СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ ТИРИСТОРНЫМ РЕГУЛЯТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК H02M5/257 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при управлении силовыми тиристорами трехфазного регулятора напряжения, собранного на встречно соединенных тиристорах.

Известен способ управления с применением широких управляющих импульсов для управления тиристорами трехфазного регулятора напряжения, силовая часть которого выполнена на встречно-параллельно соединенных тиристорах, а его нагрузка включена в звезду без нулевого провода [1].

Способ управления с применением широких импульсов заключается в том, что на вход соответствующего силового тиристора регулятора подается один импульс, ширина которого не менее 60 эл.град. в полупериоде сетевого напряжения. В этом случае из-за наличия угла перекрытия управляющих импульсов, сдвинутых друг относительно друга на 60 эл.град, появляется возможность одновременного открытия двух силовых тиристоров, включенных в фазные фазы сетевого напряжения. Применение этого способа управления увеличивает рассеиваемую мощность на управляющем переходе тиристора, что является причиной его нагрева и снижения надежности тиристора, потребляемую мощность системы фазового управления, обратный ток тиристора, когда имеется отпирающий импульс на входе при отрицательном потенциале сетевого напряжения на его аноде. В этом случае из-за "транзисторного" эффекта тиристор дополнительно нагревается, что является причиной снижения надежности.

Кроме того, не обеспечивается нормальное функционирование регулятора при изменении последовательности подключения фаз входного напряжения.

Известен способ управления регулятором напряжения с применением узких одиночных импульсов [2].

При применении этого способа управления для открывания силовых тиристоров регулятора в каждый полупериод сетевого напряжения подают на вход соответствующего силового тиристора один узкий управляющий импульс и с момента поступления этого импульса управления через тиристор, у которого на входе управляющий импульс, пропускают дополнительный ток, благодаря протеканию дополнительного тока через тиристор последний откроется и удержится в открытом состоянии.

Недостатками этого способа управления являются необходимость выдерживания определенного порядка подачи одиночного узкого импульса на вход соответствующего тиристора регулятора; применение сложной многоэлементной шестиканальной системы фазового управления, вырабатывающей управляющие импульсы, поступающие на вход соответствующих тиристоров; фазировка управляющих импульсов относительного анодного напряжения соответствующих тиристоров регулятора. Кроме того, основным недостатком этого способа управления является то, что не обеспечивается нормальное функционирование регулятора при изменении последовательности подключения фаз входного напряжения.

Известно устройство для управления трехфазным тиристорным регулятором напряжения, выполненное на встречно-параллельно соединенных тиристорах, где трехфазная нагрузка включена в трехфазную сеть через указанные тиристоры [3].

Однако в этом регуляторе напряжения, когда нагрузка имеет переменное активно-индуктивное сопротивление (например, обмотка асинхронного двигателя), при отпирании тиристоров регулятора с помощью узких управляющих импульсов в процессе изменения фазового сдвига тока нагрузки относительно напряжения сети необходимо корректировать момент подачи отпирающих импульсов. Осуществить такую коррекцию без значительного усложнения системы управления невозможно. Известно также устройство для управления трехфазным тиристорным регулятором напряжения, содержащее встречновключенные тиристоры, последовательно соединенные с последними разделительные диоды и маломощные вспомогательные диоды, резисторы. Хотя используются для управления тиристоров узкие импульсы, когда регулятор имеет нагрузку с переменным активно-индуктивным сопротивлением, обеспечивается нормальная работа устройства без корректировки момента подачи управляющих импульсов. Однако токи вспомогательной цепи протекают через три резистора, что повышает массу, габариты и рассеиваемую мощность.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является техническое решение заключающееся в том, что для управления силовыми тиристорами регулятора во всем диапазоне изменения угла регулирования требуется подать на вход каждого тиристора два узких управляющих импульса в полупериоде сетевого напряжения, сдвинутых один относительно другого на 60 эл.град, а также пропускают дополнительный ток через два соответствующих силовых тиристора, удерживающий последние в открытом состоянии [4].

Недостатками этого способа управления являются необходимость выдерживания определенного порядка поступления сдвоенных узких импульсов на вход соответствующих тиристоров регулятора; применение сложной многоэлементной шестиканальной системы фазового управления, вырабатывающей сдвоенные узкие управляющие импульсы; фазировка соответствующих импульсов управления относительно анодного напряжения соответствующих силовых тиристоров регулятора. Кроме того, не обеспечивается нормальное функционирование регулятора при изменении последовательности подключения фаз входного напряжения регулятора.

В устройстве для управления трехфазным тиристорным регулятором напряжения силовая часть выполнена на встречновключенных тиристорах, последовательно с каждым тиристором в каждой фазе и в том же направлении включен разделительный диод, причем общие точки соединения катода тиристора и анода разделительного диода, анода тиристора и катода разделительного диода в каждой фазе соединены в звезду через вспомогательные диоды, образующие соответственно катодную и анодную группы, общие точки которых соединены через резистор между собой.

Недостатком этого регулятора напряжения является то, что не обеспечивается работоспособность устройства независимо от порядка чередования фаз на входных выводах. Это объясняется тем, что требуется одновременная подача узких отпирающих импульсов на вход двух тиристоров, включенных в разные фазы. При этом без изменения порядка подачи управляющих импульсов, если изменится порядок чередования фаз на входных выводах, тиристоры, на входе которых присутствуют управляющие импульсы, не включаются, так как они находятся под обратным напряжением.

Цель изобретения - обеспечение нормального функционирования регулятора при изменении последовательности подключения фаз входного напряжения и обеспечение работоспособности устройства независимо от порядка чередования фаз на входных выводах.

Это достигается тем, что на вход всех тиристоров регулятора одновременно подают узкие управляющие импульсы, сдвинутые один относительно другого на 60 эл.град, причем с момента поступления управляющих импульсов через переход анод-катод одного тиристора из тиристоров, катоды которых подключены к фазам входного напряжения, у которого наибольший отрицательный потенциал сети на катоде, пропускают дополнительный ток и с момента поступления импульса управления через переход анод-катод одного тиристора из тиристоров, аноды которых подсоединены к фазам входного напряжения, у которого наибольший положительный потенциал сети на аноде, пропускают дополнительный ток.

В устройство для управления трехфазным тиристорным регулятором напряжения, имеющее в каждой фазе две встречно-параллельно включенные цепочки, каждая из которых состоит из тиристора и разделительного диода, содержащие на каждую фазу первый и второй вспомогательные диоды, причем анод первого вспомогательного диода предназначен для подключения к точке соединения катода тиристора и анода разделительного диода одной цепочки, катод второго вспомогательного диода предназначен для подключения к точке соединения анода тиристора и катода разделительного диода другой цепочки, катоды первых вспомогательных диодов всех фаз объединены и подключены к первому выводу первого резистора, аноды вторых вспомогательных диодов всех фаз объединены, и блок импульсно-фазового управления, выходы которого предназначены для подключения к управляющим электродам соответствующих тиристоров, при этом использован блок импульсно-фазового управления, формирующий одновременно на всех выходах узкие управляющие импульсы, сдвинутые один относительно другого на 60 эл.град., введены второй резистор и вывод для подключения нулевого провода питающей сети, соединенный с вторыми выводами обоих резисторов, причем первый вывод второго резистора подключен к объединенным анодам вспомогательных вторых диодов всех фаз.

На чертеже приведена схема устройства для осуществления способа управления трехфазным тиристорным регулятором напряжения.

Устройство для управления трехфазным тиристорным регулятором напряжения содержит зажимы 1 - 3 для подключения схемы к напряжению сети, силовые тиристоры 4 - 9, разделительные диоды 10 - 15, маломощные вспомогательные диоды 16 - 21, резисторы 22 и 23, нагрузку 24, зажим 25 для подключения к нулю системы трехфазного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

На зажимы 1 - 3 подключено трехфазное напряжение, а зажим 25 соединен с нулем системы трехфазного напряжения. На вход всех тиристоров 4 - 9 одновременно поступают управляющие импульсы с фазовым сдвигом один относительно другого на 60 эл.град. Предположим, что узкие управляющие импульсы одновременно поступают на вход всех тиристоров 4 - 9. При этом с момента поступления управляющего импульса на вход всех тиристоров, пропускают дополнительный ток через тот тиристор, у которого на аноде в рассматриваемый момент времени наибольший положительный потенциал сетевого напряжения, например через тиристор 4. Благодаря протеканию этого дополнительного тока по цепи зажим 1, тиристор 4, маломощный вспомогательный диод 16, резистор 22, зажим 25 включается и удерживается в открытом состоянии тиристор 4. Для этого величина дополнительного тока должна быть не меньше тока включения тиристора. Через 60 эл.град. поступает импульс на вход всех тиристоров 4 - 9. При этом с момента поступления управляющего импульса пропускают дополнительный ток через тот тиристор, у которого на катоде в рассматриваемый момент времени наибольший отрицательный потенциал сетевого напряжения, например через тиристор 9. Благодаря протеканию этого дополнительного тока по цепи вывод 25 резистор 23, маломощный вспомогательный диод 21, тиристор 9, зажим 3 включается и удерживается в открытом состоянии тиристор 9. Так как длительность протекания дополнительного тока тиристоров больше 60 эл.град., можно утверждать, что имеет место промежуток времени, в течение которого тиристоры 4 и 9 находятся одновременно в проводящем состоянии. Поэтому появляется ток нагрузки регулятора по цепи зажим 1, тиристор 4, разделительный диод 10, нагрузка 24, разделительный диод 15, тиристор 9, зажим 3.

Через 60 эл. град одновременно поступает управляющий импульс на вход всех тиристоров 4 - 9. При этом с момента поступления управляющего импульса пропускают дополнительный ток через тот тиристор, у которого на аноде в рассматриваемый момент времени наибольший положительный потенциал сетевого напряжения, например через тиристор 6. Благодаря протеканию этого дополнительного тока по цепи зажим 2, тиристор 6, маломощный вспомогательный диод 18, резистор 22, зажим 25 включается и удерживает в открытом состоянии тиристор 6. Так как длительность протекания дополнительного тока через тиристор 9 больше 60 эл.град., то можно утверждать, что имеет место промежуток времени, в течение которого тиристоры 6 и 9 находятся одновременно в проводящем состоянии. В этом случае появится ток нагрузки регулятора по цепи зажим 2, тиристор 6, разделительный диод 12, нагрузка 24, разделительный диод 15, тиристор 9, зажим 3. Аналогично достигается включение других тиристоров регулятора.

Теперь рассмотрим случай, когда по какой-либо причине (например, после ремонта) поменялось чередование фаз на входных выводах, например фаза, подключенная к зажиму 3, подключена к зажиму 2, а фаза, подключенная к зажиму 2, подключена к зажиму 3. Если узкие управляющие импульсы поступят одновременно на вход всех тиристоров 4 - 9, то с момента поступления импульса пропускают дополнительный ток через тиристор, у которого на аноде в рассматриваемый момент времени наибольший положительный потенциал сетевого напряжения, например через тиристор 4. Этим дополнительным током тиристор 4 включится и удержится в открытом состоянии.

Через 60 эл.град. снова управляющие импульсы поступят одновременно на вход всех тиристоров 4 - 9 и с момента появления импульса пропустят дополнительный ток через тиристор, у которого на катоде в рассматриваемый момент времени наибольший отрицательный потенциал сетевого напряжения. Так как фазы, подключенные к зажимам 2 и 3, поменялись местами, то наибольший отрицательный потенциал окажется не на катоде тиристора 9 (как в предыдущем случае), а на катоде тиристора 7. В результате появится дополнительный ток по цепи зажим 25, резистор 23, маломощный вспомогательный диод 19, тиристор 7, зажим 2. Этим током включится и удержится в открытом состоянии тиристор 7. Благодаря тому, что длительность протекания дополнительного тока тиристоров больше 60 эл.град., можно утверждать, что имеет место промежуток времени, в течение которого тиристоры 4 и 7 находятся одновременно в проводящем состоянии. Поэтому в этом случае появится ток нагрузки регулятора по цепи зажим 1, тиристор 4, разделительный диод 10, нагрузка 24, разделительный диод 13, тиристор 7, зажим 2.

Через 60 эл. град. одновременно поступает управляющий импульс на вход всех тиристоров 4 - 9. С момента поступления импульса пропускают дополнительный ток через тиристор, у которого в рассматриваемый момент времени наибольший положительный потенциал на аноде. Этот дополнительный ток протекает по цепи зажим 3, тиристор 8, маломощный вспомогательный диод 20, резистор 22, зажим 25. Этим током включится и удержится в открытом состоянии тиристор 8. Благодаря тому, что длительность протекания дополнительного тока больше 60 эл.град., можно утверждать, что имеет место промежуток времени, в течение которого тиристоры 8 и 7 находятся одновременно в проводящем состоянии. Поэтому в этом случае появится ток нагрузки регулятора по цепи зажим 3, тиристор 8, разделительный диод 14, нагрузка 24, разделительный диод 13, тиристор 7, зажим 2. Аналогично достигается включение и других тиристоров регулятора.

Сущность изобретения заключается в том, что производится управление тиристоров трехфазного регулятора напряжения подачей на вход тиристоров регулятора одиноких узких импульсов. Причем независимо от одновременности поступления отпирающих импульсов на входы тиристоров пропускают дополнительный ток только через тиристор, из тиристоров аноды которых подсоединены к входному напряжению, у которого наибольший положительный потенциал сети, а также через тиристор, из тиристоров катоды которых подсоединены к входному напряжению, у которого наибольший отрицательный потенциал сети. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ ТИРИСТОРНЫМ РЕГУЛЯТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.