Способ управления тиристорным преобразователем

 

ц 660I87

Опй 8+8

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.03.77 (21) 2457065/24-07 (51) М. Кл.а

Н 02Р 13/16 с присоединением заявки М— (43) Опубликовано 30.04.79. Бюллетень ЛЪ 16 (53) УДК 621.316.727 (088.8) ло делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 30.04.79 (72) Авторы изобретения

Ф. Д. Кочубиевский и В. Ш. Кочубиевская (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ ЕМ

Государственный комитет (23 Приоритет

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления тиристорными преобразователями электрической энергии.

Известен способ управления тиристорными преобразователями (1), позволяющий регулировать напряжение на включенной последовательно с ними нагрузке за счет регулирования угла включения тиристоров и заключающийся в том, что управляющий 10 выходной сигнал сравнивается с пилообразным (или иным переменным во времени) опорным напряжением; разность управляющего и опорного напряжений подается на нуль-орган, фиксирующий момент 15 изменения знака этой разности, а нуль-орган своим выходным сигналом воздействует на управляющий электрод тиристоров, переводя его во включенное состояние. Изменяя управляющее напряжение, изменяют 20 и фазу включения тиристора. Однако входное управляющее напряжение однозначно задает угол включения тиристора, из-за чего напряжение на нагрузке (его среднее значение) при данном управляющем напря- 25 жении нестабильно и зависит как от формы кривой напряжения силовой цепи, так и от параметров активно-индуктивной нагрузки в зоне прерывистых токов преобразователя.

Кроме того, характеристика вход †вых 30 тиристорного преобразователя (т. е. зависимость среднего значения напряжения на нагрузке от управляющего напряжения) при таком способе управления имеет существенную нелинейность — особенно в зоне прерывистых токов, что создает дополнительные трудности при реализации систем автоматического управления, включающих в себя тиристорные преобразователи.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ управления тиристорным преобразователем (2), заключающийся в том, что формируют пилообразное напряжение, интегрируя каждую положительную полуволну сетевого напряжения с се начала до момента достижения результирующего опорного напряжения, равного алгебраической сумме управляющего сигнала и сигнала, пропорционального амплитуде сетевого напряжения, в этот момент формируют импульс управления, подают его на вход тпристора преобразователя и осуществляют сброс пилообразного напряжения до нуля к началу следующего полупериода.

Однако среднее значение полученного напряжения на нагрузке существенно зависит от формы напряжения питающей сети, если полуволна этого напряжения несимметрична относительно своей амплитуды, и

3 от параметров пш.рузки. IIpll нсспммс(ри lпой Olпос!Гтс.lb»0 своего ам((лпгудио! о зпа—

ЧСНИ51 KPHBÎli HBHP5!iKPHII5l П!Пс(IОЩСЙ СL i H

ИН1 ЕГPHPOBdHHC На IBJIbH011 12С1 И 1>ОЛЭЖИ-! CJIbSI0S1 ПОЛУВО(П(ы Н2ПР5!)!(СНИЯ CCTf1 HC Д;1ст однозначной информации сб интсгра tс

Напряжения в копцс этой полуволпы. При

НсlЛИ lilH ИНДУКТИВПОС! И ЦС!(l! It!«l P)>3!(,! 32TЯГИВclНIlС IОКа НВГРУЗK!I Б Ilñ< 12.1 ">1() 10:!БС I>

ОТрИЦ2ЧСЛЬНОЙ IIOJI>J ВОЛНЫ liclltpslii(elll!5((. L ; H

Б зоне прерывистых токов iic у.(и(ыв «тся

ПрИ даННОМ СПОСОбС уllpaDЛСHSts(> ИЗ-Зс! IС(0

Хс(РБКТСPHCTSli

Целью изобретения является;(олучспие средне! о 3ita les»iH iiaitpsliKe»slsi i«a iiai py3KC, независимого от формы напря)кения шпающсй сети и от параметров нагрузки.

ПостаВлснная цель достиl астс51 тсм, ITO

И П С ГР Si P >ii Þ T He P e (> I el (H 0 0 Н 2 П P sl iK C » l l (i П а. тиристорс Во впекоммутациопньш период

Д. !Я ПОЛУ

Получение опорного папр5(кспи5! В рсЗУлlзТсг! С ilo JIЕДОБ !Ti Л1>(ЮI 0 I! t! 1 С! )) I.РБВП ОТРИЦаТСЛЫIОИ IIOJI>i BOJ!HBI ilallP>IЖСния и 110лон(ителы(ОГО напря)кения на I иристоре позволяет измерить площадь пол)волны напряжения питающей сети за Вычетом площади волны ЗДС само!шдпкац!ш нагрузки и за вычетом площади падения

ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО НаПРЯ)1(ЕНИЯ Псl 1(iP!ic(ОРС, которое строго равно срсдпему зпа!Спшо (площади) напряжения па !»и рузкс, а сравнив его с управляющим Напряжение» и выработав импульс и(лю(сния тпристора преобразователя Б 1(lovel(i »; равспства, получа!от строгую пропорциоп!1;(! Нос (.ь

СРСДПСГО Зис!ЧСНИЯ П lHPHiKCH!l!l Па Hc!! ))>, ЗКС

l l У H P c! B Л 51 10 ЩС 1 О i c! П Р 51 ж С l! П и П L 3 2 В И С i . i! 0 от формы кривой папряже(пя питан)шсй сети и от параметров нагрузки.

Е!а фиг. 1 !«Зобра>ксна схемы уираплспия тиристорпым преобразователем; и» фиг.

2 — д (аграм Ibl, поясняющие прсдложспНЫЙ СПОСОб; Hcl фиГ. 3 — KapclKTCp! ICTHf

В.> Од Б1>1." ОД TH)) HC(ОРПОГО HP COOP ñ» ОВс! 1<. ля.

K ИСТО<(IIHку ((Срем СННОГО Il c! Hp5(Ж<. 1! l!51 1 подключена нагрузка 2 через тпрпстор (и IH»Hs(of«угl)эаВЛЯсъlыЙ BPHTHль) 3, t«al(psi)кепие которого U, подается через рсаНстор 4 на ВхОд усилителя 5 и па BKojI, д<тсктора знака 6; между входом и Б!>(ходо(! усили(елЯ 5 (B 010 обратпой cBHÇH) подкгпочс ы конденсатор 7, диод 8 и разрядпый ключ 9; выход усилителя 5 через резистор 10 подключcí ко входу усилителя 11, . мс)кду входом и выходом которого (13 сгo обратной связи) подключены резистор 12 и (И(> (13; <) и. 0<(> С!. IИТС.!H ) 1 I(. j>() р(3(1uj ()I(Ii

С ОР ) -) Г;< К)l(С 1(ОДК, I l(>i! C!! ИС Гo>I»ill(»П<) сиз, < >! !<З!< (С! (> И<< (.<>5< !> l! !(5! ) С ! c! I(Ð>IЖ(. H !!(((Бьl ход > с Iи I (. Iя 1 ((О (к 10>lсп K 0 )!(О >() из

БХОдОВ 3,10(>(СИ 1 с! И 16, 1(0 ВТО)30»у Б Од КОторогo подкл(о сн выход детектора знака 6;

Выход )лсмсига 11 16 подк.почен к управ, (>1(оп((.(>!(< элсктрод) 17 Гирис(ора 3 и К0

ВХОДУ Р с! ЗРЯДПОI 0 KJl lо 12 J> >>I! Pc! БЛ>! I<>!. ((.>(.

:! !> ct (l!((,! КО!! Гc! К (Оi> ЭГО!О К. IЮ с<, Ус(1 !) Б: р; бога .,(,(уlo!ll,и:,! < >)

:<ОМ, Б момент времени lo =- 0 (см. фиг, 2) >

СООтвстетвУЮЩ Ш Hc!ЧаЛУ ОтР(ЩатЕЛЬНОЙ По:1, Волны нс(пря)кспия па 1 ирис горе 3> если рассмa!риваемому p()ки»у предшествовал режим с Ь,, = О, а ннается процесс формирования опорного напряжения — шпе(-рирование усилителем 5 (усилитель 5 совместно с резистором 4 и конденсатором 7 представляет собой интегрирующий усилитс.lь) QTрпц21сльной НО;1 ВОлны папр5(жси ! я и с(T H p H cT 0 p L, и 0 к а 3 с! н по и H c! ф и г. 2, б .

13 В(ХО (1(00 Hc! H ps!iK(!iHL >) C! t,! H! <.JIB 5 ИЗО<>р 2if((((0 ! а фи! . 9B. ,с) 0 H y С И М, B < О (>1 С П «Р С )1 0 H !i <> C K a i I K 0 0 ()Pcl3H0 H3iiCHStJIOCb iHPBBJI5IIOI1I< C ПВПР5()К<;— пис источника 15. При этом на Выходе уси.Iи i сл>! 1 1, (.<)сп)пивс»0(цсзх(oilops!00 и llpaBЛ5»ОЩСС Heft!P!.Ж(.. ИИС, ПОЯБИ ГС5! СИГНал, КО I ОРЫЙ НОСI Уlllt П2 ОДИН HÇ ВХОДОВ;(ОГ(! - ГK(>! i! э ((»ct. cl И 1 (. i lo 21<(i(c!K Ilc! B!0 рой вход элсмс(па И 16 посгупас! Пулевой си! Нс! ° с Б1>!. Ода дст< к1 Op a 3!I;!KB 6 (J(т(.I т()P Зис!Кс! 6 Д 10Т Пс ВЫХОД(з. ЛОГHcILCK»!О

«СДИIIИЦУ» ТОЛ! КО П)>И ИОЛОЖIПСЛЬНОМ Н2Пр К< (! ИH llñ! " И р ИСТopС 3), ГО I(а ВЫ (OДC элсмс!па !1 1(> будсг нулевой сигнал; уltP c l3 J (5l !0 I l!i i I! С И Г (! d J Б К;1! О < С H H 51 И Р И С Т 0 Р а ), СЛСДОБ(!ТCJI!>!lo, МОЖСГ ОЫ I !> ВЫP20ОТ2П 0;1ЬКО IIP ii (ОЛОЖ! Г!< Л ЬПОХI il 2 ÏÐßÆÑÏ ÈÈ Нс< ! Прис (орc. I Ipos(ccc ии сгрирова ни>!

ilp0дол)кается и после появления на тири4> СТОРС ПОЛОЖIПСЛЬНОГО П2ПР5(ЖСНИЯ.

Б моме(п времени ii выходной сигнал инТСГр!(р) 10111(Ão уCH,IH ГСЛЯ 5 СТаПС Г p BBHbi!<

Uy па вход элемента И 16 с Выхода усилиТ(.Ля 1 1 СНОВс! ПОСТХПИ Г ЛОГH (ÑCI(c!51 <<СДИНИб>() Hсl»з 1. 0 "0;) !51:! с! ЭТО 1 р !3 В!>!ЗОБСТ llояБЛСI(llС

УПРс(BЛЯIОIЦ(. 10 СИГНB, 12 Нс! БЫХОДС Э;1(М<яl 1 с! 1Л 10 и Бил!Очспиез 1 ирпстОр 2 3, Tc! K к21

П с! П Р 51)г(0 H f I e П с . Э Т 0 М T l (P H C T 0)) C it 0 Ji 0)K f f T 0 Jl ÜН0 и ДСТСКТОр ЗП2ка 6 HOJcl0T На 13TOpoil )3> Вход BJic», lo «едиг»!Ц)».

Одг(оврсмс(«по выходной сигнал э«c»el«TB

И 16 Воздействует на ключ 9, контакты коTOpOI 0 32;(lbiKBIOTC5(> ООССПС

60 на выходе интегратора 5 после включения Пристора), Если бы нагрузка была чисто

aктивной (r. c. сел!! бы сс электромагнитHBH l(ОСТ051НИс!Я Т = О), TO В IICPBI>1(1 iKC ИИтсрвал «роводимосl li среднее значение на (:5 Нагрузке было бы пропорционально U,, так

660187

65 клк момент включения тиристорл соответствует (см. фиг. 2,В)

U,=U,=U,— U,=U„„, где U„ U,- — мгновенныс значения напряжений силителя 5 и управляющего сигнала, подаваемого от источника 15 соответственно; U, U., è U„i — срелнис зл пол)период значения»апря>ксний ccTII (источ-!

»ка питания 1}, напря>кения иа тиристорс

3 и папря>кения иа наг!)узке 2 соответстВ н»0. Но сели ?Тагрмзгса имеет агстивно-и.гд «тивньгй характер, то иод действием ЭДС слх!Оиндмгсции се ток будет затянут в началь?г 10 часть oTpl»l,атсльпого полупсриодл илпряжспия сети (см. !сргтвм!о Pf 31 мсньшится 113 13сл !!чин площади пол, волньг ЭДС самоиндмкции нагрмзки (схт. фиг, 2,б1, что бмдст

»ocïðèHÿT0 ) силителем 5 к2к сни>«еH»å спсднсго значения напряжения исто !ника

Питания 1 go Beaff>III»i>i U, Из-за )TO«0 B след) юи»гй интервал проводи)тости вгслго>!с! ) с типистора 3 произойдет B момент вг)с мс1И tn в рсзмльтатс чсl0 110 срслнсхтм

3! лчсч )»о б) дст скомпеисировлио иид). I!сен??я (ЭДС ca)loi»lлукuuu) на нагрузке, имевшее место в ппедшсств;юигий интервал проводимости, 1гроi!ссс носит затухагощий характер, причс)!

ГЛЛДГСЛЯ СОСТЛВЛЯТОИIЛЯ ТО«3 ТТЛГРУЗКИ ЭКСпонснциальна и характериз ется частотой

ПнтаЮигс и СЕТИ И ПОСтОЯННОй ВРЕМЕНИ НаГП) ЗКИ Т.

Гтлтичсс!сля iaI)31

Чем выше электромагнитная постоянная времени нагрузки, тем меньшее среднее значение напря>кения может быть на ней полмчено (напомним, что для простоты рассматривается случай олнофазного одного, !) периодного вг.гпрямления, когда нет зо»hi непрерьгвньгх токов1, но до точки насы» нтгя Тга хаг)а!стерист!т!сс вход — вьгхол прсобпазоватсля стабильно обсспсчспа строгая линейность этой хапагстсоистики незашгсимо от формы кривой пита!оп!его иапря>гс< иия и от параметров нагр) зки.

Гослиненис управляемых по да!гиок!)> способ) тиристоров в .Тногофазный Тшеобразоватсль обеспечивает это преобразовлте:iio строго стабильную характсристгтг вход — выход также и в режиме нспрсрьгв? Т.тх то!<Ов, т. с. псреход из зоны преоывттстих токов нс 33)fcTCFI?!а статической хаплктсрнстикс вход — выход такого тиристорл о ппеобплзоватсчя.

Гслгт источник 1 их!ест IIOCTos!?III)уго состлвляющуго напря>кения, ll!бо нагрмзк". имеет противо-ЭДС (в качестве илгрузки 2

З0

IIpff%fcисн лВиглтс,IT> постОЯннОГО ТО«31, То и в этом случае тиристорный преобразователь сохра?гяет линейность характеристики вход — выход.

Данный способ управления тпристорным прс образовате;!схт в отличие от извести!.!х с!!особов обеспечивает строг) 10 и стаб!Тльггсю линей»остг, злвгтсимости среднего напр яжсния iia илг)) > згсс От >> ппл>влягоlцсГО нлИР Я>lсеиия »ca aB IfcfIXI 0 0T ттл Г) л хlс ТРОВ этОЙ

ТТЛГР ЗТ И II От fi)OP >ТТ>1 «PIIB01! Н3П!) ЯЖСНИ Я

cil,1ОВ0Г0 исГО>»Т!ттсл чгттаиия ЭтО рсa«o > про)!!лет рс31! 3»llilо мл);сималг>но возмо>кпого быстг>одсйствия с!!стех! автохгатического ) ппавлсния, Вгслго глтоигих в себя тиpIfcT0nIfI прсобплзовлтсли. позволяя более эс1)с1)с!стив!го поli 30BaTI гссхт л!)сснллом тсорпп 11 чрл«тики линсйньгх систем

3B O,1 3ТИЧСС«ОГО >> ПП 3 В ТСНIТЯ.

Дангтый способ позволяет В любой мо)! cfIT пОложптс,т >ho» под > Волньг Iтлпг) яжс и! Ff ттл Tlfplicтопс с ппежлс нис лт Вьт тттслитг

То срсднсс значение напряжеттия, «0ТОВОе бмдсT га !гагр) зкс, сc;III тппистор бмдсT B этот мо еит в!сл!0>гс!г, Тт обс спс гивас T тл«о! мохгснт в«lloгсиия ти!)истопл, при «oT0 )ox(Гаl)лнтипмстся злллннос cf)clIIcc з»3ст!Тгс напряжения нл !гагр) зкс. Все 113ВссТfr«!! ло IfacTnfiiiic«0 впс)ге!ти с»особ!1 мпрлвлс»ия лавлли по.!обный рсзмльт!!т ll»I»> слт с.!сдствис из>!с!)лшя ф3«тичсс«ог0 pc3xëhòaò3 вклгочс!»Тя тиристора. т. с. с:13тглздыванием нл интепвал пповодимости и с c ОотвсTcTBcííî стг!Тжсннhгхт быстродействие.,r.

Глсдовлтельно, гпихгенснис дагшог0 спос Обл мпрлвлсиия тиристоргтьгм преобразователе >! даст ис Tolh«0 стлбильтгмго лпншlНОГTB хара«тсристи«, но п позволяст повьгситг, быстро.",сйствпс систсмьг автоматического регулировагшя. включающей в себя тпристорный преобразователь.

Формула изобретения

Ггособ упрлвлснгтя тиристорньгм прсобрлзовлтелем, состоящий в тохт, гто интсгпируют персмс!г!Тое папf)fI>кснгтс лля получеиия опорного напряжения, сравпивагот

ollo0Ffoc нап!)я>«сг»!с с !Тапря>!сстгис)! управлсиг!я, форхтипм!От пмпу;1?сьг управлс!Тия в

«го)!сит равспствл этих илпря>«снгш, по !3ют и)гпмл!.СТ>1 мт!равлсния н3 тиристорьг прсобрлзоватсля и сбрасьгвлют опор!тос Наирг>«синс чо н)ля, отличагогцийся тс)г, Тто, с целью полу!синя срслиего зиаТСНИЯ НаПРЯжСНИ,! На НЛГРУЗКЕ, НЕЗаВИСИ)foò.О От 11)ормьг илпря>«с!!!!я питаю!пей ссти и от параметров пагрузки, иитсгриругот Ilc pc)1сиТгое H3ïðÿ>i.cHiIc H3 тиристорс BO вис! 0) )!»тапио иггь!Й II Pp IIO Q >Il?l Пол) HC »II f!

Опор! 0-0 напряжения и подают импульсьг ирлвлспия ил Вход тирпсторов при поло"с!!тел!,иом Тглпря>!се!!и!г на т!тртгсторс, 660187

4Qt5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Каталог †справочн 08.30.07 — 73. Тирпсторные электроприводы на базе прсобразователсй серии КПТ. М., «Информэлектро», 1973, с. 20 — 22.

2. Авторскос свидстсльство СССР ,¹ 525224, кл. Н 02Р 13/16, 26.06.74.

660187

0нг нгм

Уу гам

- —— фиг..у

Составитель О. Парфенова

Редактор В. Левятов

Корректоры: E. Угроватова и P. Беркович

Типография, пр, Сапунова, 2

Заказ 693/13 Изд. Хо 277 Тираж 865 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

I 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5