Способ управления однофазным тиристорным выпрямителем с коммутирующим блоком

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 57б084 (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 17.05.72 (21) 1789201/24 — 07 (23) Приоритет — (32) 21.05.71 (31) Р 2126111.0 (33) ФРГ (43) Опубликовано 05.10.77. Бюллетень № 37 (45) Дата опубликования описания 18.08.77 (51) М. Кл. Н02Р13/16

Государственный кпмитет

Сапата Министрва СССР пп делам изобретений и открытий (53) УДК 621.314.58 (088.8) Иностранцы

Иоханнес Ферстер, Карл-Хейнц Бецольд и Хельмут Нихаге (ФРГ) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

"Лиценция Патент-Фервальтуигс ГмбХ" (ФРГ) (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ОДНОФАЗНЫМ ТИРИСТОРНЫМ ВЫПРЯМИТЕЛЕМ

C КОММУТИРУЮЩИМ БЛОКОМ

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в однофазных тиристорных выпрямителях с блоком принудительной коммутации.

В известных управляемых выпрямителях, выпрямленное выходное напряжение которых определяется длительноетью включеного состояния тиристоров в течение полуволны напряжения, реактивная мощность обусловлена как наличием высших гармоник, так и разностью фаэ между током и напряжением, т.е. наличием отстающего сдвига тока (1) . Вследствие отстакнцего сдвига тока коэффициент мощности cos y основной гармоники этих преобразователей меньше единицы, а это понижает также и их КПД. Индуктивный характер реактивной мощности управляемого выпрямителя вызывает не только дополнительные потери по сравнению с активной мощностью, но приводит и к дополнительному падению напряжения, вследствие чего требуется большая установленная мощность сети или специальное исполнение выпрямителей и трансформаторов. Для повышения коэффициента мощности путем уменьшения потребления индуктивной реактивной мощности из сети применяют выпрямители с блоком принудительной коммутации, состоящим из коммутирующих конденсаторов и тиристоров.

Согласно известному принципу управления такими преобразователями выпрямленное напряжение образуется, например, путем использования в средней части синусоидальной полуволны питающего напряжения. В этом случае для изменения среднего значения выпрямленного напряжения моменты включения и принудительного выключения тиристоров смещаются относительно друг друга.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результачу к изобретению является

15 способ управления однофазным тиристорным выпрямителем с блоком коммутации (2), заключающийся в том, что для получения выходного выпрямленного напряжения суммируют два импульса напряжения в течение полуволны питающего

20 напряжения, из которых первый Ud, образуют включением тиристора в начале полуволны питающего напряжения или с некоторой задержкой до принудительной коммутации прн угле а, а второй

Ud получают путем включения вентиля прн угле

25 а >а", до момента его естественного выключения.

Недостатком известного способа управления является невозможность регулирования упреждающего сдвига потребляемого из сети тока для поддержания общего коэффициента мощности íà ìàòüсималь чз возможном уровне.

По предлагаемому способу„. с целью поддержания общего коэффициента мощности на максимально возможном уровне, площадь„образуемую первым импульсом напряжения Ud, поддерживают большей площади второго импульса Ug.

На фиг. 1 представлена возможная схема реализации описываемого способа управления однофазным тиристорным выпрямителем с коммутирующим блоком; на фиг. 2 дана диаграмма известного способа управления с использованием средней части синусоидальной полуволны питающего напряжения; на фиг. 3 — диаграмма способа управления суммированием двух импульсов напряжения в течение попувопны (прототип); на фиг. 4 — диаграмма описываемого способа управления, где 1, 2— неуправляемые и 3, 4 — управляемые вентили полууправляемого однофазного выпрямительного моста; 5 — обмотка питающего трансформатора; 6, 7 — коммутирующие конденсаторы; 8, 9 — коммутирующие тиристоры; 10, 11 и 12, 13 — соответственно активные или индуктивные резисторы и заряжающие диоды; 14 и 15 — соответственно нагрузка в виде машины постоянного тока и сглаживающего дросселя, U(t) — полуволна питающего напряжения; Ud — импульс выпрямленного напряжения ири использовании средней части полуволны питающего напряжения; Ud и Udq — импульсы напряжения соответственно прн включении вентилей в начале и в конце полуволны питающего напряжения ао еР— угон включения вентиля в начале первого импульса выпрямленного напряжения; а, e5 — угол выключения вентиля в конце первого импульса выпрямленого напряжения; eg е1 - угол включеш1я вентиля в начале второго имиупьса напряжения.

Управпсиие оцнофаэиым тиристорным выпрямителем с бпоком коммутации производится следующим образом. Среднее эиачеиие выпрямленного напряжения пропорционально сумме площадей, образуемых двумя импульсами напряжения Ud1

Ud за иопуиопиу, Импульс напряжения Ud с момеита включения тиристоров выпрямителя при

О угле а,> в начале положительной иопуволны питающего иапряжеиия заканчивается путем принудительной коммутации тнристоров при угле и>. После пекоторой паузы ири угле а указанные тири Topbl сиопа в ключаются и находятся во включенном иопожсиии, формируя импульс напряжения до

MoMLfAа их естествеииого выключения в конце

50 положи епьиай иопувопиы напряжения. IlpH регулиро- 55 ваиии «ыирямлеиного напряжения, например его увелио чепии, коммуицию тирнсторов ири угле а производят и более поздний момент, т,е. IlpH большом угле, 0 а Ilo)" иин . вкпн !ение при меньшем угле и, умсньщ ш ии l ервиI между импульсами напряжения

Ud> и Udq. При этом углы а; и а выбираются таким образом, чтобы площадь импульса напряжения была больше площади импульса напряжения

О 1,.

Увеличенная площадь импульса напряжения, формируемого в начале полуволны, обеспечивает емкостной характер нагрузки сети, позволяя компенсировать индуктивный характер нагрузки.

Схема, приведенная на фиг. 1 работает следующим образом. Перед включением обоих вентилей 3, 4 загружаются оба коммутирующих конденсатора 6, 7 через неуправляемые вентили 1, 2 и зарядные диоды 12, 13 и резисторы 10, 11, ограничивающие ток заряда. Искусственной коммутацией управляемых вентилей 3, 4 до момента их естественного выключения можно получить как совпадение по фазе основной гармоники тока с полуволной питающего напряжения, так и обеспечить ее упреждающий сдвиг по фазе. После коммутации управляемых вентилей 3, 4 ток электродвигателя постоянного тока 14 и сглаживающего дросселя 15 замыкается через неуправляемые вентили 1, 2. Магнитная энергия, запасенная в реактивных сопротивлениях рассеяния трансформатора (5) поглощается коммутирующим конденсатором 6 ипи 7, что приводит к их перезаряду. При следующем включении управляемых вентилей 3 и 4 соответствующий конденсатор 6 или 7 перезаряжается через диод 12 или

13 и резистор 10 нли 11 до полярности, необходимой для следующей коммутации.

Формула изобретения

Способ управления однофазным тиристорным выпрямителем с коммутирующим блоком, состоящий в том, что для получения выходного выпрямленного напряжения суммируют два импульса напряжения в течение полуволны питающего напряжения, иэ которых первый Ud образуют включением тиристора в начале полуволны питающего напряжения или с некоторой задержкой до принудительной коммутации при угле а, а второй—

Ud, получают путем включения вентиля при угле а ) n> до момента его естественного выключения, отличающий ся тем, что, с целью поддержания общего коэффициента мощности на максимально возможном уровне, площадь, образуемую первым импульсом напряжения Ud поддерживают большей площади второго импульса Ud .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Шиллинг В. "Тиристорная техника. Основы применения полупроводниковых приборов в технике сильных токов. "Энергия, Ленинградское отделение, 1971, с. 68-70.

2. Сб Устройства преобразовательной техники", выпуск 2 "Наукова думка", Киев, 1969, Карибов

С,И., Георгадзе Р.М„Хундадзе А.М. Плавное регулирование однофаэного выпрямленного напряжения с высоким значением коэффициеига могцности для электроподвижного состава леремеииого тока. (прототип) .

576084

Составитель E. Дорощин

Техред И. Асталош

Редактор В. Фельдман

Корректор П. Макаревич

Заказ 2754/50

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Тираж 917 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий

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