Устройство для коммутации вентилей трансформаторно- ключевого преобразователя

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для коммутации управляющих обмоток трансформаторно-ключевых преобразователей частоты, а также в полупроводниковьк прерывателях, выключателях переменного тока. Цель изобрете1шя - расширение области применения . Устройство коммутации может работать в коммутируемых цепях переменного тока без дополнительного источника заряда коммутирующего конденсат тора. Устройство содержит коммутирующий тиристор 2, зарядный автотрансформатор 5, коммутирующий конденса- ,., тор 10, а также резервные коммутирую- S щий конденсатор 12 и тиристор 3, ко (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111 (51)4 Н 02 М 1 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕГ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

a®t:, I

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 4088190/24-07 (22) 19.05.86 (46) 23 ° 10.88 ° Бюл. 11 39 (71) Винницкий политехнический институт (72) В.А,Кравчук, В.А,Логиненко и Е.В.Яцик (53) 621.316.727(088 ° 8) (56} Забродин 10.С. Узлы принудительной конденсаторной коммутации тиристоров. — М.: Энергия, 1974 ° с. 6-12 °

Тиристоры. Технический справочник.

Под ред. Лабунцова В.А. и др.- М.:

Энергия, 1971, с. 134-135, 285-290. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОММУТАЦИИ ВЕНТИЛЕЙ ТРАНСФОРМАТОРНО-КЛЮЧЕВОГО ПРЕОБ-

РАЗОВАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для коммутации управляющих обмоток трансформаторно-ключевых преобразователей частоты, а также в полупроводниковых прерывателях, выключателях переменного тока. Цель изобретения — расширение области применения. Устройство коммутации может работать в коммутируемых цепях переменного тока без дополнительного источника заряда коммутирующего конденса-. тора. Устройство содержит коммутирующий тиристор 2, зарядный автотрансформатор 51 коммутирующий конденсатор 10, а также резервные коммутирую- Ж щий конденсатор 12 и тиристор 3, ко-.

1432684 торые участвуют в закрывании силового тиристора 1 только в те моменты времени, когда основной коммутирующий конденсатор 10 имеет недостаточное для коммутации напряжение. Уровень напряжения на основном коммутирующем конденсаторе 10, при котором вступает в работу резервный конденсаИзобретение относится к устройствам преобразовательной техники и может быть использовано для коммутации управляющих обмоток трансформаторно5 ключевых преобразователей частоты,. реализующих значительнь1е выходные .токи (порядка тысячи ампер и более), а также в полупроводниковых прерывателях, выключателях переменного тока, 1р

Цель изобретения — расширение об.— ласти применения.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для коммутации; на фиг.2 — временные диаграммы напря- 15 жений, иллюстрирующие работу устрой, ства.

Устройство для коммутации силового тиристора 1 содержит коммутирующий 2 и дополнительный 3 тиристоры, соеди- 20 ненные катодами в точкам 4, к которым подключен отвод зарядного автотрансформатора 5, обмотка которого состоит из двух частей 6 и 7» Начало обмотки автотрансформатора 5 связано с анодом25 вентиля 8, катод которого подключен к точке 9 соединения одной обкладки коммутирующего конденсатора 10,анода коммутирующего тиристора 2 и анода дополнительного вентиля 11. Дополни- 30 тельный коммутирующий конденсатор 12 одним выводом связан с точкой соединения катода дополнительного вентиля 11

H Hop poïoëíHòåëüHoão коммутирующего тиристора 3, а другим — с точкой

13 соединения анода силового тиристора 1, другой обкладки коммутирующего конденсатора 10 и плюсового зажима однофазного диодного моста 14. Конец обмотки автотрансформатора 5 соединен40 с минусовым зажимом моста 14, который по переменному току образует выводы

15 для подключения коммутируемой цепи тор 12, контролируется оптоэлектронным пороговым элементом 16, на выходе которого формируется логический сигнал. Формирование управляющего импульса резервного коммутирующего тиристора 3 осуществляется в цифровой форме во взаимосвязи с блоком 20 управления преобразователем. 2 ил. (например, управляющей обмотки трансформаторно-ключевого преобразователя) .

Параллельно коммутирующему конденсатору 10 подключен вход порогового элемента 16, а его выход через инвертор 17 соединен с одним из входов эле— мента И 18, выход которого через формирователь 19 коротких импульсов связан с управляющим электродом дополнительного тиристора 3. Второй вход эле-. мента 18 и управляющий электрод силового тиристора 1 соединены с выходом широких импульсов блока 20 управления.

Пороговый элемент 16 может быть построен, например, на транзисторном оптроне, вход которого снабжен регулируемым высокоомным делителем с соответствующими цепочками ограничения, задающим порог срабатывания, а его выход подключен к схеме формирования логического сигнала. Формирователь 19 строится, например, на базе ждущего мультивибратора; реагирующего на спад импульса, поступающего на его вход с последующим усилением выходного сигнала для подачи на управляющий электрод тиристара, Устройство работает следующим образом.

Для обеспечения работы трансформа-. ° торно-ключевого преобразователя частоты необходимо поочередное замыкание и размыкание двух управляющих обмоток, расположенных на крайних стержнях трехстержневого магнитопровода при питании от первичной сети синусоидального напряжения. Такая коммутация обеспечивается подключением выводов 15

1 диодного моста 14 к управляющей обмотке. При первом включении силового тиристора 1 конденсаторы 10 и

12 заряжаются с полярностью, указан- .

3 )4326 ной на фиг.) без скобок (положительные значения U

5, за счет протекания рабочего тока по части 7 этого трансформатора.

Включение силового тиристора 1 осуществляется импульсами U o<, à его выключение — импульсами Б о, KOTO- )ð рые генерируются блоком 20 управления.

Длительность импульсов U О 1 соответствует длительности включенного состояния тиристора 1, Обеспечение достаточной величины коммутирующего напря- 15 жения на конденсаторе 10 для первого закрывания силового тиристора 1 может быть произведено выбором соответствующего момента пуска преобразователя (например, момент времени t =0 на 20 фиг.2) с помощью блока управления, а также выбором соотношения числа. витков частей обмотки 6 и 7. С приходом управляющего импульса У ц „ коммутирующий тиристор 2 в момент време- 25 ни t происходит надежное закрыва1 ние тиристора 1, Конденсатор 10 перезаряжается с полярностью, указанной в скобках на фиг,l (отрицательные значения U ) по цепи: часть обмотки 7,3р мост 14, тиристор 2 до напряжения, определяемого мгновенным значением напряжения U1 в момент времени

Так как на интервале 0-tI напряжение на конденсаторе 10 больше порогового значения U„, определяющего надежную коммутацйю (фиг.2), то на выходе элемента 18 сигнал отсутствует

,фиг.2, 018 ) T. B HR Bblxop, nopol oBQго элемента 16 проходят импульсы, со- 4ð ответствующие положительным значениям U,, находящимся вьппе порогового уровня. При этом дополнительный конденсатор 12 сохраняет напряжение для коммутации до очередного включения силового тиристора 1 в момент времени t . В этот момент времени коммутирующий конденсатор 10 перезаряжается с полярностью, указанной без ско.бок, до напряжения, зависящего от величины рабочего тока и от величины напряжения противоположной полярности до которого перезаряжается конденсатор 10 во время проводящего состояния коммутирующего тиристора 2, Допол-55 нительный конденсатор 12 в момент времени 1 дозаряжается, так как в этот момент мгновенное значение напряжения U,z больше значения этого напря84

4 жения в момент,=О, и сохраняет <вое напряжение за счет фиксации его вентилем 11 до момента времени t;„ z»Cio дозаряжаются в моменты времен11 С4„

При этом t t » 1, t< происходит надежное закрывание тиристора 1, так как напряжение на конденсаторе 10 больше порогового уровня, При 1=-Ф8 (когда включается тиристор 1) коммутирующий конденсатор 10 может не получить достаточной энергии для последующей коммутации, так как мгновенное значение напряжения U áëèçêo к нулю, а энергия перезаряда по пути: тиристор 1, часть 6 обмотки, вентиль

8 может оказаться недостаточной. Тогда в интервале t, †; t на выход эле8 мента 18 проходит импульс U, а на управляющий электрод дополнительного тиристора 3 с выхода формирователя 19 в момент 1у поступает импульс П 1, включается тиристор 3, к силовому тиристору 1 прикладывается достаточное обратное напряжение конденсатора 12 и происходит надежная коммутация.

Конденсаторы 10 и 12 перезаряжаются с полярностью, указанной в скобках на фиг.l, и сохраняют это напряжение

B HHTepBBJIe 9-, 10 °

При очередйом включении тиристора

1 в момент t 0 конденсаторы 10 и 12 перезаряжаются с полярностью без скобок и процессы повторяются в такой же последовательности. Для облегчения режима работы силового тиристора 1 при его запирании путем снижения скорости уменьщения да нуля прямого тока и амплитуды обратного тока между общей точкой соединения катодов коммутирующего 2 и дополнительного 3 тиристоров и общей точкой соединения катода силового тиристора 1 и среднего вывода зарядного автотрансформатора

5 может быть включен дроссель.

Непрерывный контроль напряжения на коммутирующем конденсаторе (с полярностью, необходимой для коммута-. ции) и использование ждущего режима дополнительного коммутирующего конденсатора позволяют исполЬзовать данное устройство при питании от источника переменного напряжения, Дополнительный конденсатор заряжается и сохраняет необходимое для заппрания силового тиристора напряжение до того момента времени, когда коммутирующее напряжение на основном коммутирующем кон14326В4 денсаторе окажется ниже минимально необходимого для коммутации уровня.

Применение устройства для коммутации управляющих обмоток в преобраза5 вателях,работающих по принципу переключения магнитного потока в трехстержневом магнитопроводе и используюшнхся в спецметаллургии (установки электромагнитного перемешивания метал-tp лического расплава в вакуумных печах) позволит повысить качество сплава и сократить отходы.

Формула изобретения

Устройство для коммутации вентилей трансформаторно-ключевого преобразователя, управляющие электроды ко" торых предназначены для соединения с выходами широких импульсов блока управления, содержащее коммутирующий тиристор, управляющий электрод которого предназначен для подключения к выходу узких импульсов, соответствую- 25 щих моментам окончания широких импульсов, блока управления, катод — для подключения к катоду вентиля, а анод соединен с первой обкладкой коммутирующего конденсатора и катодом диода, анод которого соединен с началом обмотки зарядного автотрансформатора, отвод которой предназначен для соединения с катодом вентиля, для соединения с анодом котоРого предназ- З5 начена вторая обкладка коммутирующего конденсатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения, введены последовательно соединенные дополнительные диод и конденсатор, дополнительный тиристор, последовательно соединенные пороговый элемент, инвертор, первый вход элемента И и формирователь коротких импульсов, однофазный диодный мост, причем анод дополнительного тиристора подключен к точке соединения первого дополнительного конденсатора и катода дополнительного диода, анод которого подключен к первой обкладке коммутируюшего конденсатора, вторая обкладка дополнительного конденсатора соединена с второй обкладкой коммутирующего конденсатора, катод дополнительного тиристора соединен с катодом коммутирующего тиристора, первая и вторая обкладки коммутирующего конденсатора соединены с первым и вторым входами порогового элемента, второй вход элемента И предназначен для подключения к выходу широких импульсов блока управления, управляющий элек трод дополнительного тиристора соединен с выходом формирователя коротких импульсов, конец обмотки автотрансформатора и вторая обкладка коммутирующего конденсатора соединены соответственно с отрицательным и положительным выводами однофазного диодного моста, выводы переменного тока которого являются выходом устройства.

1432684 г щ ю»

Ъ» и

27 а а а =й

ВНИИПИ Заказ 5457/50 Тираж 666

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4