Устройство для управления силовыми тиристорными цепями

 

Союз Советских

Соцмапистических

Республик (11) 6 l45Z3

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено30. 10;74 (21) 2070987/24-07 с присоединением заявки М2316965/24 07 (23) Приоритет „ (43) Опублнковано05.07.78,Бюллетень % 25 (4S) Дата опубликования описания б.®.И2 (51) М. Кл.

Н 02 P 13/16

Госуда Рстоеиимй комитет

Сооота ееииистроо СССР оо делам изобРетений и отхрмтий (53) УДХ621,314,,572(088.8) . (72) Авторы изобретения

H. И, Ткаченко и Г. Н. Давиденко

Украинский научно-исследовательский институт станков и инструментов (71} Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

СИЛОВЫМИ ТИРИСТОРНЫМИ

ЦЕПЯМИ

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в широтно-импульсных преобразователях, инверторах, мощных генераторах импульсов для включения (гашения) тиристоров с использованием не только тока разряда предварительно заряженного конденcatopa, но и тока заряда конденсатора при нулевом начальном значении ианряжения на нем и трансформаторной (или дроссельной) связи рабочего тиристора и коммутирующего устройства.

Известны устройства, в которых для коммутации нагрузки используется предварительно заряженный конденсатор (1). Один (первый) .(иля несколько циклов) в этих устройствах являются подготовительными, и амплитуда напряжения на .коммутирующем конденсаторе в установившемся режиме существенно превышает напряжение источника питания, а при увеличении тока нагрузки в коммутирующей.цепи она еще более возрастает, кроме того, существенно возрастают активные потери s- зарядном дросселе.

Известны также устройства выключения тирнсторов, состоящие из источника постоянного тока; зарядного дросселя и коммутирующего конденсатора (2). Однако после каждого включения тиристора через него и вторичную об2 мотку импульсного трансформатора протекает ток нагрузки, энергия, запасенная трансформатором, переходит по окончании колебательного процесса в коммутирующий конденсатор, ювышается амплитуда напряжения на коммуЗ тирующем конденсаторе до величины, большей чем это необходимо для выключения рабочего тирнстора. Мощность, потребляемая устройством от источника питания, значительно увеличивается. После включения источника питания

1Е устройство не сразу готово к выключению на, грузки. Потребуется время, в течение которого напряжение на коммутирующем конденсаюре достигнет установившейся величины.

Иэ известных устройств тиристорных коммутаторов, в которых коммутирующие импульаЬ сы формируются за счет заряда и разряда конденсатора, наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство однофазного инвертора, которое в части схемы гашения тиристоров содержит в каждом плече последовательно соединенные первичную обмотку импульсного трансформатора, коммутирующий конденсатор и тиристор (3).

В таком устройстве в такты включений тиристоров, последующие после первого, амплитуда напряжения на коммутирующем конден23 саторе увеличивается в каждый такт заряда

614513 почти на величину двойного напряжения источ-

: ника питания. При увеличении амплитуды на коммутирующем конденсаторе потребление энергии от источника питания значительно увеличивается, а это.требует необходимости повышения тиристоров, увеличения сечения сердечников трансформатора, увеличения весогаба- ритных показателей всех элементов схемы.

Переходный процесс в устройстве гашения этого типа при включении источника питания достигает своего установившегося значения через 8 —.10 тактов коммутации, только после этого оно будет готово к отключению тиристоров в иагрузочной цепи.

Целью изобретения является уменьшение потребления энергии и - сокращение времени подготовки к работе.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления силовыми тиристорными цепями, содержащее коммутирующие тиристоры, коммутирующий конденсатор, накопительный конденсатор, подключаемый параллельно источнику питания, управляющий зарядный дроссель и импульсные трансформаторы; введены дополнительные обратные диоды, а управля. ющий дроссель, коммутирующий конденсатор и коммутирующие тиристоры соединены в последовательную цепочку, подключенную параллельно конденсатору, причем тиристоры включены цо отношению друг к другу встречно, а параллельно каждому из них включена цепочка, состоящая из последовательно включенных импульсного трансформатора н обратного диода.

На чертеже представлена схема устройства для управления силовыми тиристорными цепями.

Предлагаемое устройство состоит из управ., ляемого зарядного дросселя 1, последовательно соединенного с коммутирующим конденсатором 2, который присоединен к двум последовательно встречно включенным ветвям, каждая из которых состоит из тиристора 3 (4), шунтированного первичной обмоткой импульсного .трансформатора 5 (6) и диодом 7 (8), присоединенным анодом к катоду тиристора 3 (4), причем одна ветвь присоединена катодом тиристора 3 к обкладке коммутирующего конденсатора, а другая катодом тиристора 4 к отрицательному.полюсу накопительного конденсатора 9 и минусу источника питания 10, управля. емый зарядный дроссель 1 подсоединен к положительному йолюсу накопительного конденсатора 9 и плюсу источника питания 10, коммутирующий конденсатор 2 подсоединен к управляющей цени 11.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии начальное значение нанряжения на конденсаторе 2 равно. нулю. При ,подаче управляющего сигнала на тнристор 4 последний включается и образуется цепь .! — 2 — ?.— 5 4 10.

Напряжение на конденсаторе 2 и ток в контуре определяются выражениями

Оа Ю U n (I — сок ьэИ где 1 туре амплитудное значение тока в кон1 Г; где L.„= L+ L4.

Из (1) получаем !г = 2UO при t — —т, т. е. когда ток спадает до нуля, конденсатор 2 заряжается до двойного напряжения источника питания 10 без учета незначительных потерь в колебательном контуре.

По окончании заряда конденсатора тиристор 4 отключается обратной волной тока, а на конденсаторе 2 сохраняется напряжение.

При включении тиристора 3 конденсатор 2 разряжается по цепи 2 — — 9 — 8 — 6 — 3, причем энергия, полученная в процессе заряда

20 в предыдущем такте, возвращается в источник 10. После разряда конденсатора 2 на источник 10 тиристор 3 отключается обратной волной тока колебательного процесса; Тиристоры 3 и 4 включаются поочередно с временным сдвигом, превышающим период собственных колебаний каждого контура.

Индуктируемая в обмотках импульсных трансформаторов 5 и 6 ЭДС поочередно отключает рабочие тиристоры.

Вторичные обмотки импульсных трансформаторов включены последовательно между полюсами силового источника питания и тиристорным мостом, образованным рабочими тиристорами. Бо второй диагонали этого моста включена нагрузка, например малоинерционный двигатель постоянного тока. При.заряде коммутирующего конденсатора 2 отключается один. рабочий тиристор диагонали моста, а при разряде коммутирующего конденсатора на источник питания отключается второй рабочий тиристор (исходя из поочередного закона коммутации тиристоров), благодаря этому.уст40 раняется существующее в известных устройствах определенное запаздывание (равное нескольким периодам коммутации) между возрастанием тока нагрузки и соответствующим ему увеличением напряжения на коммутирующем конденсаторе.

Управляющая цепь !1 после каждого цикла разряда конденсатора 2 на накопительный конденсатор 9 сбрасывает остаточное напряжение, и поэтому колебания в симметричных контурах носят незатухающий характер.

5Î Устройство позволяет генерировать импульсы напряжения во вторичных обмотках импульсных трансформаторов 5 и б,с частотой, равной частоте включения тиристоров 3 и 4.

Управляющий дроссель 1 позволяет регули55

:ровать ток заряда коммутирующего конденсатора. Так как, при включении тиристора 3 суммарная энергия, полученная в процессе заряда в предыдущем такте, возвращается в цель источника питания, исключается увеличение напряжения иа конденсаторе 2 при коммутации

AA4ÉßÐÒßÌÚÔÈÐÃÔÚ Т1ЪФГй ИйгФЪЫ сии нл оюпп тз ° т ° па

614513

Формула изобретения

Составитель O. Наказная

Тех а О; Луговая Корректор П. Макаревич ! краж 892 - . Подл ясное

Редактор В. Фельдман

Заказ 3707/46

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Миниетров СССР но делам изобретений и откритий! 1ЗОЗЬ, Моеква, Ж-35; .Раушская наб. д. 4(5 ь» пгчп и» - ч - . rr " л

5 шей, чем это требуется для обеспечения надежного выключения тиристоров в цепи нагрузки,. что, в конечном итоге, исключает необходимость повышения класса тиристоров, увеличения сечения магнитных сердечников импульсных трансформаторов из-за насыщения и увеличения установочной габаритной мощности других элементов.

Время готовности к работе при подключении к источнику питания составляет практически один первый период и не зависит от сопротивления нагрузки.

Таким образом, предлагаемое устройство является более быстродействующим, более экономичным, чем известное.

Устройство для управления силовыми тнристорными цепями, содержащее коммутирующие тиристоры, коммутирующий конденсатор, накопительный конденсатор, подключаемый параллельно источнику питания, у!!равляющий за6 рядный дроссель и импульсные трансформаторы; отличающееся тем, что, с целью уменьшения потребления энергии и сокращения времени подготовки, оно снабжено дополнительными обратными диодами, а управляющий дроссель, б коммутирующий конденсатор и коммутирующие тиристоры соединены в последовательную цепочку, . подключенную параллельно накопительному конденсатору, причем тирнсторы включены по.отношению друг к другу встречно, а параллельно каждому нз них включена цепочЩ состоящая из последовательно включенных импульсного трансформатора и обратного диода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР И 177950, И кл. Н 02. Р 3/12, 1964.

2. Гольц М. и др. Устройства искусственной . коммутации тиристоров широтно-импульсных преобразователей систем электропрнвода. Материалы к семинару «Тиристорные системы электропривода и промышленной автоматики постоянного тока»; ч. 1 ЛДНТП, Л., 1970 r., с. 47 — 49.

3. Авторское свидетельство СССР J4 261545, кл. Н 02 Р 13/16,.1967 г.