Тиристорный преобразователь @ -фазного переменного напряжения в @ -фазное переменное

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii) 955439 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 050880 (21) 2968450/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет—

Опубликовано 30.08.82. Бюллетень ¹ 32

Дата опубликования описания 30.0882

151) М. Кл.з

Н 02 М 5/257

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 316,722(088 ° 8) P.Ï.Êàðòàøoâ (72) Автор изобретения (71) Заявитель (54) ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ л-ФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В и -ФАЗ НОЕ ПЕРЕМЕН HOE

Изобретение от носится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в устройстве промышленной электроники для решения задач стабилизации, регулирования, симметрирования и коммутации переменных токов и напряжений. Возможно использование такого устройства в качестве бесконтактных коммутаторов в системах защиты, в качестве местных источников стабильного электроснабжения промышленных предприятий, отдельных радиоэлектронных систем, вычислительных машин и комплексов, а также источников регулируемого напряжения в регулируемом электроприводе, для регулирования электрообогревом в пе" чах, в электросварке и др., а также в устройстве защиты и пуска.

Известны устройства, представляющие трехфаэные устройства для регулирования и коммутации переменных токов и являющиеся объектами того же назначения, что и предлагаемый, сходные с ним по технической сущности и результату, достигаемому при использовании. указанные устройства также содержат схему управления, силовые вентильные ключи переменного тока, через которые нагрузка подключается к сети питания, диодный выпрямительный мост, выходные зажимы которого замкнуты шунтирующим тиристором, а входные подключены к выходу регулятора, и коыиутирующую цепочку, состоящую из последовательно соединенных коммутирующего дросселя и ковмутирующего конденсатора, которая через расйреде1О лительные диоды подключается к силовым тиристорамПЗ.

Недостатком указанных устройств. является повышенное число силовых вентилей. Так, при отключении нагрузки от питающей сети нагрузка шунтируется через диодный мост специальным тиристором. В результате этого ток нагрузки замыкается в конечном счете через три соединенных последовательно.вентиля. Следствием укаэанного недостатка является повышенная установленная мощность силовых вентилей и снижение КПД устройства. Другим недостатком является то, что диодный мост, шунтируемый тиристором, при включении этого тиристора замыкает все фазы нагрузки одновременно.

Это ограничивает функциональные возможности устройства, так как не позволяет замыкать лишь отдельно взятые фазы нагрузки и этим самым делает не7

955439 возможным оптимизировать соответствующим образом процессы в системе источник-преобразователь нагрузки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является тиристорный преобразователь и-фазного переменного напряжения в и-фазные переменное, содержащий и силовых ключей из встречно-параллельно соединенных диода тиристора, каждый из которых включен последовательно с соответ1)о

1 ствующим демпфирующим дросселем между входным и выходным выводами соответствующей фазы, и-фаэный шунтирующий ключ, фазные выводы которого подключены к входным выводам, и распределительных диодов, аноды которых объединены, а каждый из катодов соединен с общей точкой демпфирующего дросселя и катода тиристора силового этого осуществляется выключение тиристоров (силовых ключей). Для коммутации тиристора, шунтирующего диодный выпрямительный мост, включаются тиристоры силовых ключей и зарядный

45 тирис тор. При этом, благодаря демпфи рующему действию индуктивностей сети, импульс коммутации проходит по всем диодам выпрямительного моста, осуществляя выключение шунтирующего ти1 ри стор а, з атем чер е з выпрями тельный ! диодный мост проходит заряд коммутирующего конденсатора, При включении тиристоров силовых ключей включается тирис тор, шунтирующий диодный выпрямительный мост, что приводит к замыканию через этот мост всех фаз нагрузки одновременно. При этом ток нагруз- 6() ки замыкается каждый раз через два вентиля диодного моста и шунтирующий его тиристор, всего через три вентиля. Потери в этих вентилях снижают

КПД устройства. Устройство содержит ключа соответствующей фазы, и блок коммутации, включенный через переключатель между общей точкой анодов распределительных диодов и другим выводом шунтирующего ключа (2).

В известном устройстве, при обоях в системе управления и необход мости 25 защиты преобразователя невозможно одновременное выключение тиристоров силовых ключей и шунтирующего ключа, что снижает надежность устройства, кроме того для принудительной коммутации тиристоров, входящих в состав силовых ключей, включаются коммутирующий и шунтирующий тиристоры. При этом, благодаря демпфирующему действию индуктивностей сети, по трем 3з распределительным диодам и трем диодам, входящим в состав силовых ключей, и цепи, включающей выпрямительный мост, шунтирующий тиристор, коммутирующую цепочку и коммутирующий 4р тиристор, проходит импульс тока коммутации, вызванный разрядом коммутирующего конденсатора. В результате . шесть силовых вентилей в составе силовых ключей и семь силовых вентилей в составе диодного моста, включая . шунтирующий его тиристор, всего тринадцать силовых вентилей. Это делает устройство громоздким. Снижение числа силовых вентилей позволит не только повысить КПД, но и снизить его массогабаритные показатели.

Цель изобретения — повышение надежности, а также снижение установленной мощности и габаритов, и повышение КПД.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве шун)тирующий ключ выполнен в виде п ключей из встречно-параллельно включенных диода и тиристора, аноды тиристоров которых объединены в общую

4 точку и соединенные с соответствующим выводом блока коммутации, а катод каждого из тиристоров шунтирующего ключа соединен с анодом тиристора силового ключа соответствующей фазы.

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 — эпюры импульсов, действующих на выходах блока управления (U<, 0,1); на фиг. 3 — эпюры напряжений питающей сети и нагрузки (Ог.и н) .

Устройство содержит силовую цепь, включающую демпфирующие дроссели 1, силовые ключи 2 переменного тока, которые составлены из встречно-параллельно соединенных диодов и тиристоров и включены последовательно между входным и выходным зажимами устройства,к которым подключена сеть питайия и нагрузка соответственно, шунтирующий ключ из диодно-тиристорных ключей 3, шунтирующих нагрузку, в каждом из которых соединенные вместе катод тиристора и анод диода подключены к одному из выходных зажимов устройства, а аноды всех тиристоров и катоды всех диодов соединены вместе в общую точку, распределительные диоды 4, аноды которых соединены вмес те, а катоды с катодами силовых тиристоров, распределительный мост на тиристорах 5-8, формирующих переключатель, катодная группа которого соединена с анодной группой распредели . тельных диодов 4, а анодная группа соединена с общей точкой диодно-тиристорных ключей 3; блок б коммутации коммутирующей цепочки из последовательно соединенных коммутирующе-го дросселя 9 и коммутирующего конденсатора 10, которая подключена к вхо,ду распределительного моста на тирис; торах 5-8,и блок 11 управления, один из выходов которого подключен к управляющим электродам тиристоров 2 и тиристорбв 5 и б, а другой выход подключен к управляющим электродам тиристоров 3 и тиристоров 7 и 8.

955439

Формула. изобретения

Тиристорный преобразователь и-фаэ25 ного переменного напряжения в и-фазное переменное, содержащий и-силовых ключей иэ встречно-параллельно соединенных диода и тиристора, каждый йзкоторых включен последовательно с соответствующим демпфирующим дроссе.лем между входным и выходным выводами соответствующей фазы, и-фаэный шунтирующий ключ, фазные выводы которого подключены к соответствующим выходным выводам, п распределительных диодов, аноды которых объединены, а каждый иэ катодов соединен с общей точкой д мпфирующего дросселя и като- да тиристора силового ключа соответ40 ствующей фазы, и блок коммутации, включенный через переключатель мея цу общей точкой анодов распределительных диодов и другим выводом шунтирующего ключа, отличающийся

45 тем, что, с целью повышения надОкности, уменьшения массо-габаритных показателей и повышения КПД, шунтирующий ключ выполнен в виде п-êëþ÷åé иэ встречно-параллельно включенных дио50 да и тиристора аноды тиристоров коI торых объединены в общую точку и соединены: с соответствующим выводом блока коммутации, а катод каждого из тиристоров шунтирующего ключа сову динен с анОдОм тиристора силОвОгО ключа соответствующей фазы.

Устройство работает следующим образом.

Тиристоры, входящие в состав каждой группы диодно-тиристорных ключей 2 или 3, включаются одновременно.

При этом включение каждой из этих групп диодно-тиристорных ключей производится поочередно через регулируемые отрезки времени. Вместе с включением тиристоров ключей 2 включаются распределительные тиристоры 5 и б. В результате этого нагрузка подключается к сети питания, а коммутирующий конденсатор 10 по цепи, состоящей из дросселя 9, тиристора 5, распределительных диодов 4, диодов диодно-тиристорных ключей 2 и 3 и тиристора б, заряжается -с полярностью, указанной на фиг. 1 в скобках. При включении диодно-тиристорных ключей 3 нагрузка отключается от сети питания и замыкается, а тиристоры диоднотиристорных ключей 2 выключаются.

Вместе с тиристорами ключей 3 включаются распределительные тиристоры 7 и 8. Это приводит к протеканию под действием заряда коммутирую— щего конденсатора 10 импульса тока коммутации по цепи,,состоящей из тиристора 7, распределительных ди.одов 4, диодов диодно-тиристорных ключей 2 и 3, тиристора 8 и дросселя 9. В результате этого силовые тиристоры ключей 2 выключаются, а коммутирующий конденсатор заряжается с полярностью, указанной на фиг. 1 без скобок. При последующем включении силовых ключей 2 нагрузка вновь подключается к питающей сети, коммутирующий конденсатор перезаряжается до обратной полярности, обеспечивая при этом протекание импульса тока коммутации по цепи, состоящей из дросселя 9, тиристора 5, распределительных диодов 4, диодов ключей 2 и 3 и тиристора б, что приводит к выключению тиристоров ключей 3, В дальнейшем работа вентилей повторяется. Выключение каждого из тиристоров ключей 2 и 3 происходит под действием падения напряжения на шунтирующем его диоде, распределительные тиристоры выключаются в конце каждого послекоммутационного заряда конденсатора 10. Послекоммутационный заряд конденсатора 10 происходит по цепи, состоящей из распределительных тиристоров 5 и б или 7 и 8 одного из распределительных диодов 4, демпфирующего дросселя 1,,сети пита-, ния, одного из диодов ключей 2 и од,ного из диодов ключей 3.

При включении силовых диодно-тиристорых ключей 2 нагрузка подключа ется к питающей сети, а при их выключении она отключается от сети и шунти. руется через диодно-тиристорные ключи 3. В результате таких переключений, происходящих периодически, с частотой коммутации,а также путем регулирования относительной длительности вклю, ченного состояния диодно-тиристорных ключей, производится регулирование переменных напряжений на выходе устройства.

Аа фиг. 3 показаны эпюры напряжения питающей сети (0с } и напряжения на нагрузке (0И}, поясняющие способ регулирования, реализуемый в регуляторе.

Использование изобретения позво-лит снизить массо-габаритные показатели устройства на 6-10%, одновременно повысить его КПД на 2-3% за счет снижения потерь в силовых вентилях, а также улучшить показатели надежности устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторекое свидетельство СССР

9 419363,. кл. G 05 F 1/16, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 393736, кл. G 05 F 5/00> 1970.

955439

Составитель И. Головинова

Ф

Техред Л.Пекарь КорреКтор М. Шароши

Редактор A.Bëàcåíêî

Заказ 6468/72 Тираж 721 - - Поднисное

ВНИИПИ Государственногр .комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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