Устройство для коммутации тиристоров преобразователя

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и м. б. использовано в регулируемых выпрямителях и инверторах напряжения. Целью является повышение надежности путем исключения возможности образования цепи короткого замыкания при одновременном включении зарядных тиристоров . Устройство содержит две коммутирующие LC-цепи 33-36, соединенные последовательно через разделительный диод 37 и подключенные к выводам переменного тока моста коммутирующих тиристоров 27-30. Обмотки 40, 41 коммутирующего трансформатора соединены с зарядными тиристорами 38, 39, подключенными своими выводами к источнику питания 19 и выводам LC-цепей 33-36. Одноименные выводы зарядных тиристоров 38, 39 соединены с одноименными выводами разделительного диода 37. Поскольку разделительный диод 37 включен встречно протеканию тока к. з. через тиристоры 38, 39, этот режим исключается. 4 ил. ш (Л Фиг1 СА:) со О5 / г7-зг,з8,:)9, 50- 52, 5f- 5е

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5D 4 Н 02 M 1/08. 7/515

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4001091/24-07 (22) 06.01.86 (46) 07.09.87. Бюл. ¹ 33 (71) Научно-исследовательский, проектноконструкторский и технологический институт комплектного электропривода (72) Г. Н. Коваливкер, В. Т. Загорский, Г. В. Кузина и P. Д. Валеев (53) 621.314.27 (088.8) (56) Патент США № 2254839, кл. Н 02 P 13/16, 1973.

Авторское свидетельство СССР № 1173498, кл. Н 02 М 1/08, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 1302406, кл. Н 02 М 1/08, 1985, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОММУТАЦИИ

ТИРИСТОРОВ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и м. б. использовано в регулируемых выпрямителях и инверторах

„„SU„„1336170 А 1 напряжения. Целью является повышение надежности путем исключения возможности образования цепи короткого замыкания при одновременном включении зарядных тиристоров. Устройство содержит две коммутирующие LC-цепи 33 — 36, соединенные последовательно через разделительный диод 37 и подключенные к выводам переменного тока моста коммутирующих тиристоров 27 — 30.

Обмотки 40, 41 коммутирующего трансформатора соединены с зарядными тиристорами

38, 39, подключенными своими выводами к источнику питания 19 и выводам 1 С-цепей 33 — 36. Одноименные выводы зарядных тиристоров 38, 39 соединены с одноименными выводами разделительного диода 37.

Поскольку разделительный диод 37 включен встречно протеканию тока к. з. через тиристоры 38, 39, этот режим исключается.

4 ил.

1336170!

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано для принудительной коммутации тиристоров в регулируемых выпрямителях и инверторах напряжения, в частности в автономных инверторах напряжения электровозов переменного тока с асинхронными тяговыми двигателями.

Цель изобретения — повышение надежности работы путем исключения возможности образования цепи короткого замыкания при одновременном включении зарядных тиристоров.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства для принудительной коммутации тиристоров преобразователя; на фиг. 2 — кривые импульсов тока и напряжения на коммутирующих конденсаторах и диаграмма управления, поясняющая способ управления; на фиг. 3 — функциональная схема формирователя сигналов управления устройством принудительной коммутации; на фиг. 4 — диаграмма импульсов управления соответствующих элементов.

Устройство принудительной коммутации (УПК) (фиг. 1) присоединяется своими выводами к шинам тиристорного преобразователя 1, состоящего из главных и обратных тиристоров 2 в 13 (главные обозначены четными, обратные — нечетными цифрами), нагрузки 14 — 16 и тирнсторов 17 и 18 связи.

Источник 19 питания устройства принудительной коммутации выполнен в виде тиристорного моста 20 — 23 и фильтрового конденсатора 24 и подключен через диоды

25 и 26 к выводам постоянного тока моста коммутирующих тиристоров 27 — 30.

Два зарядных тиристора 31 и 32 подключены к выводам источника питания и к выводам переменного тока моста коммутирующих тиристоров, коммутирующие 1 Сцепи 33, 34, и 35, 36 соединены через разделительный диод 37 и подключены к выводам переменного тока моста коммутирующих тиристоров, зарядные тиристоры 38, 39 подсоединены к выводам источника 19 питания и к одноименным выводам раздел и тел ь ного диода 37.

Обмотки 40 — 42 коммутирующего трансформатора подсоединены к разрядным диодам 43 и 44 и к возвратным диодам

45 — 48.

Анодная группа 49 распределительных тиристоров 50 — 52 подсоединяется к выводам преобразователя 1 и к катоду разделительного диода 37.

Катодная группа 53 разделительных тиристоров 54 — 56 подсоединяется к аноду разделительного диода 37. Выходы формирователя 57 сигналов управления подсоединяются к выводам управления тиристоров 2, 4, 6, 8, 10, !2, 27 — 32, 38, 39, 50 — 52, 54 — 56.

5 !

О !

2

Устройство принудительной коммутации при включении тиристоров преобразователя 1, выполненного в виде автономного инвертора напряжения, работает следующим образом.

Предположим, что на интервале времени

t. — t, (фиг. 2) включены тиристоры 2, 6 и 10 преобразователя 1 и ток нагрузки протекает по цепи: плюс источника питания преобразователя 1, 2, 14, 15, 10, минус источника питания преобразователя 1, плюс источника питания преобразователя 1, 6, 16, 15, 10, минус источника питания преобразователя 1 (конденсаторы 33 и 35 заряжены полярностью напряжения, указанной на фиг. 1 без скобок). В момент времени включают тиристоры коммутирующий 27 (фиг. 2а), распределительный 50 и свя« зи 17. При этом ток нагрузки из цепи тиристора 2 вытесняется колебательным перезарядом конденсатора 33 по цепи: плюс 33, 34, 37, 50, 2, 27, минус 33.

В момент равенства тока нагрузки (! ) току конденсатора 33 тиристор 2 выключается, и избыточный ток перезаряда конденсатора ЗЗ замыкается по цепи: 33, 34, 37, 40, 43, 27. При этом ток нагрузки 14 протекает по цепи: плюс источника питания преобразователя 1, 17, 27, 33, 34, 37, 50, 14, 15, 10, минус источника питания преобразователя 1, перезаряжая коммутирующий конденсатор 33. В момент времени tz (фиг. 2) включают тиристор 29 и ток нагрузки переводят из цепи конденсатора 33 в цепь конденсатора 35 (фиг. 2а, б). При этом к выключенному тиристору 2 преобразователя 1 прикладывают в обратном направлении напряжение первичной обмотки коммутирующего трансформатора 40.

В момент времени t конденсатор 33 заканчивает перезаряд и вследствие потерь в колебательном контуре имеет напряжение ниже, чем исходное U.o (фиг. 2а, кривая Uu)

В момент времени t< избыточный ток перезаряда конденсатора 35 становится равным току нагрузки и разрядный диод 43 выключается. В момент равенства напряжений конденсатора 33 и источника питания преобразователя 1 начинается процесс выключения тиристоров 27, 17 и 50, в результате чего ток нагрузки 14 переводится в цепь обратного тиристора 9. Энергия, запасенная в коммутирующем реакторе 34 на интервале времени t4 — 4, закачивается спадающим током нагрузки в конденсатор 35 (фиг. 2а, кривая 1з ) и напряжение на конденсаторе (фиг. 2а, кривая Uz ) повышается выше исходного Uco.

В момент времени t коммутирующий ток заканчивается и заряжают только конденсатор 33, для чего со сдвигом во времени tq — 4, согласно диаграмме управления (фиг. 2б), на зарядные тиристоры Çl и 39

1336170

3 подают управляющие импульсы. При этом конденсатор 33 заряжается по цепи: плюс 19, 31, 33, 34, 39, минус 19.

Поскольку заряд конденсатора 33 происходит в колебательном режиме, то в момент времени 1т конденсатор 33 заряжается до более высокого напряжения, чем исходное напряжение U ° (фиг. 2а, кривая U33) и на интервале времени t> — 1в под действием разности напряжения 1133 11.0 приложенной к тиристорам цепи дозаряда 31, 39, выключают зарядные тиристоры по контуру: плюс 33, 31, 24, 39, 34, минус 33.

При очередной коммутации тиристоров преобразователя 1 меняется очередность перезаряда конденсаторов 33 и 35, для чего в момент времени t8 включают коммутирующий тиристор 32 и затем со сдвитом во времени тиристор 28. В момент времени tä со сдвигом, равным tip — 4з (фиг. 2); после окончания коммутирующего импульса тока включают зарядные тиристоры 32 и 38 и дозаряжают первый по очередности перезаряда конденсатор 35 (фиг. 2а, кривая

UЗ5) °

В момент времени t 4 процесс коммутации заканчивается, и конденсатор 35 дозаряжается до напряжения, превышающего

U«. 3a счет разности напряжений конденсатора 35 и источника 19 питания выключают цепь дозаряда 32 и 38 по контуру: 35, 36, 38, 24, 32, 35, и процесс коммутации заканчивается.

В момент времени t > начинается очередная коммутация тиристоров преобразователя 1, вследствие чего вновь меняется очередность включения 1 С-цепей 33 — 36, т. е. первым перезаряжается конденсатор 33, а затем со сдвигом во времени конденсатор 35 и в момент времени t o осуществляют дозаряд первого по очередности включения конденсатора 33. В момент времени t ai процесс дозаряда и коммутации заканчивается.

В режиме холостого хода алгоритм работы УПК остается неизменным, вследствие чего конденсаторы LC-цепей дозаряжаются через одну коммутацию. Поскольку емкость коммутирующих конденсаторов выбирают с определенным коэффициентом запаса, то энергия, запасенная в конденсаторах, к очередной коммутации достаточна для обеспечения схемного времени выключения на уровне максимального тока нагрузки.

Система формирователя 57 сигналов управления устройства принудительной коммутации (фиг. 3) состоит из регулятора 58 частоты и распределителя 59 импульсов, выполненного в виде двух каналов управления на логических элементах. Каждый канал распределителя 59 импульсов содержит усилитель-формирователь 60, рдновибраторы 61 и 62, и усилители-формирователи 63 — 65. Выход регулятора 58 соединяется с входом формирователя 60, вы5

55 ход которого соединяется с входами одновибраторов 62 и 61, выходы последних соединяются с входами усилителей-формирователей 63 — 65.

С выходов усилителей формирователей

60, 63, 65 и 64 сигналы управления поступают на управляющие выводы тиристоров

27, 29, 31 и 39 в первом канале управления и на управляющие выводы тиристоров 30, 28, 38 и 32 во втором канале управления.

Система формирователя 57 сигналов управления согласно диаграмме управления (фиг. 3) работает следующим образом.

На вход регулятора 58 частоты подают сигнал U (задания по выходной частоте, фиг. 1 и 3). С выхода 58 для каждой фазы преобразователя 1 формируют два сигнала (например, +1)А, — UA). Согласно диаграмме импульсов управления (фиг. 4) по заднему фронту этих сигналов формирователь 60 формирует импульсы, поступающие в каждом канале управления на управляющие выводы тиристоров 27 и 30 и на входы одновибраторов 61 и 62.

Последние формируют импульсы, равные по длительности интервалам времени t, — t и

ti — 1, по задним фронтам которых усилители-формирователи 63 — 65 формируют импульсы управления, поступающие в каждом канале на выводы управления тиристоров 29, 31 и 39 в первом канале и на выводы управления тиристоров 28, 38 и 32 80 втором канале управления.

Благодаря тому, что в предлагаемом устройстве принудительной коммутации дозаряжается первый по очередности перезарядившийся конденсатор, оказывается возможным надежно выключать зарядные тиристоры, поскольку в результате потерь в колебательном контуре при перезаряде первой по очередности LC-цепи напряжение на коммутирующем конденсаторе всегда (в зависимости от добротности колебательного контура) ниже на 10 — 20ф, чем напряжение источника питания.

В результате дозаряда конденсатора в колебательном режиме напряжение становится выше, чем U«, вследствие чего цепь дозаряда надежно выключают.

Таким образом, подключение катода зарядного тиристора 38 к катоду разделительного диода 37 и анода зарядного тиристора 39 к аноду разделительного диода 37 позволяет исключить режим короткого замыкания зарядных тиристоров по цепи: 19, 38, 37, 39 и 19, поскольку разделительный диод 37 включен в этом случае встречно протеканию тока короткого замыкания, что позволяет существенно повысить надежность работы УПК и тиристорного преобразователя в целом.

Фо рм ил а изобретения

Устройство для коммутации тиристоров преобразователя, содержащее две пары сог1336170 (— -э» ивв ивв

- иго и27 игв иг9 иго из) игг игв ивв го 4 tt t> t4 гв гв г, в в г5 г„гв

Риг.2 г20

Puz 3 ласно последовательно включенных коммутирующих тиристоров, подсоединенных общими точками соединения анодов и катодов к выводам источника питания через встречно включенные диоды, разрядные и возвратные диоды, подсоединенные своими соответствующими выводами к указанным общим точкам соединения анодов и катодов коммутирующих тиристоров, две последовательно включенные через разделительный диод коммутирующие LC-цепи, подсоединенные своими выводами к соответствующим точкам соединения коммутирующих тиристоров каждой пары, две пары встречно последовательно включенных анодами и катодами зарядных тиристоров, подсоединенных общими точками соединения анодов и катодов к соответствующим выводам источника питания, и двумя другими анодом н катодом к соответствующим выводам LC-цепей, коммутирующий трансформатор, подсоединенный своими соответствующими выводами к разрядным, возвратным и разделительному диодам, две группы распределительных тиристоров, подсоединенных общими точками соединения анодов и катодов соответственно к катоду и аноду разделительного диода и другими анодами и катодами к соответствующим выводам преобразо10 вателя, и блок управления тиристорами этого устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности за счет исключения возможности образования цепи короткого замыкания при одновременном включении зарядных тиристоров, другие катод и анод зарядных тиристоров соединены с одноименными выводами разделительного диода.

+Цд 60

06f ии б2 и И т г

Puz. 4

Составитель Г. М ыцык

Редактор Н. Тупица Техред И. Верес КорректорЛ. Бескид

Заказ 3811 52 Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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