Магнито-транзисторный коммутатор для управления вентильным преобразователем Советский патент 1984 года по МПК H03K17/60 

первой ячейки, разноименные выводы первой, и второй дополнительных обмоток пятого трансформатора и первый вьтод первой дополнительной обмотки шестого трансформатора второй ячейки соединены с базой второго коммутирующего транзистора первой ячейки, разноименные выводы первой и второй дополнительных обмоток третьего и четвертого трансформаторов второй ячейки, разноименные выводы первой и второй дополнительных обмоток пятого трансформаторами первый вывод первой дополнительной обмотки шестого трансформатора первой ячейки соединены с базой второго коммутирующего транзистора второй ячейки,, при этом базы всех коммутирующих транзисторов через соответствующ1Я е резистора соединены с шиной источника опирающего напря;кения смещения.

МАГНИТОТРАНЗИСТОРНЫЙ КОММУТАТОР ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ,содержащий две шестифазные ячейки с коммутирующими транзисторами и шестью четырехобмоточными трансформаторами, в которых эмиттеры коммутирующих транзисторов объединены в общую шину, коллекторы подключены к выводам входных обмоток соответствующих трансформаторов, базы - через развязьтающие диоды к выводам первой и второй дополнительных обмоток трансформатора, другие выводы этих обмоток соединены с общей шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, первые выводы входных обмоток первого и второго трансформаторов первой ячейки и третьего трансформатора второй ячейки соединены с коллектором первого коммутирующего транзистора первой ячейки, первые выводы входных обмоток первого и второго трансформаторов второй ячейки и третьего трансформатора первой ячейки соединены с коллектором первого коммутирующего транзистора второй ячейки, первые выводы входных обмоток пятого и шестого трансформаторов первой ячейки и четвертого трансформатора второй ячейки соединены с коллектором второго коммутирующего транзистора первой ячейки, первые выводы входных обмоток пятого и щестого.трансформаторов второй ячейки и четвертого трансформатора первой ячейки соединены с коллектором второго коммутирующего транзистора второй ячейки, вторые выводы входных с 8 обмоток трансформаторов каждой фазы обоих ячеек соединены с соответствующими входными шинами фаз управления, (Разноименные выводы первой и второй дополнительных обмоток первого и второго трансформаторов первой ячейки, разноименные выводы первой и второй дополнительных обмоток шестого трансформатора и первый вывод первой дополнительной обмотки третьего трансформаСО тора второй ячейки соединены через оо о развязывающие диоды с базой первого коммутирующего транзистора второй ячейки, разноименные выводы первой и 1ч5 второй дополнительных обмоток первого и второго трансформаторов второй ячейки, разноименные выводы первой и второй дополнительных обмоток шестого трансформатора и первый вывод первой дополнительной обмотки третьего трансформатора первой ячейки соединены через развязывающие диоды с базой первого коммутирующего транзистора первой ячейки, разноименные выводы первой и второй дополнительных обмоток третьего и четвертого трансформаторов

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах несимметричного управления вентильными преобразователями переменного тока.

Известен магнитотранзисторный коммутатор для управления вентильным преобразователем, в котором транзисторные ключи собраны в две шестифазные ячейки, выходные трансформаторы которых имеют дополнительные обмотки, каждая из которых .подключена через развязывающие диоды на вход транзисторных ключей трех фаз, причем обмотки трансформатора каждой нечетной фазы связаны с транзисторным ключом (предьщущей фазы данной группы и с транзисторными ключами одноименной и последующей фаз второй группы, а обмотка каждой четной фазы - с транзисторными ключами предьщущей и одноимен ной фаз второй и с транзисторным ключом последующей фазы данной группы р J

Недостатком устройства является низкая надежность работы в динамических режимах, так как импульсы управления резко смещаются по фазе.

Наиболее близким к изобретению является магнитотранзисторный коммутатор для управления вентильным преобразователем, содержащий две шестифазные ячейки с коммутирующими транзисторами и raecTbip четырехобмоточными трансформаторами, в которых эмиттеры коьмутирующих транзисторов объединены в общую шину, коллекторы подключены к выводам входных обмоток соответствующих трансформаторов, базы - через развязывакицие диоды к выводам первой и второй дополнительных обмоток трансформаторов, другие выводы этих обмоток соединены с общей шиной 23,

Недостатками этого устройства являются также низкая надежность, обус5 ловленная наличием коммутирующих транзисторов в цепи каждой фазы обоих ячеек, и низкая помехоустойчивость в динамических режимах.

Целью изобретения является повьше 0 ние надежности.

Поставленная цеаь достигается тем, что в магнитотранзисторном коммутаторе для управления вентильным преобразователем, содержащем две шестифаз15 ные ячейки с коммутирующими транзисторами и шестью четырехобмоточными трансформаторами, в которых эмиттеры коммутирующих транзисторов объединены в общую шину, коллекторы подклю20 чены к выводам входных обмоток соответствующих трансформаторов, базы развязывающие диоды к выводам первой и второй дополнительных обмоток трансформатора, другие выводы

25 этих обмоток соединены с общей шиной, первые выводы входных обмоток первого и второго трансформаторов первой ячейки и третьего трансформатора второй ячейки соединены с коллектором

30 первого комг тирующего транзистора первой ячейки, первые выводы входных обмоток первого и второго трансформаторов второй ячейк: и третьегэ трансформатора первой ячейки соединены с

35 коллектором первого коммутирующего транзистора второй ячейки, первые выводы входных обмоток пятого и щестого трансформаторов первой ячейки и четвертого трансформатора второй

40 ячейки соединены с коллектором второ310го коммутирующего транзистора первой ячейки, первые выводы входных обмоток пятого и шестого трансформаторов второй ячейки и четвертого трансформатора первой ячейки соединены с коллектором второго коммутирующего транзистора второй ячейки, вторые выводы входных обмоток трансформаторов каждой фазы обоих ячеек соединены с соответствующими входными тинами фаз управления, разноименные вьгооды первой и второй дополнительных обмоток первого и второго трансформаторов пер вой ячейки, разноименные выводы первой и второй дополнительных обмоток шестого трансформатора и первый вывод первой дополнительной обмотки третьего трансформатора второй ячейки соединены через разв-язывающие диоды с базой первого коммутирующего транзистора второй ячейки, разноименные выводы первой и второй дополнительных обмоток первого и второго трансформаторов второй ячейки, разноименные выводы первой и второй дополнительных обмоток шестого трансформатора и первый вьгоод первой дополнительной обмотки третьего трансформато ра перовой ячейки соединены через развязывающие диоды с базой первого коммутирующего транзистора первой ячейки, разноименные вьгооды первой и второй .дополнительных обмоток третьего и четвертого трансформаторов первой ячейки, разноименные выводы первой и второй дополнительных обмоток пятого трансформатора и первый вывод первой дополнительной обмотки шестого трансформатора второй ячейки соединены с базой втсфого коммутирующего транзистора первой ячейки, разноименные выводы первой и второй дополнительных обмоток третьего и четвертого трансформаторов второй ячейки, разноименные выводы первой и второй дополнительных обмоток пятого трансформатора и первый вывод первой дополнительной обмотки шестого трансформатора первой ячейки соединены с базой второго коммутирующего транзистора второй ячейки, при этом базы всех коммутируюпщх транзисторов через соответствующие резисторы соединены с шиной источника отпирающего напряжения смещения. На чертеже приведена принципиальная электрическая схема магнитотранзис.тооного коммутатора для управления вентильным преобразователем. 2 Магнитотранзисторный коммутатор содержит две шестифазные группы трансформаторов. В соответствии с порядком чередования фаз трансформаторы первой группы обозначены 1-6, а трансформаторы второй группы - 7-12. В каждом трансформаторе кроме входной (первичной) обмотки 13 и выходной обмотки 14 выполнены две дополнительные обмотки 15 и 16. Первые выводы всех обмоток обозначены на чертеже точками. Входная обмотка каждого трансформатора подсоединена первым выводом к коллектору одного из коммутирующих транзисторов 17-20. В соответствии с порядком чередования фаз входных импульсов входные шины обозначены позициями 21-26, а общая шина всех фаз входных импульсов обозначена позицией 27. Дополнительные обмотки 15 всех трансформаторов вторым выводом и дополнительные обмотки 16 всех трансформаторов первым выводом подсоединены к эмиттерам коммутирующих транзисторов, которые соединены между собой и с общей шиной 27. Другие выводы обмоток 15 всех трансформаторов подсоединены к анодам развязывающих диодов 28, а обмотЬк 16 - к анодам развязывающих диодов 29. Кроме того, к тем же выводам обмоток 15 трансформаторов 3, 6, 9 и 12 подсоединены аноды развязывающих диодов 30. Катоды этих диодов связаны с базами коммутирующих транзисторов в следующем порядке: с базой транзистора 17 связаны развязывающие диоды 28 и 29 от обмоток трансформаторов 6, 7 н 8 и развязывающий диод 30 от обмотки трансформатора 3, с базой коммутируюп1его транзистора 18 связаны развязьгоаюш 1е диоды 28 и 29 от обмоток трансформаторов. 1, 2 и 12 и развязываюш 1Й диод 30 от обмотки трансформатора 9, с базой коммутирующего транзистора 19 связаны развязьшающие диоды 28 и 29 от обмоток трансформаторов 3, 4 н 11 и развязывающий диод 30 от обмотки трансформатора 12, с базой коммутирующего транзистора 20 связаны развязывающие диоды 28 и 29 от обмоток трансформаторов 5, 9 и 10 и развязывакиций диод 30 от обмотки трансформатора 6. Первые выводы входных обмоток трансформаторов 1, 2 и 9 соединены между собой и с коллектором коммутирующего транзистора 17, а первые . выводы входных обмоток трансформаторов 5, 6 и 10 соединены между собой 510 и с коллеь тором коммутирующего тран зистора 19. Аналогичным образом с коллектором коммутирующего транзистора 18 соединены первые выводы входных обмоток трансформаторов 7, 8 и 3, а с коллектором коммутирующего транзистора 20 - обмоток трансформаторов 11 12 и 4, Вторые выводы входных обмоток трансформаторов подключены к вход ным шинам соответствующих фаз источника входных импульсов: обмотки трансформаторов 1 и 7 - к шине 21, обмотки трансформаторов 2 и 8 - к шине 22 и т.д. База каждого коммутирующего транзистора подключена через резистор 31 к отрицательному полюсу источника 32 отпирающего напряжения смещения, положительный полюс которого подключен к эмиттерам коммутирующих транзисторов 17-20, Между базой и эмиттером каждого коммутирующего транзистора включен двухсторонний стабилитрон 33. Таким образом, каждый коммутирзтощий транзистор включен в цепь входных обмоток трех трансформаторов, причем коммутирующие транзисторы 17 и 18 включены в цепь обмоток трансформаторов двух первых фаз одной группы и третьей фазы другой группы, а коммутирующие транзисторы 19 и 20 - в цеп обмоток трансформаторов двух последних фаз одной группы и четвертой фазы другой группы. С учетом этого порядок подключения через развязываю щие диоды дополнительных обмоток трансформаторов к базам коммутирующих транзисторов может быть сформулирован следующим образом: первые дополнитель ные обмотки 15 трансформаторов нечет ных фаз связаны с коммутирующими транзисторами одноименной и последую щей фаз другой группы, а четных фаз с коммутирующими транзисторами одноименной фазы другой группы и последующей фазы данной группы, вторые дополнительные обмотки 16 трансформа торов нечетных фаз связаны с коммути рующими транзисторами последующей фа зы другой группы, а четных фаз - с коммутирующими транзисторами последующей фазы данной группы. Магнитотранзисторный коммутатор работает следуюпщм образом. При отсутствии входных импульсов все коммутирующие транзисторы находятся во включенном состоянии за счет отпирающего тока смещения на базы, протекающего от источника 32 2«, через резисторы 1. Поэтому при поступлении первого из входных импульсов, например импульса первой фазы, ток от шины 27 к шине 21 может; протекать либо через коммутирующий транзистор 17 и обмотку 13 трансформатора 1, либо через коммутирующий транзистор 18 и обмотку 13 трансформатора 7. Одновременное протекание тока по обеим этим цепям невозможно, так как протекание тока по входной обмотке 13 трансформатора 1 приведет к индуктированию з его дополнительной обмотке 15 ЭДС, которая положительной полярностью от первого вывода обмоткк через развязьшающ11Й диод 28 приложится к базе коммутирующего транзистора 18 и вызовет его запирание, что приведет к размыканшо цепи входной обмотки 13 трансформатора 7. Аналогичным образом протекание тока по обмотке 13 трансформатора 7 вызовет ЭДС в его обмотке 15, которая через развязывающий диод 28 приложится к базе коммутирующего транзистора 17 и вызовет его запирание, т.е. размыкание цепи тока обмотки 13 трансформатора 1. Поэтому в открытом состоянии останется только один из ко 1мутирующих транзисторов 17 и 18 и входной импульс приложится к одному, из трансформаторов 1и 7. Если открытым окажется коммутирующий транзистор 17, то коммутирующий транзистор 18 будет удерживаться в закрытом состоянии и после окончания входного импульса первой фазы вследствие того, что в результате спадания намагничивающего тока в обмотках трансформатора 1 будет индуктироваться ЭДС обратной полярности и со второго вывода обмотки 16 через развязывающий диод 29 кбазе коммутирующего транзистора 18 будет приложено запирающее напряжение. Вследствие этого к моменту поступления на входную щину 22 т-тупъса второй фазы замкнута будет через коммутирующий транзистор 17 только цепь входной обмотки трансформатора 2, а цепь обмотки трансформатора 8 будет разомкнута запертым коммутир;)Пощим транзистором 18. Входной импульс второй фазы приложится к обмотке 13 трансформатора 2и от его обмотки 15 через развязывающий диод 28 на базу коммутирующего транзистора 18 поступит еще один запираюицга сигнал. После окончания импульса второй фазы коммутирующий транзистор 18 будет удерживаться в закрытом состоянии обратной полуволной напряжения обмотки 16 трансформатора 2, прикладываемой, к базе коммутирующего транзистора через развязывающий диод 29. Импульс третьей (фазы приложится к обмотке 13 трансформатора 9 через коммутирующий тран зистор 17, а цепь входной обмотки трансформатора 3 будет разомкнута коммутирующим транзистором 18, на ба ЗУ которого поступит новый запирающий сигнал от обмотки 15 трансформатора 9 через развязывающий диод 30. Одновременно запирающий сигнал из обмотки 15 трансформатора 9 через развязьтающий диод 28 поступит на ба зу коммутирующего транзистора 20, а после окончания импульса третьей фазы он сменится запираютдам сигналом. поступающим из обмотки 16 трансформа тора 9 через развязьшающий диод 29. Это приведет к тому, что в момент по тупления входного импульса четвертой фазы из двух коммутирзтощих транзисто ров 19 и 20, коммутирующих цепи четвертой, пятой и шестой фаз, в откры том состоянии будет только коммутирующий транзистор 19. В результате этого импульс четвертой фазы приложи ся к обмотке 13 трансформатора 10, а импульсы пятой и щестой фаз - соответственно к обмоткам трансформаторов . 5 и 6. На всем интервале времен от начала импульса четвертой фазы до окончания импульса шестой фазы на базу коммутирующего транзистора буду последовательно поступать запирающие его сигналы: из обмоток 13 и 16 тран форматора 10; из обмоток 15 и 16 трансформатора 5, из обмотки 15 тран форматора 6. Одновременно с поступле нием импульса шестой фазы запирающий сигнал из обмотки 15 трансформатора 6 через развязывающий диод 28 поступит также и на базу коммутирующего транзистора 17, а после окончания импульса он сменится запирающим сигналом от обмотки 16. Таким образом, началу нового периода коммутирующий транзистор 17 оказывается запертым, а коммутирующий транзистор 18 - откр тым. В результате зтого входные импульсы первых трех фаз последовательно прикладываются к входным обмоткам трансформаторов 7, 8 и 3, а с их дополнительных обмоток - обмоток 15 и 16 трансформаторов 7, В и обмот ки 15 трансформатора 3 - через развязьгеаюпще диоды на базу коммутирующего транзистора 17 поступают запирающие сигналы, удерживающие его в закрытом состоянии. С обмоток 15 и 16 трансформатора 3 запирающие сигналы поступают на базу коммутирующего транзистора 19 и обеспечивают его закрытое состояние к моменту поступ-, ления входного импульса четвертой фазы, что предопределяет последовательность приложения импульсов трех последних фаз через открытьй коммутирующий транзистор 20 к входным обмоткам 13 трансформаторов 4, 11 и 12 и удержание в закрытом состоянии коммутирующего транзистора 19 сигналами с дополнителы1(ых обмоток этих трансформаторов. Следовательно, на втором периоде сети входные импульсы прикладываются к обмоткам трансформаторов. цепи которых на первом периоде были разомкнуты. К моменту поступления входного импульса первой фазы в начале третьего периода коммутируюпсий транзистор 18 оказывается закрытым сигналами с дополнительных обмоток трансформатора 12, и myльc первой фазы прикладьшается через открытый коммутирующий транзистор 17 к входной обмотке трансформатора 1 и цикл работы повторяется. Двухсторонние стабилитроны 33 выполняют вспомогательную роль, ограничивая напряжение между базой и эмиттером на безопасном для транзисторов уровне и создавая контур для протекания тока намагничивания по обмоткам 16 трансформаторов после окончания импульсов. Для устойчивой работы магнитотранзисторного коммутатора в статических и динамических режимах необход1- мо, чтобы продолжительность запирающего сигнала, определяемая суммой длительности прямой и обратной полуволн напряжения каждого трансформатора, была больше возможного промежутка между передними фронтами входных импульсов соседних фаз в данный период сети, но меньше промежутка между передним фронтом входного импyJIьca одной фазы в данный период сети и передним фронтом импульса следующей за ней фазы Т5 следующий период сети. Это условие легко выполняется при ширине входных импульсов 30-120 эл. град, и диапазоне регулирования угла сдвига импульсов, не превосходящих 180 эл.град.

9109810210

За счет использования каждого ком- упрощается схема коммутируЛщего ус гмутирующего транзистора для коммута- ройства и, следовательно, повьшается ции трех трансформаторов существенно надежность работы.

/7

I АО о Ф О