Способ регулирования выходного напряжения двухфазного импульсного преобразователя постоянного тока

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистииеских

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 22.02.77 (21) 2459875/24-07 с присоединением заявки № —. (23) Приоритет—

Гасударственный ннинти

СССР на делам нзебратвннй н еткрмтнй

Опубликовано 15.05.79. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 25.05.79

В. И. Пинский, Л. В. Бирзниекс, Я. А. Валейнис, Н. И. Краснобаев, И. Б. Шредер и Я. Я. Берзиньш (72) Авторы изобретения

Рижский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

ДВУХФАЗНОГО ИМПУЛЬСНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Предлагаемый способ регулирования выходного напряжения двухфазного тиристорного преобразователя может быть использован для импульсного регулирования напряжения на нагрузках в цепях постоянного тока, в частности на электроподвижном составе для регулирования тяговых электродвигателей.

Известен способ регулирования выходного напряжения двухфазного импульсного преобразователя, в котором, с целью расширения диапазона регулирования, на первом этапе изменяют амплитуду выходных импульсов, регулируя время частичного перезаряда коммутирующего конденсатора током нагрузки, т. е. регулируя момент попарного отпирания тиристоров, включенных в противоположные плечи общего для обеих фаз вспомогательного тиристорного моста, по отношению к моменту отпирания дополнительных тиристоров, шунтирующих сам коммутирующий конденсатор, а на втором этапе изменяют ширину выходных импульсов, регулируя момент попарного отпирания тиристоров вспомогательного моста уже по отношению к моменту отпирания главных тиристоров прерывателя (1) 2

Недостатком известного способа регулирования напряжения на нагрузке является относительная сложность прерывателя, необходимого для его реализации.

Известен способ регулирования выходного напряжения более простого двухфазного прерывателя, требующий для своей реализации вдвое меньшее количество тиристоров. В этом способе во всем диапазоне .. регулирования отпирающие импульсы одно- . временно подают на оба тиристора одной фазы, а для запирания прерывателя импульс управления подают лишь на один тиристор другой фазы, причем общий для обеих фаз коммутирующий конденсатор во время запирания прерывателя -колебательно перезаряжают частично током нагрузки, а частично током, протекающим через обратный диод, шунтирующий один из тиристоров каждой, фазы (2).

Недостатком этого способа является то, что с IIoMQIIIblo примененного в нем порядка

2О отпирания тиристоров нельзя получить продолжительность выходного импульса напряжения прерывателя меньше половины периода свободных колебаний коммутирующего индуктивно-емкостного контура, а это в свою

663040 очередь не позволяет получить напряжение на нагрузке меньше некоторой начальной величины.

Цель изобретения — получение расширенного диапазона регулирования напряжения на нагрузках в цепях постоянного тока.

Поставленная цель достигается тем, что на начальном этапе регулирования поочередно отпирают только вспомогательный тиристор одной фазы и главный тиристор другой фазы, уменьшая сдвиг между моментами их отпирания.

На фиг. 1, а изображена принципиальная электрическая схема двухфазного импульсного преобразователя с общей нагрузкой для обеих фаз; на фиг. 1, б — с двумя отдельными нагрузками; на фиг. 2 показана последовательность подачи управляющих импульсов, диаграммы токов и напряжений на коммутирующем конденсаторе и форма импульсов выходного напряжения.

В изображенных на фиг. 1, а и 1, б прерывателях главные тиристоры 1 и 2 включены последовательно со вспомогательными тиристорами 3 и 4. Между точками соединения последовательных тиристоров включен общий для обеих фаз коммутирующий конденсатор 5. Дроссели перезаряда б и 7 включены последовательно с главными тиристорами и шуйтированы вместе с ними обратными диодами 8 и 9. Тяговые электродвигатели

I0 и 11 шунтированы своими обратными диодами 12 и 13. Дроссель 14 и конденсатор

15 образуют входной фильтр.

Первоначальный заряд коммутирующего конденсатора 5 указаннной на фиг. 1 полярностью осуществляют одновременным отпиранием тиристоров 1 и 4. После заряда коммутирующего конденсатора 5 от конденсатора 15 входного фильтра по цепи: 15 — б — 1—

5 — 4 — I I — 15, тиристоры 1 и 4 запираются вследствие уменьшения до нуля протекающего по ним прямого тока.

На начальном этапе регулирования напряжение, подводимое к нагрузке, увеличивают при постоянной частоте следования рабочих импульсов путем регулирования времени частичного перезаряда через нагрузку конденсатора 5, что обеспечивается постепенным уменьшением интервала между моментами отпирания главного тиристора 2 одной фазы (см. момент tf фиг. 2, а) и вспомогательного тиристора 3 другой фазы (см. момент t3). Процессы, происходящие во второй фазе прерывателя, протекают аналогично рассматриваемым, но со сдвигом на полпериода регулирования. Перезаряд коммутирующего конденсатора 5 начинается в момент t после отпирания главного тиристора 2. Он происходит по цепи: 5 — 8 — 7 — 2 — 5.

При отпирании во время перезаряда конденсатора вспомогательного тиристора 3 часть перезарядного тока, равная току нагрузки

Регулируя продолжительность одновременно открытого состояния обоих тиристоров каждой фазы, осуществляют дальнейшее увеличение напряжения на нагрузках.

Процесс регулирования возможен до состояния, при котором коэффициент заполнения импульсного цикла каждой фазы равен 0,5.

3д (или 2 70), замыкается по цепи: 15 — 7 — 2-5 — 3 — нагрузка — 15. Запираются тиристоры 2 и 3 после окончания перезаряда конденсатора 5. Заканчивается перезаряд конденсатора 5 постоянным по величине током нагрузки. В интервале времени, соответствующем запертому состоянию прерывателя, ток тяговых электродвигателей замыкается через обратные диоды 12 и 13.

Если тиристор 3 отпирают в тот момент, когда ток перезаряда коммутирующего конденсатора 5 меньше тока нагрузки, т.е. тока, протекающего через обратные диоды 12 и 13, то напряжение, прикладываемое кэлектродвигателям, остается рав (ым нулю. Поэтому на первом этапе регулирования ширина импульса выходного напряжения изменяется лишь в интервале tg — Q. Минимальная ширина импульса получается, когда момент отпирания вспомогательного тиристора 3 близок к моменту ty, т. е. к моменту спадания тока перезаряда конденсатора до величины

20 2g (или 2-J0). При сближении момента отпирания тиристора 3 с моментом отпирания тиристора 2 напряжение, подводимое к нагрузке будет расти от минимального до некоторого промежуточного значения.

На следующем этапе регулирования увеличение импульса выходного напряжения (от Л „и выше) происходит путем увеличения сдвига момента отпирания главного ти. ристора 2 (момент t2, фиг. 2,6) по отношению к моменту одновременного отпира30 ния тиристоров 1 и 3 (момент tf ). При одновременном отпирании тиристоров 1 и 3 напряжение конденсатора входного фильтра прикладывается к нагрузке по цепи: 15 — б-1 — 3 — на грузка — 15. Последующее отпи3$ рание главного тиристора 2 приводит к перезаряду коммутирующего конденсатора 5 по двум цепям: 5 — 8 — 7 — 2 — 5 и 5 — 3 — нагрузка — 15 — 7 — 2 — 5. Во время этого перезаряда к главному тиристору 1 прило кено обратное напряжение, и он запирается. ао После окончания перезаряда конденсатора током нагрузки запираются также тиристоры

2 и 3, а сам конденсатор 5 оказывается готовым к запиранию главного тиристора 2.

Через некоторый промежуток времени, определяемый рабочей частотой и равный половине периода регулирования, одновременно отпирают тиристоры 2 и 4, а для их запирания импульс управления подают на тиристор 1. Тиристоры 1 и 2 при этом поочередно выполняют роль то главных, то запирающих.

5 6

Поэтому в устройстве по фиг. 1, à регули- де мостовой схемы, два смежных плеча которование напряжения, подводимого к электро- рой образованы главными тиристорами, а двигателям, возможно от нуля до полного два других — вспомогательными тиристоранапряжения источника питания; а в устрой- ми, путем поочередного изменения сдвига стве по фиг. 1,б — лишь до половины это- между моментом одновременного отпирания го напряжения. Таким образом, данное пред- главного и вспомогательного тиристора одложение, благодаря применению на началь- ной фазы, и моментом отпирания главного ном этапе регулирования нового порядка от- тиристора другой фазы, отличающийся тем, пирания тиристоров, позволяет получить рас- что, с целью расширения диапазона регулиширенный диапазон изменения выходного на- рования, на начальном этапе поочередно отпряжения двухфазного импульсного преоб- пирают только вспомогательный тиристор одразователя, собранного на четырех тирис- 1в ной фазы и главный тиристор другой фазы, торах, включенных по мостовой схеме с ком- уменьшая сдвиг между моментами их отпимутирующим конденсатором в диагонали. рания.

Формула изобретения

Способ регулирования выходного напряжения двухфазного импульсного преобразователя постоянного тока, выполненного в виИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

I. Авторское свидетельство СССР № 283382, кл. 2! д 12/03, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР № 318924, кл. G 05 F 1/22, 1972.

663040

Редактор Д. Зубов

Заказ 2722/56

Составитель Ю. Спивак

Техред О. Луговая Корректор О. Билак

Тираж 856 Подписное

ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретении и открытий

1 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4