ° Сидоров (53) 621.314.632(088.8) (56) Руденко В.С. и др. Основы преобразовательной техники. М.: Высшая школа, 1980, с.332, рис. 5-30.

Авторское свидетельство СССР

Ф 900385, кл. Н 02 М 7/145. 1982, .(54) ТИРИСТОРНЫЙ РЕВЕРСИВНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С ИСКУССТВЕННОЙ КОММУТАЦИЕЙ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в реверсивных преобразователях с искусственной коммутацией. Цель изобретения — повышение надежности. Тиристорный реверсивный преобразователь с искусственной коммутацией содержит встречно-параллельно соединенные группы силовых транзисторов

1-6, Тиристоры 1,3 и 5, образуют ка-, тодную группу, а тиристоры 2,4 и 6 " анодную группу. Трехфазный диодный мост 8 и группы силовых тиристоров

1-6 через согласующий трансформатор

125!262

7 подключены к питающей сети, Между выводами постоянного тока тиристорных групп включены коммутирующие дроссели 10 и 11, Общая точка соединения дросселей 10, It и нулевой вывод вторичных обмоток согласующего трансформатора образуют выводы для подключения цепи нагрузки 9. К общей точке соединения дросселей 10 и

11 через встречно-параллельно соединенные коммутирующие тиристоры 12 и 13 подключены катодами коммутирующий тиристор 14 и разделительный диод 15, а через коммутирующий конденсатор 16 — аноды разделительного

Изобретение относится к электротехнике, в частности к многофаэным реверсивным преобразователям с искусственной коммутацией тиристоров, получающим разнообразное применение в качестве управляемых выпрямителей, преобразователей частоты, инверторов напряжения и др.

Цель изобретения — повышение надежности.

На фиг.1 изображена принципиальная схема силовой части и блок-схема цепей управления предлагаемого преобразователя; на фиг.2 — диаграммы напряжений, токов и управляющих импульсов, иллюстрирующие работу силовой части преобразователя в установившемся режиме, Силовая часть преобразователя содержит встречно-параллельно соединенные группы (комплекты) силовых тиристоров 1-6, причем тиристоры 1,3 и 5 образуют катодную группу, а тиристоры 2,4 и 6 образуют анодную группу, Ъыводы переменного тока указанных групп тиристоров подключены к входным выводам для подключения трехфазной сети, например, через согласующий трансформатор 7, к которым также подключен выводами переменного тока трехфазный диодный мост 8. К нулевому выводу (нулю вторичных обмо.ток трансформатора) одним выводом подключена цепь нагрузки 9, 5

35 диода 19 и коммутирующего тиристора

18 и катод коммутирующего тиристора

l7. Аноды диода 15 и тиристора !7 соединены с катодами тиристоров 1-5.

Катод тиристора !8 соединен с анодной группой диодов моста 8. Введение в устройство коммутации коммутирующего тиристора 18 и разделительных диодов 15 и 19 позволяет расширить функциональные возможности силовой схемы благодаря тому, что дроссели

10 и ll совмещают функции токоограничивающих и коммутирующих элементов.

Этим достигается поставленная цель, 2 ил.

Коммутирующие дросели 10 и ll соединенные последовательно, включены между выводами постоянного тока ти-, ристорных групп, при этом цепь нагрузки другим своим выводом соединена со средней точкой указанных дросселей, к которым также с помощью встречно-параллельно соединенных коммутирующих тиристоров 12 и 13 подключены катодами коммутирующий тиристор

14, который своим анодом соединен с положительным выводом диодного моста, разделительный диод 15, который своим анодом соединен с выводом постоянного тока катодной группы силовых тиристоров, а также одним выводом коммутирующий конденсатор 16. Другим выводом конденсатор соединен с разноименными выводами коммутирующих тиристоров 17 и 18, а также с анодом ,разделительного диода 19, который своим катодом подключен к средней точке дросселей. Коммутирующий тиристор 17 анодом соединен с анодом ю разделительного диода 15, а коммутирующий тиристор IS катодом соединен с отрицательным выводом диодного моста, Блок управления включает в себя фаэосдвигающее устройство 20, подключенное выходом к распределителю 21 управляющих импульсов для силовых тиристоров. Общий выход распределителя соединен с одним из входов логической части 22, второй вход которой

1251262 подключен к выходу датчика 23 напряжения тока нагрузки.

На фиг.2 приняты следующие обозначения: 1:, i„ напряжение и ток к-ro элемента схемы U -Г U — 5

° У1

U„„„,, U», -U,„управляющие импульсы для тиристоров )-6, 12 — )4, 17 и 18 соответственно.

Преобразователь работает следующим образом, !О

Работу устройства рас .мотрим на примере управления преобразователем по способу двухкратного включения каждого тиристора на период сетевого напряжения, Согласно данному спо- 15 собу одно включение тиристора на периоде происходит с искусственной коммутацией (ИК), а другое включение целесообразно производить с естественной коммутацией (ЕК), Для иллюст- 20 рации служат временные диаграммы на фиг.2, которые представлены для случаев положительных (фиг.2 а) и отрицательных (фиг,2б) значений выпрямленного напряжения и тока. При этом 25 полагается, что при положительном направлении тока в работе находятся тиристоры катодной группы 1, 3 и 5, а при отрицательном направлении тока — тиристоры анодной группы 2, 4 5О и b.

В момент, когда прямой ток тиристора 1 сравнивается с обратным током перезаряда конденсатора, тиристор I будет выключен и к нему так же, как и к тиристорам 12 и 17 до конца перезаряда будет прикладываться обратное восстанавливающее напряжение.

° После выключения тиристора 1 ток вы-. ходящей из работы фазы замыкается по цепи: диод моста 8, тиристор 14, конденсатор 16, диод )9, цепь нагрузки 9, трансформатор 7.

Под воздействием напряжения на конденсаторе ток нагрузки начнет переходить в цепь вступающей в работу фазы с элементами: цепь нагрузки 9, трансформатор 7, тиристор 5, дроссель 10.

Коммутация завершится, когда ток выходящей иэ работы фазы снизится до нуля, После выдержки рремени, необходимой для надежного запирания выключенных тиристоров, могут быть поданы импульсы управления на тиристоры 14 и 18, При этом будет о6еспечена воэможность доразряда коммутирующего конденсатора вновь до начального уровня, и устройство искусственной коммутации вернется в исходное состояние.

Во время коммутации не исключена возможность кратковременного перекрытия в работе двух силовых тирис" торов коммутирующих фаз, находящихся в разных группах. На рассмотренном

45

55

Алгоритм подачи управляющих импульсов на силовые тиристоры при положительном токе следующий: тиристор

1(4) — ИК - тиристор 5(2) ЕК вЂ” тиристор 3(6) ИК вЂ” тиристор 1(4) ЕК вЂ” тиристор 5(2) — ИК вЂ” тиристор 3(6) EKтиристор 1(4). Здесь номера, указанные в скобках, соответствуют тиристорам на проводящей ток группы, Данный алгоритм обеспечивается работой распределителя 21 импульсов, датчика

23 направления тока и логической частью 22, Пусть на внекоммутационном интервале ток нагрузки протекает по цепи: тиристор 1, дроссель 10, цепь 9 и трансформатор 7. Конденсатор 16 на предшествующем интервале коммутации был бы подключен к вторичной обмотке трансформатора с помощью диодного моста 8 и коммутирующих тиристоров

14, )8 и потому заряжен до уровня, превьппающего амплитуду междуфазного напряжения с полярностью, указанной без скобок, При этом все диоды и тиристоры устройства искусственной коммутации оказываются запертыми. В на- 1 чале искусственной коммутации тока из фазы с тиристором 1 в фазу с тиристором 5 с помощью блока 21 производится снятие импульсов управлеция с тиристоров 1,4 и подача импульсов на тиристоры 5,2, Одновременно с этим блок 22 обеспечивает подачу управляющих импульсов на коммутирующие тиристоры 12 и 17, За этим следует вспомогательный перезаряд конденсатора 16 по цепи: конденсатор 16 тиристор 12, дроссель 10, тиристор

17. К началу обратного колебательного перезаряда конденсатора по команде датчика 23 блоком 22 будет подан управляющий импульс на тиристор

)4. Тогда обратный рабочий перезаряд конденсатора будет происходить по двум параллельным контурам: конденсатор 16, диод 19, дроссель 10, диод

15, а также конденсатор 16, диод 19, дроссель 10, тиристор 1, диод моста

8, тиристор 14.

1251262

5 интервале коммутации это может вызBBTb протекание тока из фазы с боль.шим напряжением, тиристор ), дроссели 10 и 11, тиристор 2, 8 фазу с меньшим напряжением, Однако развитию этого тока в предложенной схеме препятствует индуктивность дросселей

IO u ll.

Если ток нагрузки на последующем внекоммутационном интервале изменит знак, как это показано на фиг.2 пунктирной кривой 1, он будет иметь возможность замыкаться по цепи: цепь нагрузки 9, дроссель 11, тиристор 2, трансформатор 7, В дальнейшем протекание искусственных коммутаций в катодной группе тиристоров будет происходить аналогично, В свою очередь естественные коммутации будут происходить так же, как и в обычных схемах тиристорных выпрямителей.

Регулирование и реверс преобразователя могут быть обеспечены путем изменения фазы управляющих импульсов с помощью блока 20.

Работу преобразователя при отрицательных значениях выпрямленного напряжения и тока иллюстрируют диаг30 раммы на фиг.2б. Алгоритм подачи управляющих импульсов на силовые тиристоры в данном случае будут следующим: тиристор 4(1) ЕК- тиристор 2(5)

ИК вЂ” тиристор 6(3) EK — тиристор 4(1)

ИК вЂ” тиристор 2(5) - EK — тиристор

6(3) ИК вЂ” тиристор 4(l). Изменится также алгоритм управления коммутирующими тиристорами с помощью блока ?2, Пусть на внекоммутационном интервале ток нагрузки протекает по цепи;

40 цепь нагрузки 9, дроссель ll тиристор 2, трансформатор 7, При этом полярность начального напряжения на конденсаторе так же, как и в рассмотреном примере, указана без скобок, В

45 ачале искусственной коммутации тока из фазы с тиристором 2 в фазу с ти-. ристором 6 с помощью блока 21 производится снятие импульсов управления с тиристоров 2,5 и подача импульсов на тиристоры 6,3. Одновременно с этим блок 22 обеспечит подачу управляющих импульсов на коммутирующие тиристоры 12 и 17,, За этим следует вспомогательный перезаряд конденсата- ра 16 по цепи: конденсатор 16, тиристор 12, дроссель 10, тиристор 17.

К началу обратного переразяда по комаиде датчика 23 блоком 22 будут поданы управляющие импульсы на тиристоры !3 и )8, При этом обратный рабочий перезаряд конденсатора будет происходить по двум параллельным контурам: конденсатор 16, диод 19, дроссель 10, диод 15, а также конденсатор !6, тиристор 18, диод моста 8, тиристор 2, дроссель 11, тиристор 13, В момент, когда прямой ток тиристора

2 сравняется с обратным током переэаряда конденсатора, тиристор 2 будет выключен и к нему так же, как и к тиристорам 12 и 17 до конца перезаряда будет прикладываться обратное восстанавливающее напряжение. После выключения тиристора 2 ток выходящей иэ работы фазы замыкается по цепи: цепь нагрузки 9, тиристор )3, конденсатор 16, тиристор !8, диод моста 8, трансформатор 7, Под воздействием напряжения на конденсаторе, полярность которого к этому моменту будет опять укаэанной без скобок, ток нагрузки начнет переходить в цепь вступающей в работу фазы с элементами: цепь нагрузки 9, дроссель

II тиристор 6, трансформатор 7, Коммутация завершится, когда ток выходящей из работы фазы снизится до нуля, После выдержки времени, необходимой для надежного запирания выключенных тиристоров, включаются тиристоры !4 и 18> после чего конденсатор будет дозаряжен вновь до начального уровня, а устройство искусственной коммутации вернется в исходное состояние.

При этом воэможность кратковремен. ного перекрытия в работе тиристоров

2 и 3 не приведет к развитию значительного тока в уравнительном контуре благодаря наличию дросселей 10 и )1.

Если на последующем внекоммутационном интервале ток нагрузки изменит знак, для его протекания может служить цепь: цепь нагрузки 9, трансформатор 7, тиристор 3, дроссель 10.

В дальнейшем искусственные коммутации в анодной группе силовых тиристоров будут происходить аналогично, Протекание же естественных коммутаций будет осуществляться, как и в обычных схемах тиристорных выпрями" телей.

Предложенное техническое решение обеспечивает повышение надежности

Формула изобретения ид

u

Иуч и а идЬ

,г о з идiг i

Оу.

ibid

gy1 б сюда 2

Составитель Л. Устинкина

Техред О. Гортв ай Корректор А. Обручар

Редактор M. Бандура

Тираж б31 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4423/55

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 12 двухкомплектного реверсивного преобразователя без существенного усложнения его силовой части и цепей управления, Зто достигается путем расширения функциональных возможностей элементов силовой схемы, а именно благодаря тому, что дроссели 10 и 11 совмещают функции токоограничивающих и коммутирующих элементов °

Тиристорный реверсивный преобразователь с искусственной коммутацией, содержащий трехфазные катодную и анодную группы силовых тиристоров, трехфазный диодный мост, устройство искусственной коммутации, включающее конденсатор, два дросселя и четыре коммутирующих тиристора, блок управления тиристорами и цепь нагрузки, причем выводы переменного тока указанных групп тиристоров и диодного моста соединены с входными выводами для подключения фаз источника питающего напряжения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения надежности, в устройство искусственной коммутации дополнительно введены пя51262 8 тый коммутирующий тиристор и два разделительных диода, причем дроссели соединены в последовательную цепь, включенную между выводами постоянного тока тиристорных групп, к общей точке соединения дросселей через первые два встречно-параллельно соединенных коммутирующих тиристора- подключены катодами третий коммутирую10- щий тиристор, анодами соединенный с положительным выводом диодного моста, первый разделительный диод, анодом соединенный с выводом постоянного тока катодной,группы силовых тиристо15 ров, один вывод коммутирующего конденсатора, другим выводом соединенного с разноименными выводами четвертого и пятого коммутирующих тиристоров и анодом второго разделительного

20 диода, катодом подключенного к общей точке соединения дросселей, четвер" тый коммутирующий тиристор анодом соединен с анодом первого разделительного диода, пятый коммутирующий

25 тиристор катодом соединен с отрица- тельным выводом диодного моста, а цепь нагрузки включена между общей. точкой соединения дросселей и нулевым входным выводом.