Способ управления многофазным выпрямителем

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,SU„„126594 (5D 4 Н 02 M 7/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3841515/24-07 (22) 07. 01 . 85 (46) 23, 10. 86. Бюл. N - 39 (71) Специальное проектно-конструкторское и технологическое бюро по тяжелому и электросварочному оборудованию Псковского завода тяжелого электросварочного оборудования (72) 10.П. Гуслин (53) 621.314.632(088.8) (56) Гельман М.В., Лохов С.П. Тиристорные регуляторы переменного напряжения. — М.: Энергия, 1975, с. 31.

Бокштейн О.Н., Канин А.M. Оборудование для контактной сварки постоянным током. — Л.: Энергия, 1976, с. 9. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОФАЗНЫМ

ВЬШРЯМИТ БЛЕМ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управления многофазным выпрямителем. Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей. Способ управления состоит в том, что в многофазном выпря-мителе, в котором вторичные обмотки трансформатора совместно с преобразовательными элементами образуют нулевую схему выпрямления, асоединенные в треугольник первичные обмотки через регулирующие элементы с узлами коммутации подключены к входным выводам, регулирование выпрямленного напряжения производят изменением времени задержки на включение регулирующих элементов по отношению к моментам их.полнофазного включения. При этом регулирующие элементы выключают в моменты исчезновения нагрузочной составляющей пер- д вичного тока, протекающего о этим: регулирующим элементам. Способ позволяет уменьшить мощность каждого узла коммутации, так как требуется С, выключение небольшой по величине намагничивающей составляющей первич- 3 ного тока, а также уменьшить площадь сечения стержней сердечника трансформатора путем ликвидации интервала бесполезного намагничиЖ вания сердечника. Этим достигается © поставленная цель. 6 ил. сО

«Ф

12659

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для использования в многофазных выпрямителях, в частности в выпрямителях машин для контактной элек- 5 тросварки постоянным током.

Цель изобретения — улучшение

I массогабаритных показателей.

На фиг. 1 и 2 показаны схемы многофазных выпрямителей, реализующих способ; на фиг. 3 — формы выпрямленных напря>кений в этих схемах; на фиг. 4 и 5 — формы первичных напряжений и характер изменения магнитной индукции в стержнях сердечников трансформаторов рассматриваемых схем;- на фиг. 6 — схема, реализующая способ управления благодаря принудительной коммутации тиристоров, 20

Для трехпульсовой схемы выпрямления (фиг. 1a) форма выпрямленного напря>кения Ug дана на фиг..3а, а для шестипульсовой схемы (фиг. 1B) напряжение Б, показано на фиг. Зо. Такое

25 выпрямленное напряжение Ug и для шестипульсовой схемы (фиг. 3). Кривые выпрямленного напряжения построены при допущении, что характер коммутации тиристоров мгновенный.

Известный способ фазового управления мпогофазным выпрямителем с первичной стороны трансформатора можно рассмотреть на примере работы одной фазы любой из схем в течение полупе- 35 риода питающего напряжения. Для это- го берут в каждой из рассматриваемьщ схем по одному тиристору, например один из тиристоров 1-3 (фиг. 2). Допустим, что момент времени t, (фиг.3) 40 соответствует моменту полнофазного включения выбранных тиристоров. Фак тическое включение этих тиристоров производят в момент времени с . В этот момент в тиристорах появляются 45 намагничивающие и нагрузочные составляющие первичных токов. В момент времени t, когда в схемах включают очередные тиристоры, нагрузочные составляющие в выбранных тиристорах 50 исчезают, однако питающее напряжение остается приложенным к этим тирнсторам в проводящем направлении до момента времени t„, когда питающее напряжение изменяет направление. 55

В связи с этим до момента времени t по выбранным тиристорам продолжают протекать намагничивающие составляю46 2 щие первичных токов. Таким образом, для известного способа фазового управления интервал времени - является интервалом, в течение которого происходит бесполезное намагничивание сердечника фазы трансформатора без передачи энергии во вторичную обмотку соответствующей фазы. Изменением величины интервала времени t --t т.е. изменением угла

1 2 управления и, ведут регулирование выпрямленного напряжения.

При предлагаемом способе управления многофазным выпрямителем с первичной стороны трансформатора выключение тиристоров производят при исчезновении нагрузочных составляющих, т.е. в момент времени t, что позволяет избежать бесполезного намагничивания сердечников трансформаторов.

Для первичного контура каждой фазы трансформатора справедливо урав-. нение где  — магнитная индукция в стержне сердечника трансформатора;

w — число витков первичной обмотки одной фазы;

F — - площадь сечения стержня фазы трансформатора;

Ц вЂ” первичное напряжение фазы;

t — - время.

В дальнейшем для удобства вычисФ

1 лений принимаем — =1 для всех схем, vF а амплитуду синусоидального напряжения считаем равной единице.

Площадь сечения стержней трансформатора при заданном числе витков первичной обмотки определяется максимальным значением первичного напряжения, которое имеет место при полнофазном включении тиристоров.

На фиг. 4а для этого режима показана форма первичного напряжения о1 одной фазы в трехпульсовой схеме (фиг. 1й) при осуществлении известного способа фазового управления, а на фиг. 4д— то же, при управлении,по предлагаемому способу. На фиг. 46 показано напряжение U< в шестипульсовой схеме (фиг. 15) при полиофазном включении тиристоров для известного способа фазового управления, а на фиг. 4 г—

1265946 то же, для предлагаемого способа.

На фиг. 5а дана форма напряжения

U в схеме (фиг. 2) при полнофазном включении тиристоров для известного способа фазового управления, а на фиг. 5д — то же, для предлагаемого способа.

На фиг. 4 и 5 в соответствии с выражением (1) построены также кривые изменения индукции В в стержнях трансформаторов всех рассматриваемых схем при управлении известным и предлагаемым способами с указанием максимальных значений индукции.

После выключения тиристоров намагничивающие составляющие в первичных обмотках трансформаторов быстро спадают до нуля. через резисторы, шунтирующие первичные обмотки.

15

При использовании тиристоров, 20 включение которых производится подачей управляющих импульсов на управляющие электроды, а выключение — приложением напряжения в непроводящем

25 направлении, осуществление способа возможно благодаря применению принудительной коммутации тиристоров (фиг. 6).

Работу узлов принудительной коммутации можно рассмотреть на примере

ЗО процессов выключения тиристоров одной фазы.

Допустим, что в определенный момент времени включен тиристор 1. В этом случае включением тиржторов

4 и 5 коммутирующий конденсатор 6 заряжается от источника 7 постоянного напряжения до напряжения Ц (полярность показана на фиг. 6 беэ скобок). После исчезновения нагрузочной 40 составляющей тиристор 1 должен быть выключен. Это осуществляется включением тиристоров 8 и 9. При этом происходит колебатальный перезаряд конденсатора 6 через тиристоры 8 и 9 4> и индуктивность 10, а к тиристору 1 прикладывается напряжение в непроводящем направлении, что ведет к выключению этого тиристора (полярность напряжения на конденсаторе 6 после перезаряда показана на фиг. 6 в скобках). Напряжение такой полярности является запирающим для тиристоров

8 и 9, поэтому после окончания перезаряда конденсатора 6 эти тиристоры выключаются. Затем включаются тиристоры 11 и 12 и конденсатор 6 дозаряжается до напряжения Ц источника 7, после чего узел коммутации готов к выключению тиристора 9. Для выключения этого тиристора включаются тиристоры 1 и 13, что приводит к обратному перезаряду конденсатора 6 по этим тиристорам и индуктивности

10. При этом тиристор 9 выключается напряжением, приложенным в непроводящем направлении, а после окончания перезаряда тиристоры 1 и 13 выключаются напряжением конденсатора 6 (полярность показана на фиг. 6 без скобок). Включением тиристоров 4 и

5 конденсатор 6 дозаряжается до напряжения У„, после чего узел коммутации готов к выключению тиристора 1. Таким образом, описанный узел коммутации может осуществлять последовательные выключения тиристоров одной фазы выпрямителя, что позволяет осуществлять предлагаемый способ управления при использовании в каждой фазе такого узла коммутации.

При предлагаемом способе требуется выключение небольшой по величине намагничивающей составляющей первичного тока, поэтому мощность каждого узла принудительной коммутации сравнительно невелика.

Способ управления многофазным выпрямителем с первичной стороны трансформатора имеет следующие преимущества. Ликвидация интервалов бесполезного намагничивания сердечника трансформатора позволяет уменьшить площадь сечения стержней сердечника, что приводит к уменьшению массы и габаритов трансформатора в выпрямителе, использующем предлагаемый способ управления ° При уменьшении площади сечения сердечника происходит уменьшение расхода материалов на изготовление трансформатора, поэтому снижается его стоимость.

Формула изобретения

Способ управления многофазным выпрямителем, содержащим трансформатор, вторичные обмотки которого совместно с преобразовательными элементами образуют нулевую схему выпрямления, а первичные обмотки соединены в треугольник и своими началами через регулирующие элементы с узлами коммутации подключены к соответствующим входным выводам, при котором регулирование выпрямлен1265946 ного напряжения производят изменением времени задержки на включение регулирующих элементов по отношению к моментам их полнофазного включения, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, регулирующие элементы выключают в моменты исчезновения нагрузочной составляющей первичного тока, протекающего по этим регулирующим элементам.

1265946

Фиг.5

1265946

Составитель Е. Мельникова

Редактор О. 10рковецкая Техред А.Кравчук Корректор Л. Патай

Заказ 5678/55 Тираж 631 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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