Способ управления двухконтурным узлом принудительной коммутации автономного инвертора напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в автономных инверторах напряжения электровозов переменного тока, получающих питание от однофазной контактной сети. Целью изобретения является повышение надежности работы коммутирующих тиристоров при токах нагрузки, близких к холостому току. Способ управления двухконтурным узлом принудительной коммутации состоит в том, что в заданный момент коммутации формируют и подают импульс управления на коммутирующие тиристоры первого по очередности перезаряда коммутирующего контура, с задержкой длительностью 2/3 полупериода коммутационного процесса формируют и подают импульс управления на коммутирующие тиристоры второго по очередности перезаряда контура. Формирование и подача импульсов управления на первые и вторые зарядные тиристоры поочередно с задержкой на время восстановления коммутирующих свойств коммутирующих тиристоров позволяет повысить надежность их работы. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5!)4 Н 02 M /08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЬ!Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4115720/24-07 (22) 08.09.8? (46) 15.05.89. Бюл. N - !8 (71) Научно-исследовательский, проектно †конструкторск и технологический институт комплектного электропривода .(72) Г ° Н. Коваливкер (53) 621.316.727(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

1173498, кл. Н 02 M !/08, 1985.

Авторское свидетельство СССР

Ь 1302406, кл. Н 02 М !/08, 1985.

Авторское свидетельство СССР

11р 985921, кл. H 02 М 1/08, 1982..(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХКОНТУРНЫМ

УЗЛОМ ПРИНУДИТЕЛЬНОЙ КОММУТАЦИИ АВТОНОМНОГО ИНВЕРТОРА НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в автономных инверторах напряжения электроводов переменного тока, Изобретение относится к электро вЂ, технике и может быть использовано в автономных инверторах напряжения электровозов переменного тока, получаюЩих питание от однофазной контактной сети.

Целью изобретения является повышение надежности работы коммутирующих тиристоров при токах нагрузки, близких к холостому ходу.

На фиг.! показана диаграмма импульсов, формируемых согласно пред„„80„„148О050 А 1 получающих питание от однофазной кон-тактной сети. Целью изобретения является повышение надежности работы коммутирующих тиристоров при токах нагрузки, близких к холостому току.

Способ управления двухконтурным узлом принудительной коммутации состоит в том, что в заданный момент коммутации формируют и подают импульс управления на коммутирующие тиристоры первого по очередности перезаряда коммутирующего контура, с задержкой длительностью 2/3 полупериода коммутационного процесса формируют и пода— ют импульс управления на коммутирующие тиристоры второго по очередности

Я перезаряда контура. формирование и подача импульсов управления на пергые и вторые зарядные тиристоры поочередно с задержкой на время восстановлеHHH коммутирующих сво c TB коммутирующих тиристоров позвогяет повысить надежность их работы. 5 ил. 1айй лагаемому способу управления; на р фиг. 2 — структура блока систелы угравления устройства принудительной коммутации (УПК), позволяющая реализовать предлагаемый способ управления; на фиг. 3 — структура силовых цепей устройства для реализации предлагаемого способа управления; на фиг, 4 — диаграммы токов и напряжений, поясняющие электромагнитные процессы при управлении УПК; на фиг,5— диаграмма импульсов управления, по, ясняющая работу устройства управления узлом принудительной коммутации.

1480050

Устройство (фиг. 3) согллс|н1 цредJ!a глемому способу у сос тоит из автономного инверторл напряжения (АИ1) 1, выполненного в виде источника 2 питания, трехфлзных главных, обрлтных, распределительных тирнсторных мостов 3-20 (цифрами 3, 4, 9, 10, 15, 16 обозначены главные тиристоры, цифрами 7, 8, 13, 14, 19, 20 †. обрат- 10 ные тиристоры н цифрами 5, б, 11, !2, 17, 18 — рлспределительные тиристоры), подсоединенных соответстззующими выводами к шинам источника 2 питания и к выводам трехфазной нагрузки 21 в 15

23, коммутирующих диодов 24, 25, подсоединенных к шинам источника 2 гп тлния и УПК, выполненного в виде дополнительного источника 26 питания,,пиодо в 27, 28 сII» з II, подсоединенных 20 к дополнительному источнику 26 питл— шш и к выводам коммутирующих тиристоров 29, 30, зарядных тнристоров

31, 32, подсоединенных к источнику

26 питания, коммутирующих тиристоров 25

33, 34, нодсоедш еьшых к диодам 27, 28 связи, двух коммутирующих 1.С-цепей 35-38, подсоединенных к выводам коммутирующих тиристоров 29 и 30 и

33, 34, ограничительных тиристоров 30

39, 40, подсоединенных к источнику

26 питлния и к выводам ?.С-цепей 3538, разделительного диода 41, подсоединенного к выводам 1,С-цепей, зарядных тнристоров 42, 43, включенных последовательно с зарядными резисторами .4.,!;" 45 н подсоединенных к выводам источника 26 питания и раздели1" лзьi!oro диопл 41, двух первичных

;, ° з> t

° ., бмоток 46, 47 коммутирующего транс- 40 формлтора, подсоед|шенных через разрядные диоды 48, 49 к выводам диодов

27, 28 связи и распределительных тирнсторов 5, 6, 11, 12, 17, 18; возвратных диодов 50-53, подсоединенных к вторичной обмотке коммутирующего трансформатора 54 и к выводам диодов

27, 28, блока 55 системы управления, нодсоединенного входами к источнику задающего напряжения ц и выходами к выводам управления тиристоров.

Блок 55 системы управления (фиг. 2) состоит из регулятора 56 частоты, подсоединенного в двух каналах к усилителям-формирователям 57 импуль- 55 сов, одновибрлторов 58-61, подсоединенных к выходлзч 57, усилителей-формирователей 62-65, подсоединьзшых к выходам одновнбраторов 58-61 и в каждом канале управления к электродам управления тиристоров 29, 33, 40, 31, 43, 34, 30, 39, 32, 42.

Устройство согласно предлагаемому способу. работает следующим образом °

В момент времени 1 (см. фиг. 1) формируют импульс управления (I) комму з ирующими тиристорами первой 1.,Сцени, в момент времени 2 формируют сдвинутый во времени импульс II управления коммутирующими тиристорами второй LC-цепи, в момент времени 3 формируют импульс управления III ограничительными тиристорами, по длительности равный половине полупериода собственной частоты колебательного контура, образованного LC-цепями, в момент DppMpHH 4 формируют со сдвигом во времени импульс IV для включения первого зарядного тиристорл и со сдвигом во времени, равным 4-5, формируют в момент времени 5 импульс управления V для включения второго зарядного тиристора. В очередном моменте коммутации формируют ту же последовательность импульсов (интервал времени 6-10), но при этом меняют очередность следования импульсов I и II .

Предположим, что в исходном состоянии коммутирующие конденсаторы

35 и 37 заряжены полярностью напряжения, указанной на фиг. 3 и 4, до напряжения источника 26 питания и на интервале времени 0-1 включены тиристоры 3, 15, 1О преобразователя

1. В момент времени 1 выключают ти— ристор 15 преобразователя 1, для чего включают распределительный тиристор 17 и коммутирующий тиристор 29.

При этом конденсатор 35 первой ?.Сцепи перезаряжается по контуру 35, Зб, 41, 17, 15, 24, 29„ вытесняется ток нагрузки из тиристора 15. В момент выкгючения 15 ток нагрузки замыкается по цепи 2, 24, 29, 35, 36, 41, 17, 23, 22, 10, 2, а избыточный ток перезаряда конденсатора 35 замыкается по цепи: 35, 36, 41, 48, 29, 35, в результате чего к выключенному тиристору !5 прикладывается обратное напряжение первичной обмотки коммутирующего трансформатора 46, равное по величине напряжению, необходимому для восстановления вентильных свойств, выключлемых тиристоров преобразовате1.

1480050

10 ку разрядный диод 48 открыт, к выклю- 15

В момент времени 2 включается коммутирующий тиристор 33 и ток нагрузки переводится из первой LC-цепи 35, 36 во вторую LC-цепь 37, 38.

При этом избыточный ток перезаряда конденсатора 37 замыкается по цепи:

37, 38, 46, 48, 33. Б момент времени

21 согласно фиг. 4 конденсатор первой LC-цепи заканчивает переэаряд и тиристор 29 выключается током обратного восстановления по цепи . + 35, 29, 48 46, 41, 36, 35.

При этом согласно фиг. 4, поскольченному тиристору 29 прикладывается обратное напряжение перезарядившегося конденсатора 35. Коммутирующий конденсатор теряет часть первоначально запасенной энергии, вследствие чего по окончании переэаряда напряжение на нем меньше на величину dU, равную

-У/28

U, (1 — е ) меньше исходного напряжения (см. фиг. 4 а) . В момент времени 3. 1 избыточный ток перезаряда конденсатора 37 становится равен току

Йагруэки, вследствие чего разрядный диод 48 выключается и к коммутирующему тиристору 29 первой по очередности перезаряда LC-цепи прикладывается прямое напряжение, равное ЛЬ, по цепи: 26, 27, 29,, 35, 36, 47, 49, 28, 26 (см. фиг. 4 5 ). При этом на интервале времени 3.1-3.2 конденсатор 37 дозаряжается спадающим током нагрузки и в случае, если напряжение на нем достигнет напряжения источника

26, так как в момент времени 3 (см. фиг. 1) на ограничительный тиристор

40 подан импульс управления, кбммутирующий тиристор выключится и ток нагрузки замкнется по цепи: 2, 24, 27, 26, 40, 38, 17, 23, 22, 10, 2. Напряжение на коммутируюшем конденсаторе 37 ограничится на уровне источника 26 питания (см. фиг. 3 о ), вследствие чего к коммутирующему тиристору 33 второй LC-цепи приложится обратное напряжение, приблизительно равное нулю.

Таким образом, существенно ухудшаются условия восстановления вентиль-. ных свойств коммутирующих тиристоров второй LC-цепи. Если входное напряжение инвертора U, меньше, чем напряжение источника U q в момент равенства избыточного тока перезаряда коммутирующего конденсатора току нагрузки выключаются коммутирующие

55 диоды 24 и 25, вследствие чего ток нагрузки сразу спадает (на фиг. 4a показан пунктирной линией) и конденсатор 37 беэ включения ограничительных тиристоров дозаряжается до напряжения, приблизительно равного

U . Таким образом, возможны токи сo нагрузки (в режиме, близком к холостому ходу), когда напряжение на коммутирующем конденсаторе меньше, чем напряжение источника 26 питания (см, фиг. 4а кривую U „, показанную пунктирной линией), вследствие чего разрядный диод 48 выключится, из-за чего отсутствует цепь для выключения тиристора 33.

Согласно предлагаемому способу (см. фиг. 1) для более надежного выключения коммутирующих тирпстс ров второй по очередности переэаряда

LC-цепи в момент времени 4 подают к пульс управления на зарядный тиристор первой LC-цепи, т ° е. на тиристор 31 (см. фиг. 3). При этом поскольку U U па величину, равную

ЮU, возникает контур для выключения тиристора 33: 37, 33, 27, 31, 35, 36, 41, 38, вследствие чего к тиристору 33 прикладывается обратное на— пряжение, равное разности напряжений коммутирующих конденсаторов (см. фиг. 4 5, кривая П, ). С интервалом времени 4-5, равным времени восстановления вертикальных свойств коммутирующих тиристоров, на второй зарядный тиристор (согласно предлагаемому способу, см. фиг. !) первой по очередности перезаряда LC-цепи (35, 36) подается импульс управления (т.е. на тиристор 43), вследствие чего конценсатор 35 заряжается по цепи: 26, 31, 35, 36, 45, 43, 26.

Поскольку в цепь зарядных тиристоров 4?, 43 включены тиристоры 44, 45, конденсатор первой LC-цепи 35 заряжается до напряжения, незначительно превышающего напряжение источника 26 питания (см. кривую I фиг. 4 a). При очередной коммутации тиристоров преобразователя 1 чередованием импульсов управления I u II меняется очередность перезаряда LCцепей.

Нужно отметить, что в режиме холостого хода напряжение на коммутирующем конденсаторе второй LC-цепи всегда больше, чем на конденсаторе первой LC-цепи, вследствие чего

1480050 включение зарядных тиристоров со сдвигом более надежно позволяет восстанавливать вентильные свойства

Таким образом, при всех режимах работы УПК управление по предлагаемому способу позволяет надежно восстанавливать вентильные свойства коммутирующих тиристоров.

Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я

Способ управления двухконтурным узлом принудительной коммутации автономного инвертора напряжения, выполненным в виде цепочки, состоящей из двух последовательно соединенных

45 коммутирующих тиристоров.

Блок 55 работает следующим образом.

На вход регулятора 56 частоты подается сигнал задания выходной частоты преобразователя. С выхода регулятора 56 последовательность сдвинутых во времени прямоугольных импульсов, равных по длительности полупериоду выходного напряжения

ЛИ11 поступает на ВХОД распреДелите ля импульсов В первом и втором каналах управления. По задним фронтам упомянутых импульсов (см. фиг. 5) усилители-формирователи 57 формируют импульсы, поступающие на Включение коммутирующих тиристоров первых по очередности перезаряда LС-цепей, по задним фронтам импульсов +((д, +U >, +Uo -13д, -U -U . одновибРатоРы

58-61 формируют импульсы управления, равные по длительности интервалам времени 1-2, 1-3, 1-4, 1-5.

По задним фронтам импульсов управления, сформированных одновибраторами, усилители-формирователи 6265 согласно диаграмме фиг. 5 формируют импульсы управления определеннсй длительности, необходимые для включения тиристоров УПК согласно предлагаемому способу.

35 через разделительный диод L подсоединенных своими выводами в диагональ тиристорного моста, подключенного через разделительные диоды к отдельному источнику зарядного »апряжения четырех зарядных и двух ограничительных тиристоров, подключенных к упомянутому источнику и к выВодам LC-цепей, заключающийся в том, что в каждом полупериоде выходного напряжения автономного инвертора задают моменты коммутации, в зти моменты формируют и подают импульсы управления на соответствующие коммутирующие тиристоры первого по очес редности переэаряда контура, с за— держкой длительностью две третьих полупериода коммутационного процес— са формируют и годают импульсы управления на соответствующие коммутирующие тиристоры второго по очередности перезаряда контура, с задержкой не менее полупериода коммутационного процесса формируют и. подают импульс управления на ограничительный тиристор второго по очередности перезаряда контура, с задержкой от момента включения второго контура длительностью, превышающей поцупериод коммутационного процесса, формируют и подают импульсы управления на соответствующие первые зарядные тиристоры и в очередной момент коммутации меняют очередность перезаряда контуров, отличающийся тем,что, с целью повышения надежности работы коммутирующих тиристоров при токах нагрузки, близких к холостому ходу, с задержкой, равной по длительности времени восстановления вентильных свойств коммутирующих тиристоров, формируют и подают импульсы управления на соответствующие вторые зарядные тирйсторы, причем длительность импульсов управления первыми зарядными тиристорами превышает укаэанный интервал задержки на включение вторых зарядных тиристоров °

1480050

1480050

1480050 в „ъ . ь ъ м, 4 Д Д g g g > Г

" с,.

- - - - "- " с ъ К, Составитель С. Лазунов

Техред Л.Сердюкова Корректор 3.Лончакова

Редактор О. Спесивых

Заказ 2553/52

Тираж 647

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101