Способ управления преобразователем с многоконтурным устройством принудительной коммутации

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной, и может быть использовано для управления устройствами с принудительной коммутацией. Цель изобретения - повышение КПД устройства. Способ заключается в том, что измеряют коммутируемый ток нагрузки и изменяют частоту подключения LC - контуров. В результате снижения частоты подключения LC - контуров не менее, чем на 40% при коммутации номинального тока, снижаются потери мощности в элементах устройства и повышается его КПД. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН..80„„1534698 А1 (50 5 Н 02 M 7/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (213 4301659/24-07 (22) 06. 07 . 87 (46) 07.01.90. Бюл. М- 1 (71) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт комплектного электропривода (72) P.Ä.Âàëååâ (53) 621 .316.727(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 1108604, кл. Н 02 И 7/48, 1984. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛКИ С ИНОГОКОНТУРНЫИ УСТРОЙСТВОМ

ПРИНУДИТЕЛЬНОЙ КОММУТАЦИИ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к силовой преобразовательной технике, и может быть использовано для управления устройствами принудительной коммутации тиристоров различных статических преобразователей, в частности тяговых тиристорных преобразователей транспортных средств.

Цель изобретения — повышение КПД при управлении многоконтурным устройством принудительной коммутации.

На фиг. 1 показана схема устройства, осуществляющего способ унравле- Гия; на фиг. 2 — зависимость входного и выходного напряжений узла устройства, на фиг. 3 — временные диаграммы.

Устройство содержит цепочку as последовательно соединенных силового тиристора 1, шунтирующего сглажи2 (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной, и может быть использовано для управления устройствами с принудительной коммутацией. Цель изобретения — повьппение КПД устройства.

Способ заключается в том, что измеряют коммутируемый ток нагрузки и изменяют частоту подключения L Cконтуров, В результате сниЖения частоты подключения LC-контуров не менее, чем на. 4ОХ, при коммутации номинального тока снижаются потери мощности в элементах устройства и повышается его КПД. 3 ил. вающего реактора 2 и коллекторного двигателя 3 (независимая обмотка воз- 2 буждения двигателя 3 не показана), подсоединенную к плюсовой и минусовой шинам устройства, буферный диод 4, разрядный диод 5, встречно-параллельно подключенный к силовым электродам isgh тиристора l, два однофазных моста коммутирующих тиристоров 6-9 и 10-13 выводами постоянного тока подключенные к силовым выводам тиристора 1, а выводами переменного тока — к двум коммутирующим 1.С-цепям 14, 15 и 16, 17.

Устройство содержит также датчик

18 коммутируемого тока (тока нагруз- а ки), выход которого подключен к входу функционального преобразователя

19, выходом подключенного к преобразователю 20 напряжения в частоту (ПНЧ) распределитель 21 импульсов, 1534698 вщполненный в виде последовательно соединенных ключа 22 и кольцевого регИстра 23 сдвига, выходами подключенный к управляющим электродам коммутирующих тиристоров, широтно-импульсный регулятор 24, первый выход которого подключен к управляющему электроду силового тиристора 1, а второй выход — к входу формирователя

25 широкого импульса, причем выход

? НЧ 20 подсоединен к свободному выводу ключа 22, а выход формирователя

25 — к управляющему входу ключа 22.

Функциональный преобразователь

ll9 реализует следующую зависимость выходного напряжения U,> от входного

Напряжения !1,8 .!

1 20

То 1 1к — + arccos

4 яо Тк

räå I — коммутируемый ток нагрузки, И пропорциональный выходному 25 напряжению 0 датчика 18;

Т - период колебаний собствен0 ной частоты коммутирующих г

LC-контуров, Tb — 2о ДС, Ио — круговая частота колебаний, 30 (aо = 2о/То, Т к — амплитУДа коммутиРующего импульса тока, I „= 1 Cj4L.

Устройство, осуществляющее предлааемый способ, работает следующим обазом.

Предположим, первоначально коммути1 ующие конденсаторы 15 и 17 заряжены ! апряжением с полярностью, показанной на фиг. 1 (без скобок), тиристор 40 находится в проводящем состоянии, М.через нагрузку (реактор 2, двигаель 3) под действием напряжения пиания U протекает ток нагрузки I, BBHhIH номинальному токУ I H нонл ° HB 45 выходе формирователя 25 импульс отсутствует, ключ 22 остается в разомКнутом состоянии, поэтому импульсы на выходе распределителя 21 также отсутствуют. 3 момент времени t(широт- 50 но-импульсный регулятор 24 формирует сигнал на коммутацию силового тиристора 1. По этому сигналу формирователь 25 формирует импульс, длительность которого определяет длительность процесса коммутации. Под дейст- вием этого импульса ключ 22 замыкаI ется, импульсы, формируемые преобра-: зователем, постунают на кольцевой регистр 23 сдвига. первый по очередности импульс управления. подается на включение коммутирующих тиристоров 6 и 9.

Под действием напряжения коммутирующего конденсатора 15 ток нагрузки начинает вытесняться из коммутируемого тиристора 1 в коммутирующий LC-контур по цепи: "+" !5, 9, 6, 14 „ !

5. Когда коммутирующий импульс тока достигает тока тиристора 1, тиристор обесточивается. Избыточный ток коммутации замыкается по цепи:

"+" 15, 9, 5, 6, 14, "- 15, создавая падение напряжения на диоде 5, которое прикладывается в обратном направлении к тиристору l. В момент времени t< с задержкой относительномомента t равной

То 1 Тк — + arccos

4 Юо Тк включаются коммутирующие тиристоры

10 и 13. Ток нагрузки перераспределяется из коммутирующего LC-контура

14, 15 в |С-контур 16, 17 и замыкается по цепи. "+"U 10, 16, 17) 13, 2, 3, U ..Коммутирующии контур

14, 15 заканчивает свободный перезаряд, при этом напряжение на коммутирующем конденсаторе 15 в конце перезаряда имеет знак, указанный на фиг.l в скобках. Избыточный ток коммутации LC-контура )6, 17 так же как и в предыдущем случае, замыкается через разрядный диод 5 по цепи "+"17, 13, 15, 10, 16, "-"17, сохраняя падение напряжения на диоде 5, прикладываемое в обратном направлении к силовому тиристору 1.

В момент времени t> включаются тиристоры 7, 8, в процесс коммутации вновь вступает коммутирующий

LC-контур 14, .15, который перезаряжается аналогично описанному. В момент времени t< с включением тиристоров 11 и 12 вновь начинается аналогичный процесс перезаряда коммутирующего LC-контура 16, 17, а в момент времени t †LC-контура 14, 15. Поочередное подключение LC-контура продолжается до тех пор, пока ключ 22 остается замкнутым под действием выходного импульса формирователя 25. В момент размыкания ключа

22 выходные импульсы ПНЧ 20 перестают подаваться на управляющие электроды коммутирующих тиристоров. Процесс коммутации заканчивается. Ток нагрузки замыкается через буферный диод 4.

В следующем периоде процесс коммутации силового тиристора l начинается включением следующей в порядке очередности, определяемоК кольцевым регистром 23 сдвига, пары коммутирующих тиристоров и протекает аналогично описанному.

Поскольку в процессе коммутации частота выходных импульсов ПНЧ 20, регулируется в зависимости от величины измеренного коммутируемого тока через преобразователь 39 таким образом, что период их следования Т равен

«Т0 1 Iö

Т = †+ агссов сь 4 Qo т„ мгновенные значения суммарного коммутирующего тока i на интервале схемного времени выключения „превышают коммутируемый ток I z . Следовательно, избыточный ток коммутации, замыкаясь через разрядный диод 5, сохраняет на нем падение напряжения, прикладываемое в обратном направлении к коммутируемому тиристору 1 в течение времени что способствует восстановлению запирающих свойств тиристора.

534698 6 устройства в зависимости от величины тока на выходе преобразователя за счет изменения частоты следования коммутирующих импульсов тока ° Возмож ность уменьшения коммутирующей способности при уменьшении тока преобразователя ниже своего максимального значения позволяет снизить коммутацион р ные потери и, следовательно, повысить

КПД устройства.

Формула изобретения

Спо с об управл ения пре обр азователем с многоконтурным устройством, принудительной коммутации, заключающийся в том, что задают интервал коммутации, в начале которого включают тири2р сторы первого контура коммутации, после чего в течение интервала коммутации попеременно включают тиристоры каждого контура коммутации, о тл и ч а ю щ и и с.я тем, что, с це25 лью повышения КПД, измеряют ток на выходе преобразователя и на укаэанном .участке попеременного включения тиристоров каждого контура коммутации включают тиристоры очереднрго конту3Q ра коммутации с задержкой относительно включения тиристоров предыдущего контура коммутации на время

На фиг. Зб показана форма суммарного коммутирующего импульса i . в случае коммутации максимального двукратного тока нагрузки I„ „ „„ êîãäà период следования Тс„ включающих им.пульсов равен Т .„ = Т /4.

На фиг.Зв приведена диаграмма i для случая Т „ = Io/2.

Предложенный способ позволяет регулировать коммутирующую способность

35 гд о

I к период колебаний собственной частоты коммутирующих контуров 3 круговая частота колебаний;

| измеренный ток на выходе преобразователя расчетная амплитуда коммутирующего импульса тока.

Т = То/4+ /Qz агссоз(Ед/Т. ), 1534б98

1534698

Редактор В. Данко

Заказ 54 Тираж 485 Подп ис но е

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

D(f од)

25(8beo8)

23 (Ро4

9,Ц

ОQ

Составитель И. Амельченко

Техред М.Ходанич Корректор . А. 0бручар