Устройство для управления тиристорным преобразователем

 

Сущность изобретения: между эмиттерами третьих транзисторов фазосдвигающих узлов и общей шиной устройства включен дополнительный транзистор, база которого соединена с выводами первого и второго источников питающего напряжения через резистор и конденсатор и через резистор соответственно, что позволяет исключить броски тока через преобразователь при включении устройства. 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к тиристорным преобразователям переменного напряжения в регулируемое постоянное.

Известны тиристорные преобразователи, содержащие силовой тиристорный мост, управляемые входы которого через устройство включения тиристоров и через фазосдвигающие устройства подключены к выходу формирователя управляющего сигнала. Известен тиристорный преобразователь, у которого фазосдвигающее устройство выполнено по [1]. Это фазосдвигающее устройство содержит формирователь управляющего сигнала, выход которого соединен с управляющими входами фазосдвигающих узлов, число которых равно числу фаз преобразователя, выходы фазосдвигающих узлов соединены соответственно с входами усилителей-формирователей импульсов управления тиристорами, при этом каждый фазосдвигающий узел содержит накопительный конденсатор, первый вывод которого соединен с общей шиной схемы, а второй связан с шиной опорного напряжения и эмиттером первого транзистора первой проводимости, база которого подключена к выходу формирователя управляющего сигнала, а коллектор - к базе второго транзистора второй проводимости, кроме того, второй вывод накопительного конденсатора связан с базой третьего транзистора первой проводимости, эмиттер второго транзистора соединен с общей шиной, а коллекторы второго и третьего - с соответствующими входами усилителей-формирователей импульсов управления тиристоров.

Недостатком этого устройства является низкая его надежность, связанная с тем, что в момент включения преобразователя в сеть при нулевом сигнале управления на выходе силовой части появляется один импульс большой длительности, что во многих случаях является нежелательным явлением.

Целью изобретения является повышение надежности работы преобразователя.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройство введены четвертый транзистор первой проводимости, первый и второй резисторы, конденсатор и несколько соединенных последовательно диодов, причем четвертый транзистор коллекторно-эмиттерной цепью включен между эмиттером третьего транзистора и общей шиной каждого фазосдвигающего узла, а его база через первый резистор и последовательно с ним соединенный конденсатор соединена с первым источником питающего напряжения, а через второй резистор - с источником напряжения другой полярности, при этом между базой и эмиттером четвертого транзистора в непроводящем направлении включены несколько последовательно соединенных диодов.

На фиг. 1 представлена схема однофазного тиристорного преобразователя; на фиг.2 - схема трехфазного преобразователя; на фиг.3 - временные диаграммы сигналов однофазного преобразователя.

Тиристорный преобразователь при однофазном преобразовании (фиг.1) содержит силовой тиристорный мост, включающий тиристоры 1-4, а при трехфазном преобразовании (фиг.2) - тиристоры 1-6. Силовые тиристорные мосты нагружены на электродвигатель 7. Управляющие входы тиристоров 1-4 через устройства включения тиристоров 8 и через фазосдвигающие устройства, собранные на транзисторах 9-11, подключены к выходу формирователя управляющего сигнала 12. При трехфазном преобразовании управляющие входы силовых тиристоров 1-6 дополнительно через устройства включения тиристоров 13, 14 и соответственно через фазосдвигающие устройства 15 и 16 так же подключены к выходу формирователя 12 управляющего сигнала. Фазосдвигающие устройства 15 и 16 выполнены по таким же схемам, как и фазосдвигающие устройства, собранные на транзисторах 9-11.

Фазосдвигающее устройство, собранное на транзисторах 9-11, включает накопительный конденсатор 17, первый вывод которого соединен с общим проводом схемы, а второй вывод или через диод 18, или непосредственно соединен с эмиттером первого транзистора 9 первой проводимости для рассматриваемого фазосдвигающего устройства. База первого транзистора 9 через резистор 19 подключен к выходу формирователя 12 управляющего сигнала. Между выходом формирователя 12 управляющего сигнала и вторым выводом конденсатора 17 при наличии диода 18 включен резистор 20 (фиг.1). Второй вывод конденсатора 17 или через резистор 21 (фиг.1), или через последовательно соединенные резистор 22 и конденсатор 23 (фиг.2) подключен к шине питающего переменного напряжения. Коллектор первого транзистора 9 соединен с базой второго транзистора 10 второй проводимости, между базой которого и общим проводом схемы включен резистор 24. Второй вывод накопительного конденсатора 17 или через диод 25 (фиг.1), или непосредственно подключен к базе третьего в фазосдвигающем устройстве транзистора 11 первой проводимости. Между базой этого транзистора и общим проводом схемы включен один или несколько диодов, например, два - 26 и 27, а также при наличии диода 25 - резистор 28.

Последовательно с третьим транзистором 11 включен четвертый транзистор 29 первой проводиомсти. База этого транзистора 29 через резистор 30 соединена с первым источником постоянного напряжения, а так же через последовательно включенные резистор 31 и конденсатор 32 - со вторым источником постоянного напряжения. База четвертого транзистора 29 через диод 33 может быть соединена с общим проводом схемы. В трехфазном тиристорном преобразователе последовательно с четвертым транзистором включены все третьи транзисторы всех фазосдвигающих устройств.

Тиристорный преобразователь работает следующим образом. Прежде всего рассмотрим работу известного фазосдвигающего устройства, выполненного на транзисторах 9-11, транзистор 22 всегда до насыщения открыт. Этот транзистор закрыт лишь в некоторый промежуток времени непосредственно после подключения преобразователя к сети питающего напряжения. Т.е. при любом режиме работы тиристорного преобразователя (кроме пускового режима) можно рассматривать, что эмиттер транзистора 11 подключен к общему проводу схемы. Поскольку напряжение управляющего сигнала меньше (более чем в 10 раз), чем переменное напряжение сети (220 В), то ток через резистор 21 (фиг.1), а также через резистор 22 (фиг.2) зависит только от переменного напряжения сети. Напряжение на накопительном конденсаторе 17 может изменяться от нуля до напряжения управления, которое, в свою очередь, может изменяться от нуля до 10-15 В.

При стремлении напряжения на конденсаторе 17 превысить напряжение управления открывается первый транзистор 9 и одновременно с ним второй транзистор 10. При изменении полярности напряжения на конденсаторе 17 открывается третий транзистор 11. В случае открывания второго транзистора 10 или третьего транзистора 11 срабатывают соответствующие устройства в устройстве включения тиристоров 8, которыми соответственно включаются тиристоры 2, 3 и 1, 4. При максимальном напряжении управления угол включения тиристоров 2, 3 и 1, 4 минимален и может быть равен нулю. При минимальном - максимален. При трехфазном (фиг. 2) преобразовании последовательно с резистором 22 включен конденсатор 23, что необходимо для смещения в сторону опережения на 30^о тока через эту цепь по отношению к сетевому напряжению. Диоды 18 и 25 служат для снятия обратных напряжений с базово-эмиттерных переходов транзисторов 9 и 11.

Отличительной особенностью предлагаемого тиристорного преобразователя является то, что в эмиттерную цепь третьего транзистора 11 последовательно с ним включен четвертый ранзистор 29 со своей схемой управления, включающей резисторы 30, 31 и конденсатор 32.

Эта схема обеспечивает исключение третьим транзистором 11 включения соответствующих силовых тиристоров непосредственно после подачи питающего напряжения на тиристорный преобразователь при максимальном управляющем сигнале, который соответствует нулевому напряжению на выходе тиристорного преобразователя. Напряжение на накопительном конденсаторе 17 в момент подключения к сети преобразователя всегда равно нулю. Если при этом мгновенное значение напряжения на входе резистора 21 (фиг.1) имеет отрицательную полярность или положительную полярность на входе конденсатора 23 (фиг.2), то сразу же после подключения преобразователя к сети транзистор 11 открывается, подавая сигнал для включения соответствующих тиристоров, что является нежелательным в случае использования тиристорного преобразователя в схеме электропривода. В этом случае даже при сигнале управления, соответствующем нулевому напряжению, на выходе тиристорного преобразователя якорь электродвигателя постоянного тока делает небольшой кратковременный проворот. Особенно это явление нежелательно в реверсивном электроприводе. Дополнительный транзистор 29 в установившемся режиме всегда открыт до насыщения током базы, равным току через резистор 30. В момент включения же преобразователя емкостным током конденсатора 32 через резистор 31 и через диод 33 этот транзистор закрывается. Величины конденсатора 32 и резистора 31 выбираются из такого условия, чтобы транзистор 29 оставался закрытым 1-2 периода питающего напряжения. Диоды 26 и 27 необходимы для сокращения переходного процесса в цепи накопительного конденсатора 17. Потенциал отпирания этих диодов должен быть больше суммы напряжения на открытом транзисторе 29 и напряжения база-эмиттер открытого транзистора 11. Из этого условия видно, что диоды 26 и 27 всегда заперты, за исключением момента времени включения преобразователя в сеть.

Работа описанного преобразователя поясняется путем анализа временных диаграмм его сигналов, изображенных на фиг.3. Эти диаграммы сделаны при величине управляющего сигнала, соответствующей некоторому небольшому выходному напряжению тиристорного преобразователя. Пунктирной линией показан сигнал, не прошедший на выходе тиристорного преобразователя благодаря включению транзистора 29.

При трехфазном преобразовании (фиг.2) транзистор 29 выполнен общим для всех третьих транзисторов всех фазосдвигающих устройств, что упрощает тиристорный преобразователь.

Использование предлагаемых изменений устранит появление выброса напряжения тиристорного преобразователя в момент его включения.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащее формирователь управляющего сигнала, выход которого соединен с управляющими входами фазосдвигающих узлов, число которых равно числу фаз преобразователя, выходы фазосдвигающих узлов соединены с входами соответствующих усилителей-формирователей импульсов управления тиристорами преобразователя, а каждый из фазосдвигающих узлов выполнен в виде накопительного конденсатора, первый вывод которого соединен с общей шиной устройства, а второй связан с шиной опорного напряжения и эмиттером первого транзистора первой проводимости, база которого предназначена для подключения к формирователю управляющего сигнала, а коллектор соединен с базой второго транзистора второй проводимости, и третий транзистор первой проводимости, база которого соединена с вторым выводом накопительного конденсатора, первый вывод которого соединен с эмиттерами второго и третьего транзисторов, коллекторы которых соединены с входами соответствующих усилителей-формирователей импульсов управления тиристорами, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе, введены первый источник питающего напряжения, второй источник питающего напряжения противоположной полярности, первый и второй резисторы, конденсатор, дополнительный транзистор первой проводимости и, по числу фазосдвигающих узлов, цепи, выполненные в виде последовательно соединенных диодов, включенные в непроводящем направлении между базами третьих транзисторов соответствующих фазосдвигающих узлов и общей шиной устройства, через коллектор и эмиттер дополнительного транзистора соединенной с эмиттерами третьих транзисторов фазосдвигающих узлов, причем база дополнительного транзистора через последовательно соединенные первый резистор и конденсатор соединена с первым источником питающего напряжения, а через второй резистор - с вторым источником питающего напряжения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3