Способ управления @ -фазным преобразователем постоянного напряжения в постоянное

 

1 >930571

Со1оз Советскик

Соцмапистнческнв республик

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополннтельное к авт. санд-ву (22) Заявлено26.08.80 (21)2975678/24-07 с присоелинением заявки № (23) ПриоритетОпубликовано 23.05.82. Б1оллетеиь ¹ 19 (51}N. Кл.

Н 02 Р 13/32

9кударственный кеннтет

СССР но делаи нзебретенкй н открытнй (53) УДК 621. .316.722 (088.8) Дата опубликования описания 27.05.82 (72) Автор изобретения

О, В, Новикова (71) заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ 11 ФАЗНЫМ -ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ B ПОСТОЯННОЕ

Изобретение относится к электротех- = ническим устройствам для регулирования величины напряжения постоянного тока.

Известен частотно-Импульсный способ регулирования напряжения 11.).

Нецостатком этого способа является

S большие весогабаритные показатели преобразователя, реалиэуюшего этот способ.

Наиболее близким к прецложенному является способ управления 11-фазным

10 преобразователем постоянного на пряжения в постоянное, согласно которому выхоцная пея выполнена в вице послецовательно соединенного инцуктивного эле15 мента и выхоцных вывоцов, зашунтированных в обратном направлении циоцом, по которому изменение величины выхоцногонапряжения осушествляют изменением частоты включения кажцой из фаз, при посто20 янном времени ее включенного состояния, при этом фазы преобразователя включают последовательно с временным сцвигом межцу включением цвух сосецних фаэ, равном 1 1-ой части периода работы фазы P2).

Нецостатком известного способа является уменьшение инцуктивности катушки сглаживаюшего реактора управляемого преобразователя в 10-12 раз в прерь вистом режиме работы фазы, вслецствие насышения серцечника реактора. Это вызвано уменьшением, по сравнению с реакторами цля раздельного включения, сечения стали реактора, вычисляемого по разности токов магнитосвязанных фаз в номинальном режиме. Поэтому резко возрастает напряжение на раэцелительных циоцах преобразователя, в связи с чем количест,во послецовательно включенных раэцелительных пиодов в каждой фазе должно быть увеличено. Вследствие насышения сердечника сглаживаюшего реактора возрастает также амплитуца выходного напряжения и коэффициент пульсаций.

Сушественным недостатком данного способа является также скачкообразное увеличение обратного напряжения на разцелительных диодах при прекращении протекания тока по одной из фаз, что требует принятия специальных мер пля ограничения скорости нарастания обратного напря жения. S

0ель изобретения «уменьшение количества полупроводниковых вентилей и снижение амплитуды выходного напряжения и коэффициента пульсации, т.е. уменьшение весогабаритных показателей и улучшение 10 качества выходного напряжения.

Поставленная цель постигается тем, что меняют в функции тока нагрузки число работающих фаз и частоту включения каждой фазы, при этом, прн уменьшении I$ тока нагрузки, число работающих фаэ уменьшают и пропорционально увеличивают частоту фазы, а при увеличении тока нагрузкиу число работающих фаз увеличива-. ют и пропорционально уменьшают частоту 2о работы фазы.

На фиг. 1 приведена принципиальная силовая схема устройства, реализующего предложенный способ; На фиг. 2 — блок» схема управления. 25

B качестве примера рассмотрен 12фазный преобразователь постоянного напряжения в постоянное; каждые четыре фазы преобразователя содержат четыре силовых тиристора 1-4, пва коммутирую- 30 щих реактора 5 и 6, два коммутирующих конденсатора 7 и 8, два разделительных диода 9 и 10, два обратных пиопа 11 и

12, два индуктивных элемента в вине сглаживающего реактора 13 с двумя сек- . диями 14 и 15, нагрузку 16 (тяговые двигатели), общую для всех фаз, переключающее устройство 17.

При подаче напряжения на вход ком.мутирующие конденсаторы 7 и 8 заря- 4о жаются до напряжения сети через разделительные диоды 9 и 10, секции, 14 и

15, сглаживающего реактора 13 и нагрузку 16. При открытии тиристора 1 нагрузка 16 получает питание по цепи: реактор 5, тиристор 1, диод 9, секция 14.

Ооновременно происходит перезаряд конпенсатора 7 через коммутирующий реактор 5 и тиристор 1, в процессе перезаряпа напряжение на обкладках конденсатора меняет свою полярность, при этом потенциал на обкладке со стороны сети сохраняется, а со стороны разделительного диопа 9 к концу перезаряда постигает двойного значения потенциала сети. 55

При обратном перезаряде по колебательному контуру ток перезаряда конденсатора 7 замещает ток тиристора 1 и

7i 4 запирает его. Дальнейший перезаряд конденсатора происходит через пиоп 9, секцию 14 и нагрузку 16.

Во время потребления энерджи от сети через тиристор 1 и конденсатор 7 ток в секции 14 реактора 13 нарастает, при этом в секции 15, включенной встречно с секцией 14, находится электропвижу-:шая сила взаимоинпукции, поддерживающая ток в смежном контуре 15, 16, 12.

После окончания периода потребления энергии от контактной сети ток нагрузки поддерживается через обратный диод 11 за счет энергии, запасенной в индуктивных элементах цепи 14 и 16.

Со сдвигом в четверть периода работы силового тиристора 1 открывается тиристор 3 и в этой фазе протекает процесс, описанный пля фазы тиристора 1. При этом в интервале нарастания тока в секции 15, в секции 14 реактора 13 инцуктируется ЭЙС взаимоинпукции, поддерживающая ток в смежном контуре14,16,11.

Со сдвигом в половину периода работы тиристора 1 открывается тиристор 2, и со сдвигом в три четверти периода - ж« ристор 4.

Регулирование напряжения на нагрузке осуществляется путем изменения частоты включения силовых тиристоров 1-4 регулятора за счет изменения времени отдачи энергии индуктивными элементами

13 и 16 при постоянном времени открытого состояния тиристоров 1-4.

Многофазный регулятор напряжения набирается из одинаковых .описанных четырехфазных блоков," причем тиристоры включаются с равномерным сдвигом, соответствующим количеству фаз всего регулятор а.

При максимальном токе нагрузке работают все Vt фаз регулятора. При снижении тока нагрузки до величины, соотг ветствующей моменту перехода фазы в прерывистый режим работы, один четырехфаэный блок отключается, при этом пропорционально увеличивается частота работы оставшихся tl-4-х фаз, которые продолжают работать в непрерывном режиме.

При дальнейшем уменьшении тока на- грузки отключается следующий четырехфазный блок при соответствующем увеличении частоты работы оставшихся И-8 фаз и т.п. При увеличении тока происхсдит поочередное подключение четырехфазных блоков в обратном порядке. Переключение числа фаз регулятора производится путем подачи или снятия управляющих им5 9З0 пульсов на тирнсторах под воздействием переключакщего устройства 17.

Основой схемы управления тиристора« . ми регулятора является зацаквцнй rempaтор 18 (фиг. 2) и . распрецеюштель им 5 пульсов 19, рассчитанный на такое количество вькоцных импульсов, которое было бы кратно всем комбинациям чисел фаз регулятора Vl, Vl- 4,... 4, возможных при переключении.

tO

Распределители 20, 21, 22 на раэ ничим число работающих фаэ (фиг. 2) выдают импульсы на открыже тирнсторов этих фаэ при подаче соответствуюашх им пульсов от основного распределителя 19 15 и наличия соответствующего си нала or цереключаюшего устройства 17. Такая схема обеспечивает симметрию работаю" ших фаз относительно сетя и оцновремен но с переключением числа фаз изменение m частоты работающих фаэ, обесцечивающее плавность перехоца с одного числа фаз . на другое.

Использование цанного способа управления позволяет уменьшить количество zs разцелительнык диодов устройства в 1,8..

2 раза, амплитуцу переменной составляющей выходного напряжения в 1,4-1,5 раза . и коэффициент пульсации тока нагрузки в

1, 15..

"Преимуществом данного способа управления является плавное нарастание o6parного напряжения на разделительных дио цах одновременно с. нарастанием нацряжения на нагрузке, что позволяет не прнни35 мап специальньи мер для ограничения скоростй нарастания обратного напряжения на этих диодах.

871 6

Формула изобретения

Способ управления И-фазным преобразователем постоянного напряжения B постоянное, вькоцная цепь «оторого выпоенена в вице цослецоватеш но соединенньас инцуктнвного элемента н вьасоцных выво дов, зашунтированных в обратном надрав ленин диодом, по которому изменение величины выходного напряжения осуществляют изменением частоты вкшочения каждой иэ фаз, щи постоянном времени ее вклю-.. ченного состояния, при этом фазы преобразователя включают последовательно с временным сдвигом межцу включением двух соседних фаз, равном И-части периода работы каждой фазы, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения весогабаритньк показателей и улучшения качества выходного напряжения, меняют в функции тока нагрузки число работаю щих фаз н частоту включения каждой фа зы, прн этом, при уменьшении тока нагррзш, число работаюшнх фаз уменьшают н пропорционально увеличивают частоту работы фазы, а при увеличении тока нагрузки число ра ботаюших фаз увеличивают и пропорционально уменьшают часrory работы фазы.

- Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Розенфельд В. Е, и ар. Тирнсторное управление злектропоцвнжным составом постоянного тока, М., Транспорт", 1970, с. 62,.рис, 28, 2 Лвторское свицетельство СССР

М 568134, an, Н 02 М 3/135, 1975.

ФжР . Составитеж И. Головннова ра >р П. росСЕр Тещин A. Бабинен Корректор А Лзятко

Заказ 3492/78 Тираж 719 Папжсное.

ВНИИ ПИ. Государственного: «оьаю тета СССР но аелак -изобретений н открытий

113038, Москва, Ж-35, Раушская маб., ц. 4/5

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