Способ несимметричного управления преобразовательной установкой

 

пп 429494

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 21.12.68 (21) 1292659/24-7 (51) M. Кл. Н 02р 13/16 с присоединением заявки № 1718432/24-7

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (32) Приоритет

Опубликовано 25.05.74. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 24.10.74 (53) УДК 621.316.727 (088.8) (72) Автор изобретения

В. В. Горчаков (71) Заявитель (54) СПОСОБ НЕСИММЕТРИЧНОГО УПРАВЛЕНИЯ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪНОЙ УСТАНОВКОЙ

Изобретение относится к области автоматизированного электропривода и преобразовательной техники.

Известны способы несимметричного управления двумя последовательно соединенными вентильными преобразователями (сдвоенными преобразователями) . Несимметричное управления в них применяют для улучшения энергетических показателей преобразовательной установки (коэффициента мощности).

При несимметричном управлении процесс перевода сдвоенных преобразователей из инверторного режима в выпрямительный и наоборот производят в два этапа.

При снижении противо-э.д.с. инвертора вначале изменяют углы зажигания вентилей одного из преобразователей (а ) от 0 .1 maz до а ;, а углы зажигания вентилей второго преобразователя остаются неизменными и равными

5 В преобразователях, выполненных на тиристорах, управление вентилями производят узкими импульсами шириной 4 — 5 эл. град. В этом случае возникает трудность начального включения преобразовательной установки в

10 работу или повторного приема нагрузки в режиме прерывистых токов. Трудность эта заключается в том, что для включения установки под нагрузку необходимо, чтобы отпирающие импульсы присутствовали одновременно

15 на управляющих электродах вентилей двух последовательно включенных преобразователей.

Аналогичная проблема может быть в обычной трехфазной мостовой схеме, где для ее

20 преодоления применяют сдвоенные узкие импульсы, причем второй из них следует за первым со сдвигом в 60 эл. град. и совпадает по времени с импульсом, поступающим на управляющий электрод одного из вентилей в про25 тивоположном плече моста.

При несимметричном управлении углы зажигания вентилей каждого из преобразователей регулируются неодновременно и моменты отпирания вентилей не совпадают. Поэтому

30 обеспечить работоспособность двух последо429494

3 мксек.

3 вательно соединенных преобразователей при несимметричном управлении ими без применения дополнительных средств невозможно.

В известных устройствах в этом случае для управления тиристорными преобразователями применяют широкие импульсы (120 эл. град).

С другой стороны последовательное включение преобразователей помимо значительного повышения коэффициента мощности обеспечивает снижение рабочего напряжения вентилей вдвое по сравнению с обычными схемами преобразователей, что дает возможность построить преобразовательные установки на вентилях более низкого класса и избежать применения последовательного соединения вентилей в каждой фазе преобразователя и связанных с этим мероприятий по выравниванию падений напряжения на вентилях.

Однако это преимущество может быть реализовано не во всех случаях. Максимальное напряжение, прикладываемое к вентилям в трехфазной выпрямительной схеме, равно амплитуде линейного напряжения. Это положение возможно только в случаях, когда в цепи выпрямленного тока отсутствуют источники э.д.с. Если же в цепи выпрямленного тока последовательно включены дополнительные источники э.д.с., то такое положение сохраняется лишь в случае, когда в любой момент времени хотя бы один из трех вентилей в катодных и анодных группах обоих преобразователей открыт и проводит ток в прямом направлении. При несимметричном управлении узкими импульсами моменты их появления на преобразователях не совпадают, и может быть такое положение, что импульсы будут поданы только на один преобразователь. В этом случае при наличии в цепи выпрямленного тока э.д.с., включенной согласно с выпрямленным напряжением (инверторный режим работы), к вентилям второго преобразователя приложится напряжение, равное U=2U„+U„,, где

U. — выпрямленное напряжение одного преобразователя (U. =1,35 U,, ); U,, — мгновенное значение линейного напряжения преобразователя, на который поданы управляющие им пул ьсы.

Даже при U, =0 ко второму преобразователю приложится напряжением=20., вдвое превышающее его номинальное напряжение.

Во избежание такого явления в известных устройствах в этом случае оба преобразователя управляются импульсами, шириной 120 эл. град. Но управление широкими импульсами приводит к увеличению мощности управления, излишнему перегреву управляющих электродов вентилей, увеличению габаритов системы управления и снижению надежности.

При параллельном соединении вентилей в мощных преобразователях для обеспечения одновременности включения вентилей и получения равномерного распределения тока между ними требуются импульсы с предельной крутизной переднего фронта порядка 2—

Зо

4

При формировании импульсов шириной

120 эл. град. импульсный трансформатор получается довольно большим, и из-за его значительного индуктивного сопротивления рассеяния обеспечить такую крутизну импульса практически невозможно. При формировании узких импульсов габариты импульсных трансформаторов значительно сокращаются, что позволяет получить необходимую крутизну переднего фронта импульсов.

При осуществлении данного способа управления вентилями в сдвоенном преобразователе, состоящем из двух последовательно соединенных вентильных преобразователей, для увеличения надежности, уменьшения мощности управления, увеличения крутизны управляющих импульсов управление производят с помощью узких шириной 4 — 5 эл. град. импульсов, а для обеспечения возможности несимметричного управления и снижения величины прикладываемого напряжения к вентилям преобразователей на управляющие электроды каждого из преобразователей подают, кроме управляющих импульсов, поступающих со своей системы управления, также импульсы, поступающие с системы управления другим последовательно соединенным преобразователем. Причем управляющие импульсы системы управления другим преобразователем подают на управляющие электроды вентилей данного преобразователя в определенной зо2 не, равной, при этом начало зоны определяется временем появления управляющего импульса от системы управления, принадлежащей данному преобразователю. Для трехфазных преобразователей т-3 величина зоны будет составлятць 120 эл. град. При таком способе управления вентилями преобразователей управление аналогично такому, при котором на управляющие электроды вентилей подаются импульсы шириной 120 эл. град., поэтому в обоих преобразователях имеются одновременно открытые вентили и, следовательно, всегда имеется цепь для протекания тока.

На фиг. 1 показана схема сдвоенного преобразователя для осуществления предложенного способа; на фиг. 2 — временная диаграмма появления управляющего импульса на управляющем электроде вентиля и зона, равгк ная т

Преобразователь П в момент времени 4 работает в инверторном режиме с углом опе/ режения зажигания Рь а в момент 4 — с угР лом Pg

Сдвоенный преобразователь состоит из двух последовательно соединенных вентильных преобразователей П и П .

Управляющий импульс на управляющий электрод вентиля, подключенного к фазе А одного из последовательно соединенных пре429494

50 образователей, например Пь поступает от системы импульсно-фазового управления преоб2 разователя. При этом в зоне, равной —, на

m этот же вснт ль могут поступать импульсы с преобразователя Пг. Преобразователь П в момент времени 1 работает в инверторном режиме с углом опережения зажигания ь а в момент ti — с углом .

В момент времени 4 в преобразователе П на вентиль, подключенный к фазе А, подается управляющий импульс с его системы импульсно-фазового управления. Передний фронт это2 го импульса определяет начало зоны, в

Ш которой выдаются управляющие импульсы, поступающие с системы импульсно-фазового управления преобразователя П>. Причем в этой зоне выдается любой появившийся импульс системы управления преобразователя П,.

В момент времени 1 подается отпирающий импульс на вентиль, подключенный к фазе В преобразователя П с системы управления этого преобразователя. Передний фронт этого импульса определяет конец зоны, в которой импульсы преобразователя 17> выдаются на вентиль, подключенный к фазе А преобразователя Ï, и начало зоны, в которой импульсы преобразователя П выдаются на вентиль, подключенный к фазе В преобразователя П и т. д.

Аналогично управляется преобразователь

П . т. е. на его комплект вентилей подают управляющис импульсы с соответствующей си2 стемы управления, а в зоне подают имт пульсы управления, поступающие с системы управления преобразователя Пь

Таким образом, в сдвоенном тиристорном преобразователе с несимметричным управлением при управлении вентилями преобразователей посредством узких импульсов и появлении этих импульсов в системе импульснофазового управления любого из последовательно включенных преобразователей имеются одновременно открытые вентили в обоих последовательно включенных преобразователях и, следовательно, всегда имеется цепь для протекания тока при начальном включении преобразователей и работе их в режиме прерывистых токов.

Это позволяет исключить возможность появления на вентилях повышенного напряжения вследствие наличия э.д.с. в цепи выпрямленного тока, в режиме прерывистых токов и при отсутствии выпрямленного тока. Так, в интервалы времени, когда при отсутствии тока управляющих импульсов нет, вентили обоих преобразователей заперты и э.д.с. нагрузки и напряжений обмоток силового трансформатора могут быть равномерно поделены между вентилями, в результате чего напряжение на каждом из вентилей не будет превосходить максимального рабочего значения. При поступлении отпирающего импульса вентили обоих преобразователей будут отпираться одновременно, в результате чего исключается возможность приложения э.д.с. нагрузки к вентилям одного из преобразователей.

Таким образом, при осуществлении предлагаемого способа управления вентилями последовательно включенных преобразователей посредством узких импульсов обеспечивается возможность несимметричного управления преобразователями при работе последних как в выпрямитсльном, так и в инверторном режимах и, следовательно, появляется возможность набирать любой закон управления сдвоенным преобразователем.

Предмет изобретения

Способ несимметричного управления преобразовательной установкой, состоящей из двух последовательно соединенных m-фазных вентильных преобразователей, путем подачи импульсов управления на управляющие электроды каждого преобразователя с выхода соответствующей системы импульсно-фазового управления, отличающийся тем, что, с целью обеспечения начального включения и работоспособности в режиме прерывистых токов при управлении узкими импульсами, уменьшения мощности управления, увеличения надеж2 ности в зоне, на управляющие электроды каждого из преобразователей в указанной зоне подают импульсы управления, формируемые системой импульсно-фазового управления другого преобразователя, при этом начало указанной зоны опрсделяют по времени появления очередного управляющего импульса на выходе соответствующей системы импульснофазового управления.

429494

Ы. юг. 2

Составитель Ю. Баева

Редактор Т. Загребельная Техред А. Камышникова Корректор Л. Орлова

Заказ 2757/16 Изд. № 808 Тираж 722 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр, Сапунова, 2