Устройство принудительной коммутации тиристоров преобразователя

 

Изобретение относится к преобразовательной технике. Целью является расширение области использования путем повышения частотных возможностей. Устройство содержит трехфазный мост коммутирующих тиристоров (КТ) 3-8. Выводы переменного тока моста КТ 3-8 соединены с LC-цепями 9-14,другие концы которых подключены к двум разделительным диодам (РД) 17,18. Последовательно соединенные зарядные тиристоры (ЗТ) 15, 16 общей точкой подключены к общей точке РД 17,18. При о.тпирании ЗТ 16 осуществляется дозаряд конденсаторов LC-цепей 9-12 во . время перезаряда конденсатора третьей LC-цепи 13, 14. 3 ил. (Л со о ю оо х ISD Uf 33 It 3..S.ff,7,ff 15.16,29,30 РагА

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1302392

А1 (51) 4 Н 02 М 1/08, 5/27

ВСЕСОЮЗНАЯ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1l3 „ .. . ;,„13 ! ИНЬЛМОТСЫ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3849488/24-07 (22) 28.01.85 (46) 07.04.87. Бюл. Ф 13 (71) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт комплектного электропривода (72) Г.Н. Коваливкер, Ю.М. Иньков, Р.Д. Валеев и В.Т. Загорский (53) 621.314.27(088.8) (56) Патент США У 4191994, кл. Н 02 М 7/515, 1980.

Глазенко Т.А. Полупроводниковые преобразователи в электроприводах постоянного тока. М.: Энергия, 1973.

Заявка ФРГ У 2721635, кл. Н 02 М 1/06, 1978.

Авторское свидетельство СССР

Ó 2721635, кл. Н 02 М 1/06, 1978.

Авторское свидетельство СССР

У;1267550, кл. H 02 M 1/08, 31.08.84. (54) УСТРОЙСТВО ПРИНУДИТЕЛЬНОЙ КОММУ ТАЦИИ ТИРИСТОРОВ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике. Целью является расширение области использования путем повышения частотных возможностей.

Устройство содержит трехфазный мост коммутирующих тиристоров (КТ) 3-8.

Выводы переменного тока моста КТ 3-8 соединены с LC-цепями 9-14,другие концы которых подключены к двум раз делительным диодам (РД) 17,18. Последовательно соединенные зарядные тиристоры (ЗТ) 15, 16 общей точкой подключены к общей точке РД 17,18. При отпирании ЗТ 16 осуществляется доза- д

Ю ряд конденсаторов LC-цепей 9-12 во время перезаряда конденсатора третьей

LC-цепи 13, 14. 3 ил.

1 1302392 2

20

25 следующим образом.

45

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для принудительной коммутации тиристоров в регулируемых выпрямителях и инверторах, а также в тяговых приводах электровозов переменного тока с асинхронными двигателями.

Целью изобретения является расширение области использования путем по- 10 вьппения частотных возможностей.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства принудительной коммутации; на фиг. 2 — диаграммы импульсов управления, поясняющие работу устройства, а. также кривые импульсов токов и напряжения на коммутирующих конденсаторах; на фиг. 3 — функциональная схема одного из возможных вариантов формирователя сигналов управления и диаграмма напряжений, поясняющая его работу.

Устройство принудительной коммутации подключено к общим шинам, соединяющим тиристорный преобразователь

l с источником 2 питания, и содержит трехфазный мост коммутирующих тиристоров 3-8, три коммутирующие LC-цепи

9-14, состоящие из конденсаторов 10, 12 и 14 и дросселей 9,11 и 13, два зарядных тиристора 15 и 16, два разделительных диода 17 и 18 коммутирующий трансформатор с двумя первичными обмотками 19 и 20, двумя вторичными обмотками 21 и 22, два разрядных дио- 35 да 23 и 24, два возвратных диода 25 и 26, два обратных диода 27 и 28, две группы распределительных тиристоров

29 и 30, резистор 31, формирователь

32 сигналов управления. Аноды тиристоров 3,5,7 и 15 и катоды диодов 23, 26 и 28 подключены к положительной шине источника 2 питания, катоды тиристоров 4,6,8 и 16 и аноды диодов

24,25 и 27 - к отрицательной шине источника 2 питания.

Одни концы LC-цепей 9-14 подключены к выводам переменного тока моста коммутирующих тиристоров 3-8, другие концы — к аноду, катоду и общей точке соединения согласно последовательно включенным разделительным диодам

l7 и 18. Две первичные обмотки 19 и

20 коммутирующего трансформатора включены согласно последовательно с двумя вторичными обмотками 23 и 22.

Выводы первичных обмоток 19 и 20 подсоединены к аноду и катоду раздели" тельных диодов 17 и 18, выводы вто- ричных обмоток — к аноду и катоду возвратных диодов 25 и 26. Общие точки соединения обмоток подкачены к выводам разрядных диодов 23 и 24.

Зарядные тиристоры 15 и 16 подключены своими выводами к общей точке соединения разделительных диодов 17 и 18. Коммутирующие тиристоры 4 и 7 шунтированы встречно включенными обратными диодами 27 и 28.

Анодная группа распределительных тиристоров 29 подсоединена катодами к соответствующим зажимам тиристорного преобразователя 1, анодами к катоду второго разделительного диода 18. Катодная группа распределительных тиристоров 30 подсоединена анодами к зажимам тиристорного преобразователя 1, катодами — к аноду первого разделительного диода 17.

К шинам источника 2 питания подключен резистор 31. Выходы формирователя 32 сигналов управления подключены к управляющим электродам тиристоров

3-8,15 16,29 и 30.

Предлагаемое устройство работает

Предположим, что в начальный момент времени конденсаторы 10, 12 и

14 LC-цепей заряжены полярностью напряжения, указанной на фиг. 1. Согласно диаграмме управления (фиг.2) в момент времени t„ включается тиристор 3. Конденсатор 10 начинает перезаряжаться по цепи: элементы 10,17, 18,19,23,3,9 и 10. Напряжение первичной обмотки 19 коммутирующего трансформатора прикладывается через распределительный тиристор анодной группы тиристоров 29 к запирающему тиристору преобразователя 1 в обратном направлении, и ток нагрузки перево( дится из цепи силового тиристора преобразователя 1 в коммутирующую LCцепь 9 и 10.

В момент времени t включается коммутирующий тиристор 5, и ток нагрузки переводится из LC-цепи 9 и 10 в LC-цепь 11 и 12. Ток конденсатора

12 замыкается по цепи: элементы 12, 18,19,23,5,11 и 12. В момент времени включается коммутирующий тиристор

7, и ток нагрузки из LC-цепи 11 и 12 переводится в LC-цепь 13 и 14. Ток конденсатора 14 замыкается по цепи: элементы 14,19,23,7,13 и 14. На интервале времени t< -t< мгновенное зна чение тока конденсатора 14 становитс

1 <023

3 меньше тока нагрузки, и разрядный диод 23 запирается.

Энергия тока нагру.=ки и дросселя 13 передается в конденсатор 14 по цепи: элементы 13,14,29,1,7 н 13. Из кривых напря ..ний на коммутирующих конденсаторах видно, что за счет энергии, запасенной в коммутирующем реакторе на интервале времени 1;

4 напряжение на конденсаторе 14 становится выше напряжения источника питания U . Тиристор 7 запирается разностью напряжений Ц, -Б . В момент . времени t начинается вывод избыточной энергии коммутирующего конденсатора 14 в источник 2 питания по цепи: элементы 14,13,28,32,2,24,20,17, 18 и 14.

В момент времени t напряжение конденсатора 14 равно напряжению ис- 20 точника питания Ug, и процесс коммутации заканчивается. Из кривых напряжений коммутирующих конденсаторов и U (фиг. 2) видно, что по

18 окончании процесса коммутации напряжение на коммутирующих конденсаторах

l0 и 12 ниже напряжения источника 2 питания. Поэтому на интервале времени t --t6. осуществляется дозаряд коммутирующих конденсаторов 10 и 12. 30

В момент времени t согласно фиг. 2 подаются управляющие импульсы на тиристоры 3,5 и 16, и конденсаторы 10 и 12 заряжаются по цепям: элементы

2,3,9,10,17,16,2 и 2,5,11,12,16,2.

Таким образом, дозаряд конденсаторов

10 и 12 осуществляется во время перезаряда конденсатора 14 третьей LCцепи.

В момент времени t начинается 40

8 очередная коммутация. Включается тиристор 8 и конденсатор 14 перезаряжается по цепи: элементы 14,13,8,24,20, 17,18 и 14. Напряжение обмотки 20 коммутирующего трансформатора через 45 один из распределительных тиристоров

30 катодной группы прикладывается к запирающему тиристору преобразователя 1 в обратном направлении. Ток нагрузки из коммутирующего тиристора преобразователя 1 переводится в LCцепь 13 и 14. В момент времени t включается, коммутирующий тиристор Ь, и ток нагрузки из LC-цепи 13 и 14 переводится в LC-цепь 11 и 12. Конденсатор 12 перезаряжается по цепи: элементы 12,11,6,24,20,17 и 12. В момент времени t включается тиристор 4, и ток нагрузки переводится

92 4 из (,С-цепи 11 и 12 в LC-цепь 9 и IÎ.

Конденсатор 10 перезаряжается по цени: элементы. 10,9,4,24,20 и 10. Энергия, запасенная током нагрузки в дросселе 9, переводится в конденсатор 10 по цели: элементы 9,4,1,30, I0 и 9. Вывод энергии коммутирующего конденсатора 10 осуществляется на интервале времени С, -t„4 по цепи: элементы 10,17-19,23,2,27,31,9 и 10.

В момент времени t„, осуществляется доразряд конденсаторов 12 и 14 по цепям: элементы 2,15,12,11,6,2 и

2,15,18,14,13,8,2. Таким образом, дозаряд конденсаторов 12 и 14 осуществляется на интервале времени перезаряда коммутирующего конденсатора 10. Осуществление дозаряда коммутирующих LC-цепей на интервале времени 1 -1 позволяет сократить интерват времени между коммутациями t„-С8, на величину времени, равную длительности дозарядного импульса t -t и таким образом расширить функциональные возможности узла принудительной коммутации.

Формирователь 33 сигналов управления (фиг. 3) состоит из распределения импульсов управления, выполненного в виде двух каналов управления на логических элементах. Каждый канал распределителя импульсов состоит из усилителей-формирователей 3439, одновибратор 40-42, логических элементов ИЛИ 43 и 44. В состав формирователя 33 также входит регулятор

45 частоты. Выходы регулятора 45 соединяются с входами усилителей-формирователей 34, выходы усилителей-формирователей 34 — с входами одновибраторов 40-42 и с входом логического элемента ИЛИ 43. Выходы одновибраторов 40-42 соединены с входами усилителей-формирователей 37-39. Выход усилителя 37 соединяется с входом элемента ИЛИ 44 логического сравне-ния. С выходов усилителей-формирова, телей 35 и 36 и логических элементов

ИЛИ 43 и 44 сигналы у равления подаются на тиристоры 3,5,7 и 16 в первом канале управления и на тиристоры

4,6,8 и 15 во втором канале управления.

Устройство формирования сигналов управления согласно диаграмме напряжений (фиг. 3) работает следующим образом.

На вход регулятора 45 частоты подается сигнал Ug задания по выходной

l30239 частоте. С выхода регулятора 45 частоты формируются два сигнала: +U „ и

-U Согласно диаграмме напряжений (фиг. 3) по заднему фронту сигналов

+U А формирователь 34 импульсов форми- 5 рует импульс, поступающий на входы одновибраторов 40-42. Одновибраторы по переднему фронту импульса U фор34 мируют импульсы, равные по длительности интервалам времени t,-t

ЯЭ Ъ t1 4 °

По задним фронтам этих импульсов формирователи 37-39 формируют импульсы,поступающие на формирователи 35 и 36 и логический элемент 44. По передним фронтам этих импульсов формирователи 35 и 36 формируют импульсы управления, поступающие на входы тиристоров УПК. го

Формула изобретения

Устройство принудительной коммутации тиристоров преобразователя, содержащее источник питания, к выходным шинам которого подключены соответствующие выводы постоянного тока трехфазного.моста коммутирующих тиристоров, два соответствующих тиристора которого шунтированы встречно включенными обратными диодами, соответствующие выводы двух зарядных тиЮ ристоров, соответствующие выводы двух возвратных диодов, соответст- 35 г б вующие выводы двух разрядных диодов, два согласно-последовательно включенных разделительных диода, три коммутирующие LC-цепи, подсоединенные одними выводами к выводам переменного тока трехфазного моста коммутирующих тиристоров, другючи соответствующими выводами к аноду первого, к катоду второго и к общей точке соединения разделительных диодов, коммутирующий трансформатор, подсоединенный соответствующими выводами . первичных обмоток к аноду первого и к катоду второго разделительных диодов, соответствующими выводами вторичных обмоток к анодам и катодам разрядных и возвратных диодов и к другим выводам первичных обмоток, анодную и катодную группы распределительных тиристоров, подсоединенных анодами к катоду второго разделитель-. ного диода, катодами. — к аноду первого разделительного диода и другими анодами и катодами — к соответствую- . щим выводам тиристорного преобразователя, формирователь сигналов управления, подсоединенный выходами к управляющим электродам коммутирующих и зарядных тиристоров, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения области использования путем повьппения частотных воэможностей. другие выводы зарядных тиристоров подключены к общей точке соединения разделительных диодов.

130239?!

302392

045 и.и

ИЗ

ИО

941

042

И7

Ю8

ИУ

УЯ

V44

УЛ

Составитель Г. Мыцык

Редактор В. Данко Техред А.Кравчук Корректор М !!!арий

Заказ 1222/54 Тираж 661 Подписное

ВНИИНИ 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