Способ управления двухконтурным устройством принудительной коммутации тиристорного преобразователя

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тиристорных преобразователях переменного тока.. Целью изобретения является повьшение надежности работы коммутирзпощих тиристоров. Способ управления заключается в том, что в каждом периоде выходного напряжения преобразователя формируют последовательность импульсов, сдвигают их во времени, подают их на тиристоры узла принудительной коммутации и управляют узлом принудительной коммутации. Новым в способе является то, что на коммутирующие тиристоры первой по очередности перезаряда LC-цепи формируют дополнительные импульсы и со сдвигом во времени формируют импульсы управления зарядными тиристорами, вследствие .чего к коммутирующим тиристорам на время, необходимое для восстановления их вентильных свойств, прикладьтается разность напряжений коммутирующих конденсаторов ЪС-цепей. Предлагаемый способ управления двухконтурным устройством принудительной коммутации тиристорного преобразователя позволяет надежно восстанавливать вентильные свойства коммутирующих тиристоров узла принудительной коммутации. 3 ил. а в

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ, РЕСПУБЛИН (51) 4 Н 02 М 1 08

5 +»i

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4115721/24-07 (22) 08.09.86 (46) 07.10.88.Бюл. Ф 37 (71) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт комплектного электропривода (72) Г.Н.Коваливкер (53) 621.316.727 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1173498, кл. Н 02 М 1/08, 1985.

Авторское свидетельство СССР

У 1302406, кл. Н 02 М 1/08, 1986. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХКОНТУРНЬМ

УСТРОЙСТВОМ ПРИНУДИТЕЛЬНОЙ КОММУТАЦИИ ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тиристорных преобразователях переменного тока.. Целью изобретения является повышение надежности работы коммутирующих тиристоров. Способ управления заключается в том, что в

Ä;SUÄÄ 1429246 А1 каждом периоде выходного напряжения преобразователя формируют последова" тельность импульсов, сдвигают их во времени, подают их на тиристоры узла принудительной коммутации и управляют узлом принудительной коммутации.

Новым в способе является то, что на коммутирующие тиристоры первой по очереДности перезаряда LC-цепи формируют дополнительные импульсы и со сдвигом во времени формируют импульсы управления зарядными тиристорами, вследствие чего к коммутирующим тиристорам на время, необходимое для восстановления их вентильных свойств, прикладывается разность напряжений коммутирующих конденсаторов LC-цепей.

Предлагаемый способ управления двухконтурным устройством принудительной коммутации тиристорного преобразователя позволяет надежно восстанавливать вентильные свойства коммутирующих тиристоров узла принудительной коммутации. 3 ил.

1429246

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тиристорных преобразователях электровозов переменного тока, получающих питание от однофаэной контактной сети.

Цель изобретения — повышение надежности работы коммутирующих тиристоров.

На фиг.1а показано устройство для реализации предлагаемого способа уп равления; на фиг.lб — диаграмма импульсов, формируемых согласно предлагаемому способу управления; на фиг.2- 15 дйаграммы токов и напряжений, поясняющие коммутационные. электромагнитные процессы, происходящие в уст, ройстве принудительной коммутации

;(УПК); на фиг.3 — структура блока 20 системы управления, УПК, позволяющая реализовать предлагаемый способ управления.

УПК состоит из тиристорного пре-:образователя 1, выполненного в виде . трансформатора 2, подключенного к системе электроснабжения и тиристорного моста 3-6, подключенного выводами переменного тока к выводам трансформатора 2 и выводами постоян- 30 ного тока к нагрузке 7, распределительных тиристоров 8 и 9, подсоединенных к выводам постоянного тока ти ристорного моста,3-6, однофазного моста зарядных диодов 10-13, подсоединенного к выводам трансформатора 2, фильтрового конденсатора 14, подсоединенного к выводам диодного моста 10-13, однофазного иоста коммутирующих тиристоров 15-18, подсоединенного к выводам диодного моста, коммутирующих LC-цепей с конденсаторами 19 и 21 и дросселями 20 и 22, подсоединенных одними выводами к выводам переменного тока моста коммутирующих тиристоров 15-18, ограничительных тиристаров 23 и 24, подсоединенных к общим точкам соединения кон", денсаторов и реакторов LC-цепей, обмоток трансформаторов 25 и 26 тока, разделительного диода 27, подсоединенного к другим выводам LC-цепей, зарядных тиристоров 28 и 29, подсое диненных к выводам разделительного диода 27 и к выводам постоянного тока моста коммутирующих тиристоров, коммутирующего трансформатора 30, состоящего иэ первичных обмоток 31 и 32 и вторичной обмотки 33, подсоединенного выводами первичных обмоток 3! и .

32 к разделительному диоду 27, разрядных диодов 34 и 35, подсоединенных к выводам первичных обмоток н к вы— водам постоянного тока моста коммутирующих тиристоров 15-18, возвратных диодов 36-39, подсоединенных к выводам постоянного тока моста коммутирующих тиристоров и выводами переменного тока к выводам вторичной обмотки коммутирующего трансформатора, диодов 40 и 41 связи, подсоединенных к шинам 10-13 диодного моста, дополнительного конденсатора 42, подсоединенного к выводам коммутирующего моста, зависимого инвертора 43, подсоединенного к выводам дополнительного фильтрового конденсатора и блока 44 управления, подсоединенного своими входами к обмоткам трансфор", маторов 25 и 26 тока. На вход систе" мы управления подается напряжение ! задания. Выходы системы управления подсоединяются к выводам тиристоров

3-6, 8 9, 15-18, 23,24,28 и 29..

Блок 44 управления состоит иэ фазосдвигающего устройства 45, подсоединенного своими входами к источнику задающего напряжения и выходами к двум каналам распределителя импульсов и состоящего в каждом канале из диодов 46, подсоединенных к обмоткам трансформаторов 25 и 26 тока, усилителей-формирователей 47 и усилите-. лей-формирователей 48, подсоединенных к входам фазосдвигающего узла 45> элемента НЕ 49, подсоединенного к выходу усилителя-формирователя 47, одновибраторов 50 и 51, усилителей-формирователей 52 и 53, элементов ИЛИ 54 подсоединенных своими входами к выхо,дам усилителей-формирователей 53 и элементов НЕ 49, усилителей-формирователей 55, подсоединенных к выходам элементов ИЛИ 54, одновибраторов 56, подсоединенных к выходам элементов

ИЛИ, усилителей-формирователей 57, подсоединенных к выходам одновибраторов 56. Выходы блока импульснофаэового-управления подсоединен к тиристорам УПК.

Устройство работает следующим

„образом.

Предположим, что на интервале времени и - t„ (фиг.la) включены тиристоры 3 и 6 преобразователя и ток нагрузки преобразователя замыкается по цепи 2,3,7,6,2. При этом конден142 саторы 19 и 21 1С-цепей заряжены полностью напряжением, указанным на фиг.Iа. В момент времени t< по сигналу, поступающему с фазосдвигающего узла 45, включаются коммутирующий 15 и распределительный 8 тиристоры. При этом конденсатор 19 первой

LC-цепи начинает перезаряжаться по контуру 19,20,27,8,3,10,15;19 и тиристор- 3 выключается. Ток нагрузки 7 замыкается по цепи 7,6,2,10,!5, 19,20,27,8,7. Избыточный ток перезаряда коммутирующего конденсатора 19 замыкается по цепи 19,20,28,30,34, 15,19, вследствие чего к выключенному тиристору 3 прикладывается напряжение первичной обмотки коммутирующего ттрансформатора 30, равное напряжению, вторичной обмотки, деленному на коэффициент трансформации К,q коммутирующего трансформатора. Плюс обмотки 31 через тиристор.8 прикладывается к минусу выключенного тиристора

3, а минус обмотки 31 прикладывается через диоды 34 и 10 к аноду выклю" ченного тиристора 3. Согласно предлагаемому способу в момент времени

t (фиг.Iа) подают импульсы управления на коммутирующие тиристоры .второй LC-цепи, т.е. включается тиристор 1?. При включении последнего происходит выключение тиристора 15, вследствие чего ток нагрузки 7 замыкается по цепи 7,6,2,3,10,17,21,22, 8,7, а избыточный ток перезаряда конденсатора 21 замыкается по контуру

21,22,31 34,17,21, вследствие чего к выключенному тиристору 3 продол-: жает прикладываться напряжение пер вичной обмотки коммутирующего трансформатора, В момент времени с заканчивается перезаряд конденсатора первой LC-цепи, вследствие чего тиристор 15 выключается по контуру 19, 15,34,31,27,20,19. В момент времени

t@ избыточный ток перезаряда конденсатора 21 становится равен току нагрузки, вследствие чего наичнается процесс выключения тиристора 17 и при включении тиристора 24, когда напряжение на конденсаторе 21 равно напряжению источника питания, ток.нагрузки замыкается по контуру 7,6,2,10, 40,42,24,22,8,7, Таким образом, напряжение на коммутирующем конденсаторе второй по . очередности перезаряда LC-цепи ограни чивается на уровне напряжения источ-

9246 ника питания УПК, а избыточная энергия, запасенная током нагрузки в реакторе, передае тся в дополнительный

5 конденсатор 42, В момент фиксапии окончания коммутирующего импульса тока во второй по очередности перезаряда LC-цепи согласно предлагаемому с способу повторно подается к пульс управления на коммутирующий тиристор первой LC-цепи (фиг.1а, момент вре мени t®), а затем со сдвигом во времени в момент времени t импульс управления — на включение зарядного

)5 тиристора 29. При этом коммутирующий конденсатор 19 первой по очередности перезаряда LC-цепи заряжается по контуру 15;19,20,27,29 и процесс выключения тиристора 3 преобразователя

2n,I заканчивается. На интервале време ни т — t< меняется полярность напряжения вторичной обмотки трансформато" ра 2 и по сигналу, поступающему с узла 45, выключают тиристор 6. При

25 этом меняется очередность включения

LC-цепей и согласно предлагаемому способу (фиг.1б) первой включается

LC-цепь 21,22, т ° е. в момент времени и включением тиристоров 18 и

30 9 выключают тиристор 6. Из диаграммы (фиг.16) видно, что в момент ípe" мени t подают импульс управления на повторное включение коммутирующих тиристоров первой LC-цепи, т.е. на тиристор 18, а затем со сдвигом во времеии осуществляют дозаряд коммутирующего1 конденсатора первой поочередности перезаряда LC-цепи, т.е." 1 и 22 °

40 Из диаграммы (фиг.2), поясняющей электромагнитные процессы, видно, что в момент окончания перезаряда коммутирующего конденсатора 19 первой по очередности перезаряда LC-цепи,:нан45 ряжение на нем меньше, чем напряжение источника питания, на величину ь11, равную Б„- Ц - д 11 (1 е-

5 раммы токов .(Фнг.2а) видно, что в момент времени t< ток перезаряда, т.е. ток нагрузки второй по очереди перезаряда,LC-цепи, начинает спадать и при этом напряжение на втором по очередности перезаряда коммутирующем конденсаторе 21 orpeíè÷èíàåòñÿ на уровне источника питания U . Поэтому на интервале времени e " "tg к коммутирующему тиристору 17 прикладывается напряжение, равное нулю. В момент фиксации окончания суммарного коммутирующего импульса тс .а в ьС-цепи 21,22 повторно и:>даю™ импульс управления определенной длительное ти на тиристор 15 и, поскольку в указанный момент времени разность напряжений между конденсаторами LÑ-цепей равна АU тиристор 17 выключается

: по контуру 21,17,15,19 20,27,22.,21, : вследствие .чего на интервале времени к тиристору 17 прикладывает: ся обратное напряжение А U (фиг.2б, кривая П ). В момент времени t подают импульсы управления на включение зарядных тиристоров и поскольку конденсатор первой ЬС-цепи дозаряжается до напряжения источника питания (цепь дозаряда выполнена с pery" лируемым затуханием), разность напряжений конденсаторов 60 снижа= ется да нуля (кривые 13„,11,фиг.2а) и обратное напряжение на коммутирующем тиристоре 17 (кривая Ц ;,фиг.2B) ,также снижается до нуля.

Кроме того, избыточная энергия с дополнительного конденсатора 42 отводится постоянно зависимым инвертаром 43 в нагрузку или В сетьо

Блок. 44 управления работает следующим образом.

По сигналу задания (U3) с выхода фазосдвигающего узла 45 на первый и второй каналы управления поступают импульсы управленич +0 и -U<, по длительности равные углам проводимости, тиристорнога преобразователя 1, По задним фронтам этих импульсов уси лители-Формирователя 48 формируют щшульсы у ; поступающие на тиристары 15 и 18 первых по очередности переэаряда LC-цепей, С выхода усилителей 48 импульсы управления. также поступают на однавибраторы 50 и 51.

Одновибраторы 50 Формируют кгпульсы равные по длительности интервалам времени „-,и по задним фронтам импульсов одновибраторов 50 усилите"

29246 6 ли"формирователи 52 формируют импульсы у,поступающие на включение коммутирующих тиристоров вторых по оче5 редности перезаряда LC-цепей т.е.

j ° 6

17 и 16. Одновибратор 51 формирует импульсы, равные по длительности интервалу времени — t< поступающие на усилители-формирователи 53, и по » задним фронтам импульсов формируются импульсы у управления ограничи1 тельными тиристорами. Эти же импульсы поступают на вход элементов ИЛИ 54

С трансформатора тока поступают с обмоток 25 и 26 положительные сигналы равные о длительности импульсам тока вторых пс очередности перезаряда ьС-цепей.

Усилители 47 формируют сигналы, равные длительности импульсов тока, поступающих на элементы НЕ 49, с выхода которых (пока протекает ток

LC-цепей) снимаются логические сигналы, равные 0". Поэтому, пока протекает ток LC-цепей, на выходе элементов ИЛИ 54 логический сигнал равен "0", В момент окончания коммутирующего импульса тока логический сигнал на выходе элементов HK 49 ра" вен ".1", поэтому с выхода 54 на усилитель-формирователь 55 и одновибратар 56 гоступает сигнал, в результате чего усилители 55 формируют сигналы, поступающие повторно на коммуЗБ тирующие тнристоры первых по очередности перезаряда LC-цепей, т.е. импульсы "1" на тиристоры 15 и 18 (фиг.1а,б).Однавибраторы 56 формиру ют импульсы, равные па длительнос@ ти интервалу te" t>. По задним фронтам импульсов аднавибраторов 56 фарми-1 рователями 57 формируются импульсы, у управления. на включение зарядных тиристорав 28 и 29.

Таким образом, подача повторного импульса на коммутирующий тиристор первой по очередности перезаряда

LC-цепи позволяет прикладьпать к коммутирующим тиристорам второй по очередности перезаряда С-цепи необходимое для восстановления вентильных свойств обратное напряжение. фиксация момента окончания ком у" тирующего импульса тока позволяет независима от его вех1ичины прикх(ады56 вать к коммутирующим тиристорам втоpoi3 LC--цепи максимальную разность напряжений коммутирующих конденсата" ров. Кроме тога, фиксация окончания

1429

7 коммутирующего импульса второй по очередности перезаряда ЬС-цепи не" обходима для сокращения минимального интервала времени между коммутациями. Если коммутирующие тиристоры шунтируются обратными диодами с резисторами, то подача повторного импульса управления на коммутирующие тиристоры первой по очередности перезаряда LC-цепи на интервале времени t — tg (т.е. преждевременно) приводит к выравниванию напряжений ком мутирующих конденсаторов, вследствие чего обратное напряжение для их выклю-15 чения отсутствует.

Таким образом, фиксация момента окончания импульса тока второй по очередности перезаряда LC"öåïè позволяет обеспечить надежность выключения 2< коммутирующих тиристоров.

Управление по предлагаемому способу при токах нагрузки, равных нулю, а также при токах нагрузки, близких к нулю, также обеспечивает надежное выключение коммутирующих тиристоров второй по- очередности перезаряда ЬС-цепи, поскольку напряжение на коммутирующем 1 конденсаторе второй по очередности перезаряда LC-цепи всегда вышее, чем первой.

Формула изобретения

Способ управления двухконтурным устройством принудительной коммута246 8 ции тиристорного преобразователя, содержащего в каждом контуре два . противофазных коммутирующих тиристора, зарядный тиристор и ограничительный тиристор, LC-цепь, заключающийся в том, что в каждом полупериоде ра" боты задают момент коммутации, в этот момент формируют и подают импульс управления на соответствующий коммутирующий тиристор первого контура с задержкой длительностью меньше полупериода коммутационного процесса, формируют и подают импульс управле" ния на соответствующий комммутирующий тиристор второго контура с задержкой укаэанной длительности, формируют и подают импульс управления на соответствующий ограничительный тиристор, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы коммутирующих тиристоров, в первом полупериоде работы определяют момент окончания тока в

LC-цепях и в этот момент времени формируют и подают импульс управления на соответствующий коммутирующий тиристор первого контура, формируют с . задержкой и подают импульс управления на соответствующий зарядный тиристор, во втором полупериоде работы процесс формирования и подачи импульсов управления повторяют, меняя местами контуры.

l429246 .Составитель С.Лузанов

Редактор Л Зайцева Жехред А.Кравчук Корректор Э.Лончакова

М

Заказ 5138/52 Тираж 666 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