Устройство управления вентильным преобразователем с искусственной коммутацией
Изобретение относится к преобразовательной технике. Целью является уменьшение потерь и улучшение массогабаритных показателей. Устр-во содержит тиристоры 1-6, мост на диодах 8-13. Между обкладками основного конденсатора 14 и нагрузкой 7 включены двухоперадионные тиристоры 19,20, соединенные с вспомогательной.системой импульсно-фазового управления 35. Вход системы 35 соединен с выходом пропорционального трехвходового операционного усилителя 37, первый вход которого через резистор 43 соединен с (Л 00 САЭ 4:ii lAd 35
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (I9) SU(ii) (5D 4 H 02 M 7/155
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3718447/24-07 (22) 21.03.84 (46) 30,08.87. Бюл. У 32 (7 1) Горьковский политехнический институт им.А. А.Жданова (72) Г. Г. Магазинник (53) 621. 314. 632 (088, 8) (56) Авторское свидетельство СССР
N 519832, кл. Н 02 М 7/155, 1973.
Авторское свипетельство СССР
У 886169, кл. Н 02 М 7/155, 1980.
Авторское свидетельство СССР
11) 900386, кл. Н 02 М 7/155, 1980.
Авторское свидетельство СССР
В 955445, кл. H 02 М 7/155, 1980.
Авторское свидетельство СССР
В 1091288, кл. Н 02 М 7/ 155, 1983. (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬHbIM ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ С ИСКУССТВЕННОЙ
КОИ(МУТАЦИЕЙ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике. Целью является уменьшение потерь и улучшение массогабаритных показателей. Устр-во содержит тиристоры 1-6, мост на диодах
8-13. Между обкладками основного конденсатора 14 и нагрузкой 7 включены двухоперационные тиристоры 19,20, соединенные с вспомогательной, системой импульсно-фазового управления 35.
Вход системы 35 соединен с выходом пропорционального трехвходового операционного усилителя 37, первый вход которого через резистор 43 соединен с входом системы импульсно-фазового управления 21. К конденсатору 14 подключен вход оптронной пары 40. Схема обеспечивает автоматическое поддержание
1334316 баланса энергии нри циклическом разряде-заряде конденсаторов 14, 15, т. е, изменения напряжения на конденсаторах при разряде и заряде равны, 1 ил.
Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам управления вентильными преобразователями с искусственной коммутацией.
Цель изобретения — улучшение энергетических и массогабаритных показателей.
На чертеже приведена схема устройства управления вентильным преобразователем с искусственной коммутацией, Устройство содержит силовой преобразователь на тиристорах 1-6, подключенных входами к сети переменного тока, а выходами к нагрузке 7, мост на диодах 8 — 13, подключенных к той же сети, что и силовой преобразователь, основной 14 и вспомогатель-ный 15 коммутирующие конденсаторы, подключенные минусовыми обкладками к минусу выпрямителя на диодах 8—
i3, плюсовая обкладка конденсатора
15 подключена к катоду тиристора .16 и аноду диода 17, объециненных сво бодными зажимами в общую точку с анодом разделительного диода 18 и плюсовым выводом моста диоцов 8 — 13, между обкладками основного конденсатора 14 и нагрузкой вкпючены зажимами соответствующей полярности двухоперационные тиристоры 19 и 20, а также систему 21 импульсно-фазового управления преобразователем, основные выходы которой соединены через развязывающие импульсные трансформаторы 22 и диоды 23 с управляющими электродами тиристоров силового моста, причем вспомогательные выходы системы 21 через дополнительные обмотки импульсных трансформаторов, суммирующую цепочку диодов 24 — 29, число которых равно числу силовых тиристоров, резистор 30 и разделительные диоды 3 1 и 32 подключены к управляющим входам лвухоперационных тиристоров 19 и 20.
К этим же входам двухоперационных тиристоров 19 и 20 через разделительные диоды 33 и 34 подключен выход вспомогательной одноканальной систе5 мы 35 импульсно-фазового управления.
Кроме того, через диод 36 выход системы 35 подключен к управляющему входу тиристора 16. Вход системы импульсно-фазового управления соединен с выходом пропорционального трехвходового операционного усилителя 37, первый вход которого через соответствующий входной резистор объединен с входом системы 21 импульсно-фазового управления, второй вход через вход,ной резистор подключен к источнику
38 смещения, а третий вход через входной резистор, стабилитрон 39, оптронную пару 40 и токоограничивающий
20 резистор 41 соединен с коммутирующим конденсатором 14. Фотодиод оптронной пары.40 соединен катодом с источником
42 питания. Резистор 43 в цепи обратной связи пропорционального усилите25 ля 37 включен между входом и выходом усилителя. Управление всем устройством осуществляется задатчиком 44 управляющего напряжения.
Устройство работает следующим об—
30 разом, Пусть до начала работы конденсатор
15 заряжен до амплитуды линейного напряжения питающей сети переменного тока, а конденсатор 14 до несколько
35 большего напряжения, например, с помощью маломощного источника постоянного тока (не показан). Допустим, что ток проводят тиристоры i и 6 и требуется скоммутировать ток в тиристоры 1 и 5. Также как и в любом типо-, вом тиристорном преобразователе момент подачи, т.е. фаза отпирающих импульсов, определяется величиной сигнала на выходе задатчика 44 управляющего напряжения. Сигнал поступает одновременно на вход системы 21 импульсно-фазового управления преобра1334316 зователем и на вход операционного усилителя 37, где он алгебраически суммируется с сигналом источника 38 смещения. В результате суммарный сигнал на выходе усилителя 37 оказывается меньше, чем сигнал из задатчика
44 на величину, определяемую напряжением источника 38 смещения. Для систем импульсно-фазового управления с вертикальным принципом, применяющихся в типовых преобразователях, пав следовательность импульсов на выходе системы 35 опережает импульсы на выходе блока 21 на некоторое время дс, .
Импульсы с системы 35 через диоды 33, 34 и 36 отпирают двухоперационные тиристоры 19 и 20 и тиристор 16. В результате этого к нагрузке 7 подклю-. чается конденсатор 14, а к диодному мосту 8 — 13 — конденсатор 15. К про— водившим ток тиристорам 1 и 6 оказывается приложенным в запирающем направлении напряжение, равное разности напряжений на конденсаторах 14 и
15. Тиристоры запираются, ток нагрузки поддерживается через тиристоры
19 и 20 конденсатором 14, а ток сети переходит в конденсатор 15, повышая
его напряжение до сравнения с умень— шающимся напряжением конденсатора 14, после чего они разряжаются на нагрузку параллельно. Через время Л t,, ко-iTopoe с помощью источника смещения ! задается равным времени гарантированного восстановления запирающих свойств
1 тиристоров 1 — 6, с выходов блока 21 через обмотки импульсных трансформаторов 22 и диоды 23 подаются отпирающие импульсы на очередные тиристоры, т.е. в рассматриваемом случае на тиристоры 1 и 5. Одновременно с вспомогательной вторичной обмотки импульсного трансфораматора через соответствующий диод цепочки 24 — 29, резистор
30 и диоды 31 и 32 подается отрицательный запирающий импульс на тиристоры 19 и 20. Тиристоры запираются.
Мощность импульса с выхода типовой системы импульсно-фазового управления может быть недостаточной для запирания тиристоров 19 и 20, поэтому последовательно с резистором 30 устанавливается усилитель импульсов, например, транзисторный (не показан), необходима также установка .блока развязки в цепи управления ключами. После запирания тиристоров 19 и 20 ток нагрузки под действием ЭДС самоиндукции сохраняет свою величину и направление в нагрузке 7, а в преобразователе идет по двум ветвям: че5 ре. конденсатор 14, заряжая его, и через тиристоры 5 и 1 и фазы сети.
При этом ток в конденсаторе убывает к концу коммутации до нуля, а в фазах возрастает до тока нагрузки. На этом цикл коммутатции заканчивается.
Если к концу цикла напряжение на конденсаторе 14 превышает напряжение стабилизации стабилитрона 39, светятся светодиоды и открывается фотодиод оптроиной пары 40 и от источника 42 напряжения, на третий вход усилителя 37 поступает сигнал, складывающийся с сигналом смещения от источника 38. Это приводит к уменьшению выходного напряжения усилителя 37 и, соответственно, к увеличению времени до gt pt< включенного состояния тиристоров 19 и 20 в следующем цикле коммутации, т.е. увеличению времени
25 разряда в нагрузку конденсатора 14.
При снижении напряжения на конденсаторе 14 к концу очередного коммутационного цикла ток в блоке 40 равен нулю и время gt снова уменьшается до
З0 минимального и т.д. Таким образом, схема обеспечивает автоматическое поддержание баланса энергии при циклическом разряде-заряде коммутирующих конденсаторов, а следовательно, и минимум потерь.
Условием баланса энергии, т.е. равенства энергии заряда и разряда коммутирующих конденсаторов, является то, что изменения напряжения на
40 конденсаторах при разряде и заряде равны (в известных решениях эти изменения не равны).
Энергия
4 СГ 2 1 С
И= — L(U -U ) +U = — (U -2U U +
< > +2U ), б0 где U — изменение напряжения, например, при разрядке. Условие минимума: % 20< 4+2П ) Отсюда Б =П,/2, т.е. минимум потерь энергии имеет место, если соблюдается условие баланса энергии. Составитель Г. Мыцык Техред N.Õoäàíè÷ Редактор Л.Пчолинская Корректор А,Зимокосов Тираж 659 ВНИИПИ Государственного, комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5 Заказ 3976/54 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, r.Ужгород, ул.Проектная,4 5 133431 Формула изобретения Устройство управления вентильным преобразователем с искусственной ком5 мутацией, выполненным в виде силового тиристорного моста, между выходными выводами постоянного тока которого включена первая цепочка из последовательно соединенных первого двухопе- 1О рационного тиристора, основного коммутирующего конденсатора и второго двухоперационного тиристора, причем к обкладкам конденсатора через разделительный диод подключен выход 15 вспомогательного вентильного моста, зашунтированный второй цепочкой из последовательно включенных вспомогательного тиристора со встречно-параллельно подключенным к нему диодом и щ вспомогательного коммутирующего конденсатора,. а входные выводы мостов объединены, образуя входные выводы преобразователя, содержащее многоканальную систему импульсно-фазового 25 управления тиристорами основного моста и одноканальную систему импульснофазового управления, причем управляющие входы двухоперационных тиристоров через разделительные диоды связаны с соответствующими выходами одноканальной системы управления, обеспечивающей их отпирание, и с выходами многоканальной системы импульснофазового управления, обеспечивающей их запирание, а управляющие входы обеих систем импульсно-фазового управления связаны с задатчиком управляющего напряжения, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что,с целью улучшения энергетических и массогабаритных показателей преобразователя, оно снабжено суммирующим операционным усилителем, выходом подключенным к управляющему входу одноканальной системы импульсно-фазового управления, а двумя входами соответственно к введенному источнику постоянного напряжения смещения и задатчику управляющего напряжения, и датчиком напряжения с пороговой характеристикой, входом подключенным к обкладкам основания коммутирующего конденсатора, .а выходомк третьему входу операционного усилителя.
