Способ управления многоступенчатым вентильным мостовым преобразователем

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (»>957408

Союз Советеиик

Социалистических

Рва убп

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6 I ) Допол н и тел ь ное к а вт. с вид- ву (22) 3а 8 е о 16.01.81(2l ) 3235909124-07 (5! )М. Кл.

Н 02 P 13/16 с присоединением заявки >те (23) Приоритет

3Ьеударстеенкьй кемктет

СССР ао делам нзобретеекк н открытий (И) УДК 621.314. .27 (088. 8) Опубликовано 07.09.82. Бюллетень М 33

Дата опубликования описания pg.09 82

В. И. Баклушин, A. Д. Винс, Б. И. Иванов, Ю. Г. Колоколкин и Я. E. Марченко (72) Авторы изобретения

ВЕНТИ ЛЬНЫМ МОСТОВЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

Изобретение относится к электротехнике и может бять использовано в тяго- вом электроприводе железнодорожного транспорта, в мощных электроприводах металлургической промышленности, где существенное значение имеют энергети5 ческие показатели. I

Известен способ получения выходного напряжения многоступенчатого вентиль1О ного преобразователя, заключающийся в том, что формируют регулируемые по фазе импульсы управлении, поочередно подают их на вентили соответствующих ступеней регулирования многоступенчатого вентильного преобразователя, преобразуют напряжение регулируемой ступе.ни в постоянное напряжение, пропускают выпрямленный ток по вентилям последующих нерегулируемых ступеней, ми- щ нуя обмотку трансформатора. При этом в каждом мосту нерегулируемых ступеней многоступенчатого вентильного преобразователя, участвующих в создании

2 цепи тока нагрузки, работает лишь два плеча.

Этот способ требует удвоения мощности вентилей в плечах нервгулируемых ступеней многоступенчатого вентильного преобразователя, создающих цепь для протекания полного вынрямленного тока нагрузки, в связи с тем, что увеличивается сложность в его реализации, а также стоимость преобразователя, при котором реализуется предлагаемый способ.е

Наиболее близким к предлагаемому является способ управления преобразователем, заключающийся в том, что формируют регулируемые по фазе импульсы управления, поочередно подают эти регулируемые о фазе импульсы управления на вентили одной из ступеней многоступенчатого вентильного мостового преобразователи, подают импульсы управления на вентили ветвей мостов нерегулируемых ступеней преобразователя с частотой питакнцего напряжения, тем самым переводят ток нагрузки периодически с четных вентилей на нечетные и обратно P2).

Недостатком известного способа является наличие двойной коммутации венти-. лей мостов нерегулируемых ступеней в начале и конце полупериода, что требует увеличения потребления реактивной мощ.ности и приводит к снижению коэффициента мощности установки, реализующей способ.

Цель, изобретения — уменьшение потребленкя реактивной мощности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения выходного напряжения многостуценчатого вентильного преобразователя, снижают час- . тоту импульсов управления вентилями ветвей мостов последующих нерегулируемых ступеней многоступенчатого вентильного преобразователя, участвующих в создании цепи тока нагрузки.

Частоту переключения ветвей мостов нерегулируемых ступеней многоступенчатого преобразователя снижают до частоты, соответствующей максимально допус2 тимой температуре нагрева тиристоров, если измеряемая температура тиристоров превысит допустимую максимацьную величину, то полученной при этом величиной разности температуры производят повышение частоты переключения ветвей мостов нерегулируемых ступеней многоступенчатого вентильного преобразователя.

На чертеже приведена функциональная схема трехступенчатого вентильного пре- у образователя с поочередным. управлением. ступенями регулирования, реализующего предлагаемый способ.

Устройство состоит из нуль-органов

1 — 6, на входе -которых подключены сигналы управления Ц, смешения — Ц с и опорного напряжения — ц о< формирователей 7 — 12 импульсов входы которых

7 подключены к выходам соответствующих нуль-органов, многоступенчатого вентильного преобразователя 13, управляющие входы вентилей первой ступени которого подключены к соответствующим формирователям 7 и 8 импульсов, а остальные ступени многоступенчатого вентильного преобразователя подключены к соответствующим формирователям 9—

12 импульсов через последовательно включенные делители 14 — 17 частоты и переключающие блоки 18 — 21, причем вторые входы переключающих блоков

18 — 21 подключены к выходам соответствующих формирователей 9 — 12 импуль < сов, датчиков 22 - 25 регулированкя ступеней, первые входы которых подключены. к выходам нуль-органов 1 — 4 соответственно, а вторые входы — к синхронизируюшему напряжению, выходы датчиков 22 — 25 регулирования ступеней подключены к третьим входам переключающих блоков 18 — 21 соответственно датчика 26 температуры тиристоров, участвующих в коммутацки токов нагрузки, выход которого подключен к управляющим входам датчиков 14 — 17, блока

27 сравнения, на вход которого также подключен сигнал допустимой температуры тиристоров 4 >О регулятора 28 температуры, вход которого подключен к вы-, ходу блока 27, а выход подключен к уп- равляющим входам делителей 14 — 17 частоты.

Способ получения выходного напряжения многоступенчатого вентильного преобразователя можно пояснить, рассмотрев работу устройства, приведенного на чер-. теже на примере 3-х ступенчатого вентильного преобразователя.

При подаче на входы нуль-органов

1, 3 и 5 отрицательного опорного напряжения — 4 О и отрицательного смешенияJ g на их выходах формируются сигналы, которые проходят через формирователи

7, 9 и 11 импульсов, преобразуются в импульсы управления тиристорами катодных групп 1 и 2 и 3-ей ступеней регулирования в углах управления c(,1С,„, величина которых зависит от величины напряжения — 0с, . В то же время при подаче на входы нуль-органов 2,4 и 6 отрицательного опорного напряжения на их выходах формируются сигналы, которые, проходя через формирователи 8, 10 и 12 импульсов, преобразуются в импульсы управления тиристорами анодных групп

1 — 3 ступеней регулирования с нулевым углом управления. При подаче положительного напряжения управления 0у не превышающего некоторого порогового значения для первой ступени регулирования, фаза управления ткристорами катодной группы первой ступени начинает изменяться, а импульсы управления для тиристоров анодных групп всех ступеней остаются с нулевым углом управления.

Работа второй и третьей ступени управления в это время происходит следующим образом.

Импульсы управления для тиристоров анодных и катодных групп 2 и 3 ступени управления с формирователей 9 — 12

5 9874 импульсов поступают на первые входы переключающих блоков 19 - 21, в то же время импульсы управленкя с выходов формирователей 9 - 12 импульсов, проходя через делители 14 — 17 частоты, подаются на вторые входы переключающих блоков 18 — 21, на третьи входы которых подаются импульсы управления с датчиков 22 — 25 регулирования ступени. На вентили катодных групп второй Г и третьей ступени подаются с пониженной частотой импульсы управления в конце положительных полупериодов питающих напряжений. На вентили анодных групп второй и третьей ступеней подаются им- t5 пульсы управления с этой же пониженной частотой в начале положительных полупериодов питающих напряжений. В результате каждый полупериод пониженной частоты происходит коммутация тока с одной 20 ветви на другую мостов нерегулируемых ступеней многоступенчатого вентильного преобразователя. Деление импульсов в делителях 14 — 17 частоты происходит до той частоты, при которой темпе- 25 ратура тиристоров не превышает допусти мую. Таким образом, в процессе регулирования первой ступени, когда напряжение управления + U меньше некоторого порогового значения " op сигналы с выходов датчиков 22 — 25, воздействуя на переключающие блоки 19 — 21, пропускают на вторую и третью ступени управления импульсы управления цониженной частоты.

В том случае, когда 0 начинает превышать значение порогового напряже=; ния, которое соответствует концу регулирования первой ступени управления, сит налы с выходов датчиков 22 и 23 изме- няются, в результате чего каналы прохождения импульсов пониженной частоты в переключающих блоках 18 и 19 отключаются, и через эти переключающие блоки начинают проходить импульсы управления с частотой сети, которые подаются на тиристоры анодной и катодной групп второй ступени регулирования. В то же время сигналы управления с выходов датчиков 24 и 25 не изменились, в резулх тате чего через переключающие блоки

20 и 21 продолжают проходить импульсы управления пониженной частоты, которые подаются на тиристоры катодной и

55 анодной групп третьей ступени регули-: рования. Поэтому при регулировании второй ступени управления 13-2 на третью

)ступень продолжают подаваться импульсы управленкя пониженной частоты. Далее все происходит аналогично. . Такйм образом, при управлении первой ступенью на вторую и третью подаются импульсы управления пониженной частоты.

9 конце регулирования первой ступени

1и начале регулирования второй ступени) со второй ступени снижаются импульсы управления пониженной частоты и подают ся импульсы управления с частотой сети, а на 3-ю зону подаются импульсы пониженной частоты.

В конце регулирования 2-ой зоны (и начала регулирования третьей) с третьей ступени снимаются импульсы пониженной частоты и начинают подаваться импульсы с частотой сети.

Датчик 26 температуры тиристоров позволяет постоянно следить за температурой тиристоров. В том случае, если температура тиристоров начинает превышать некоторую допустимую температуру, происходит повышение частоты управляющих импульсов во второй и третьей ступенях управления до значений, при которых температура тиристоров не превышает допустимую.

Входные сигналы с датчиков регулирования ступени ДРС позволяют получить данный способ управления также и в инверторном режиме. Работа устройства в данном режиме происходит совершенно аналогично, только в ДРС вступают в работу вторые каналы, пропускающие через

ЛПУ либо импульсы с частотой сети, либо пониженной частоты в зависимости от регулирования 1 и 2 ступеней управления тиристорами анодных групп.

Предлагаемый способ получения выходного напряжения многоступенчатого вентильного преобразователя дает возможность получить выходное напряжение с меньшим потреблением реактивной, а следовательно, и полной мощности.

Формула изобретения

Способ управления многоступенчатым вентильным мостовым преобразователем, заключающийся в том, что формируют регулируемые по фазе импульсы управления и поочередно подают их на диагональные вентили одной из ступеней многоступенчатого вентильного мостового преобразователя, подают поочередно импульсы управ» ления навентили ветвей местов остальных ступеней преобразователя с частотой питающего напряжения, о т л и ч а ю m и й7 957408 8 с я тем, что, с целью уменьшения потреб" мально допустимой, повышают частоту ления реактивной мощности, снижают час- импульсов управления вентилями послетоту импульсов управления последующих дующих нерегулируемых ступеней преобнерегулируемых ступеней преобразователя, ф разователя. одновременно измеряют температуру вентилей последующих нерегулируемых сту- Источники информации, пеней преобразователя, задают максималь- принятые во внимание при экспертизе но допустимую температуру этих венин-: 1. Электротехнический справочник. лей, сравнивают вышеназванные темпера- Под ред. П. С.Грузинского. Т. 3, N., туры между собой и в случае их равен- 10 "Энергия", 1976, с. 43. ства прекращают снижение частоты спе- 2. Капустин Л.Д., Скиба Л. И., дования импульсов управления вентилями Штибен Т. А. Выбор схем тиристорйых последующих нерегулируемых ступеней преобразователей для электроподвижного преобразователя, в случае превышения состава переменного тока. Сборник трутемпературы указанных вентиЛей макси- 15 дов БНИИМПС, вып. 378, М., 1968.

° °

QHHHHH Заказ 6621/48 Тираж 721 Подписное

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