Устройство искусственной коммутации

 

(72) Авторы изобретения

Сунанто (Индонезия), Ю.И. Колесник и Ю.А. Розанов

I.

1 (Харьковский ордена Ленина политбхнйческий- = ийституг им. В.И. Ленина . : ",- .- -," - ."ь, 1

1 (71) Заявнтель (54) УСТРОЙСТВО ИСКУССТВЕННОЙ КОММУТАЦИИ

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к устройствам искусственной коммутации в преобразователях большой мощности, используемых с целью улучшения их энер-. гетических показателей при глубоком регулировании.

Известны устройства для осуществления искусственной коммутации в вып рямителях, в которых силовые тиристоры запираются с помощью коммутирующих тиристоров и конденсаторов, подключенных параллельно силовым тиристорам выпрямителя (1 ) и (2 J.

Недостатками этих устройств являются значительная установленная мощность коммутирующих конденсаторов и наличие перенапряжений на. силовых тиристорах во время коммутации.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, в котором для осуществления искусственной коммутации параллельно коммутируемым силовым тиристорам подключены коммутирующие цепи, каждая из которых состоит из последовательно соединенных коммутирующего тирис- тора и коммутирующего конденсатора

Однако в известном устройстве переход тока из фазы в фазу происходит при напряжении на коммутирующем конденсаторе, не меньшем линейного напря- жения трансформатора, достигаемом в результате перезаряда конденсатора током нагрузки после запирания силового тиристора. В связи с этим при большом линейном напряжении трансфор-, матора требуемая мощность коммутирую" щего конденсатора велика. Кроме того, энергия, накопленная на индуктивности рассеяния обмоток трансформатора, во время коммутации передается на коммутирующий конденсатор и создает на нем значительное напряжение, что приводит к появлению коммутационных перенапря жений на силовых тиристорах.

83272

Цель изобретения — снижение коммутационных перенапряжений и уменьшение установленной мощности коммутирующих конденсаторов.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее коммутирующие тиристор и конденсатор, соединенные последовательно, причем свободный вывод коммутирующего тиристора соединен с одноименным первым силовым вы- lp водом коммутирующего тиристора, а свободный вывод коммутирующего конденсатора связан со вторым силовым выводом коммутирующего тиристора, снабжено двумя дросселями и вспомогательными вентилями, причем средний вывод обмотки первого дросселя подключен к общей точке коммутирующего и коммутируемого тиристоров, крайние выводы через первый и второй вспомо- 2О гательные диоды связаны с одним из выводов ограничителя напряжения, свободный вывод коммутирующего конденсатора соединен со средним выводом обмотки второго дросселя, крайние выво- 25 ды которой связаны через первый и второй вспомогательные тиристоры со вторым силовым выводом коммутируемого тиристора, к которому подключен также второй вывод ограничителя напряжения, 30 один из крайних выводов обмотки первого дросселя связан с первым крайним выводом обмотки второго дросселя через третий вспомогательный тиристор, а общая точка коммутирующих конденса- 35 тора и тиристора связана со вторым крайним выводом обмотки второго дросселя через четвертый вспомогательный тиристор.

Кроме того, в качестве ограничителя@о напряжения может быть использован вспомогательный инвертор, стабилитрон и т.д.

На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого устройства. 45

В выпрямителе, содержащем силовые тиристоры:1 и 2, параллельно силовому .тиристору I подключено коммутирующее устройство, в состав которого входят два дросселя 3 и 4. К средней точке обмотки дросселя 3 через тиристор 5 подключен вывод коммутирующего конденсатора 6. Второй вывод коммутирующеГо конденсатора 6 подключен к средней 55 точке обмотки дросселя 4. Между крайними-выводами обмотки дросселя 3 под.ключены диоды 7 и 8. Общая точка диодов 7 и 8 подключена к выводу источ0 4 ника 9 напряжения; представляющего собой выпрямитель, работающий в инвер,торном режиме. Между крайними выводами обмотки дросселя 4 подключены тиристоры 10 и 11 общая точка которых подключена ко второму выводу источника 9 напряжения. К одному крайнему выводу обмотки дросселя 4 подключен. тиристор 12, второй вывод которого подключен к одному крайнему выводу обмотки дросселя 3. Ко второму крайнему выводу обмотки дросселя 4 подключен тиристор 13, второй вывод которого подключен к первому выводу коммутирующего конденсатора 6. К конденсатору 6 подключено зарядное устройство 14.

Устройство коммутации работает следующим образом.

Предположим, требуется запереть тиристор 1. Для этого с помощью зарядного устройства 14 конденсатор 6 предварительно заряжается с указанной на чертеже полярностью. Затем на тирис;торы 5 и 11 подаются отпирающие импульсы, в результате чего образуется .„ замкнутая цепь тиристор 5-конденсатор 6» обмотка дросселя 4 — тиристор 11 — тиристор l Таким образом напряжение конденсатора 6 прикладывается к обмоти ке дросселя 4 и осуществляется подмагничение сердечника реактора С,некоторой задержкой времени, в течение которой происходит подмагничение реактора, на тиристоры 2,10 и 12 подаются отпирающие импульсы. Благодаря напряжению на конденсаторе 6, после отпирания тиристора 1.0 тиристор 1 запирается. Далее происходит перезаряд конденсатора 6 током нагрузки, проходящим через него после запирания тиристора

1. В результате отпирания тиристора

l2 напряжение на конденсаторе 6 после изменения его полярности прикладывается к обмотке дросселя 3 между средней точкой и точкой подключения тиристора 12. Таким образом между крайними выводами. обмотки дросселя 3 индуцируется ЭДС.

В тот момент, когда напряжение на1 конденсаторе достигает величины, при которой индуцируемая между крайними выводами обмотка дросселя 3, тиристор

5 закрывается и, благодаря реактору

3, часть тока нагрузки через диод 7 переходит в цепь ограничителя 9 напряжения, а другая часть — к тиристорам 11 и 12.

20 б

Формула изобретения

2. Устройство по п. 1, о. т л — ч а ю щ е е с я тем, что в качестве ограничителя напряжения использован вспомогательный инвертор..

5 8327

После запирания тиристора 5 при полярности напряжения на конденсаторе 6, противоположной указанной на чертеже, отпирают тиристоры 13 и 10.

Таким образом, осуществляется запира 5 ние тиристора 11, и ток, проходящий через тиристор 11, переходит к .тиристору 10. При открытом тиристоре 13, после запирания тиристора 11 напряжение на конденсаторе 6 прикладывается щ к обмотке дросселя 4 между средней точкой и тиристором 13, и межцу крайними выводами обмотки дросселя 4 индуцируется ЭДС. В .то же время пройсходит перезаряд конденсатора 6 тока- . 15 ми, проходящими через обе части об- . мотки дросселя 4.

В тот момент, когда после изменения полярности напряжение на конденсаторе 6 достигает. величины, при:ко- щ торой.индуцируемая между крайними выводами обмотки дросселя 4 ЭДС достигает .величины напряжения ограничителя,,9, тиристоры 10 и 12 запираются и открывается диод 8. Тахим образом, 25 через. открытые диоды 7 и 8 ограничитель напряжения 9 подключается к вьг . воду проводящей фазы трансформатора.

Далее под действием напряжения ограничителя 9 отпирается тиристор 2 . зо . h начинается переход тока нагрузки из фазы в фазу. Подмагничение реактора в начале процесса является одним из воз-. можных способов поддержания обратного напряжения на тиристорах 10 и 12 после

35 их запирания. Благодаря энергии,. на-кайливаемой в. поле дросселя 4 во вре. мя нодмагничения, тиристор 13 остается открытым после перехода тиристоров

10 и 12.через нуль. Таким образом, . 40 в течение необходимого для запирания тиристоров 10 и 12 времени поддержи. вается ЭДС, индуцируемая между крайними выводами обмотки дросселя 4 и, следовательно, на тиристорах 10 и 12 создается обратное напряжение..

Благодаря введенным в устройство дросселям искусственная коммутация осуществляется при напряжении на коммутирующем конденсаторе, меньшем ли- 5О нейного трансформатора. При этом, чем меньше отношение числа витков части обмотки реактора, к. которой во время коммутации прикладывается напряжение конденсатора, к общему числу витков реактора, тем меньше напряжение на:..конденсаторе. . Таким образом, введение дросселей в устройство коммутации способствует уменьшению установленной мощности конденсатора. Кроме того, в выпрямителе переход тока из фазы в фазу происходит под действием напряжения источника напряжения, представляющего собой работающий в.инверторном режиме вентильный преобразователь, через который накопленная на индуктивности рассеяния обмоток трансформатора энергия возвращается в сеть. Таким образом, снижаются перенапряжения, возникающие на элементах во время коммутации.

1. Устройство искусственной коммутации, содержащее коммутирующие тиристор и конденсатор, соединенные последовательно, причем свободный вывод коммутирующего тиристора соединен с одноименным первым силовым выводом коммутируемого тиристора, а свободный вывод коммутирующего конденсатора связан с вторым силовым выводом коммутируемого тиристора, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью снижения коммутационных перенапряжений и уменьшения мощности коммутирующего конденсатора, оно снабжено двумя дросселями и вспомогательными вентилями, причем средний вывод обмотки первого дросселя подключен к общей точке коммутирующего и коммутируемого тиристоров, крайние выводы через первьй и второй вспомогательные диоды связаны с одними из выводов ограничителя напряжения, свободный вывод коммутирующего конденсатора соединен со средним выводом обмотки второго дросселя, крайние выводы которой связаны через первый и второй вспомогательные тиристоры со вторым силовым выводом коммутируемого тиристора, к которому подключен также второй вывод ограничителя напряжения, один из крайних выводов обмотки первого. дросселя связан с первым крайним выводом обмотки второго дросселя через третий вспомогательный тиристор, а общая точка коммутирующих конденсатора и тиристора связана со вторым крайним выводом обмотки второго дросселя через четвертый вспомогательный тиристор.

7 8

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

i. Авторское свидетельство СССР

В 447801, кл. Н 02 М 5/28, 1975.

2, Краткие тезисы докладов к Всесоюзному научно-техническому совеща32720 8 нию "Вентильные автоматизированные злектроприводы и преобразователи".

Л., 1978, с.21, рис.l.

3. "устройства преобразовательной техники". Киев, "Наукова Думка", 1969, вып.2, с.134.

Составитель А. Сытин

Редактор Г. Кацалап Техред М. Коштура Корректор О. Билак

Заказ 3480 53 Тиран 988 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, r. Ушгород, ул. Проектная, 4