Трехфазный управляемый преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1984 года по МПК H02M7/155 H02P7/28 

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для использования в зависимых преобразователях с улучшенными энергетическими показателями, в частности дл электроприводов постоянного тока. Известны схемы зависимых преобразователей, в которых за счет принудительной двухступенчатой коммутации осуществляется вкгаочение вентиле с опережением относительно моментов естественной коммутации. Такое включение вентилей позволяет генерироват реактивную мощность в питающую сеть и, тем самым, улучшает энергетические показ-тели системы электроснаб, жения в целом. Эти схемы содержат два трехфазных моста (основной и вспомогательный), демпфирующий конденсатор, два тиристорных ключа и ряд дополнительных элементов lj Однако в этих схемах принудительное запирание вентилей осуществляется в обеих группах (.анодной и катодной) одновременно. В результате в кр вой фазного тока появляется провал, что ухудшает его гармонический соста Недостатком этих схем является также необходимость увеличивать емкость демпфирующего конденсатора, так как он должен обеспечить вывод энергии, накопленной в двух фазах питающей сети. Наиболее близким к изобретению является преобразователь переменного напряжения в постоянное, состоящий и основного мостового управляемого выпря мителя, положительный полюс которого со единен через первый диод в непроводящем направлении, с зажимом коммутирующего узла, другой зажим которого соединен с положительным полюсом вспомогательного неуправляемого мостового выпрямителя и с пололштельной обкладкой конденсатора фильтра, отрицательная обкладка которого подключена к положительному полосу вспомогательного мостового выпрямителя, а также через второй диод, включенный в непроводящем направлении - к положительному по люсу основного выпрямителя. В цепь нагрузки включен датчик тока, гальванически связанный с управляющим входом системы импульсного управления, предназначенный для управления коммутирующими тиристорами, соединенньми между собой последовательно и шунтирующшчи коммутирующую LC-цепь в составе коммутирующего узла Гз. В этом преобразователе принудительное запирание в каждой вентильной группе (анодной и катодной) осуи;ествляется независимо. Для этого преобразователь снабжен демпфирующими конденсаторами, усложняющими устройство. Целью изобретения является упрощение устройства. Эта цель достигается тем, что в трехфазньм управляемый преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий основной и коммутирующий вспомогательный трехфазные тиристорные мосты, подключенные к питающей сети, и конденсатор, введены две цепочки последовательно соединенных тиристоров , одна из которых подключена согласно-параллельно основному мосту, а другая - встречно-параллельно вспомогательному, и однофазный вентильный мост, в диагональ переменного тока которого включен указанный конденсатор, а зажимы постоянного тока подклзочены к общим точкам последовательно соединенных тиристоров, причем два накрестлежащих вентиля однофазного моста являются двухоперационными, а два других неуправляемыми. На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг. 2-6 эквивалентные схемы, поясняющие работу устройства на интервалах коммутации; на фиг. 7 - схема устройства в реверсивном исполнении. Устройство содержит два трехфазных тиристорных моста: основной 1 и jscnoмогательный 2, подключенные к трех.фазной трехпроводниковой сети пере-- менного тока А, В, С. Нагрузка должна подключаться к зажимам постоянного .тока моста 1. Согласно-параллельно основному мосту 1 подключена цепочка ;из двух последовательно соединенных тиристоров 3 и 4. Встречногпараллельно вспомогательному мосту 2 включена цепочка из двух последовательно соединенных тиристоров 5 и 6. К общим точкам тиристоров 3,4 и 5,6 подключены зажимы постоянного тока однофазного вентильного моста 7. В диагональ переменного тока моста 7 включен конденсатор 8. Два накрестлежащих вентиля 9 и 10 однофазного моста 7 являются двухоперационными тиристорами, а два других вентиля 11 и 12 - диодами. Вместо двухоперационных тиристоров (вентилей 9 и 10) могут быть использованы однооперационные тиристоры, снабженные устройствами принудительной коммутации. На фиг. 1 тиристоры 13-18 относятся к вспомогательному мосту 2, а тиристоры 19-24 к основному мосту 1. На фиг. 2-6 представлена схема замещения источни ка 25 переменного тока. Считается, что каждая фаза питающей сети состоит из переменной ЭДС 26 и индуктивности 27. Эта индуктивность является эквивалентной и учитывает индуктив- ности линии, фазные индуктивности ра сеяния сетевого трансформатора и т.д. Устройство обеспечивает включение тиристоров основного моста 1 с опере жением относительно моментов естественной коммутации и работает следующим образом. Пусть проводят тиристоры 19 и 24 основного моста 1. Необходимо включить тиристор 20 с опережением относительно момента его естественной коммутации. Исходное состояние схемы показано на фиг. 2. Считается, то напряжение фазы А больше напряжения фазы В, поэтому для включения тирист ра 20 необходимо принудительно запереть тиристор 19. Весь процесс искусственной коммут ции состоит из трех этапов. На перво этапе коммутации включают тиристоры 14 и 5, вентили 10 и 9, тиристор 3 (фиг. 3). Начальное напряжение на конденсаторе 8 выбирается вьше разности фазных напряжений. Устройство заряда конденсатора 8 на фиг. 1 не показано, так как оно необходимо только для первоначального зарада этого конденсатора. Если бы в фазах сети отсутствовали индуктивности 27, то ток нагрузки мгновенно перешел бы из фазы А в фазу В. Индуктивности 27 затягивают этот процесс: ток фазы А спадает плавно, а ток фазы В так же плавно нарастает. Сумма этих токо в любой момент времени равна току нагрузки. Конденсатор 8 на этом этапе частично разряжается. На втором этапе коммутации (фиг,4) включают ти ристор 13. В результате тиристор 19 попадает под обратное напряжение и запирается. Длительность этого интер вала выбирается равной времени восстановления вентильных свойств тиристор 19. На этом интервале конденсатор 8 продолжает частично разряжаться. На третьем интервале коммутации (фиг.5) запирают двухоперационные тиристоры 9 и 10 и одновременно включают тиристор 20 основного моста 1. Б результате тиристор 14 подает под обратное напряжение и запирается. Конденсатор 8 на этом интервале оказывается включенным встречно с ЭДС фазы А, поэтому ток фазы А плавно спадает до нуля. Ток фазы В на этом интервале плавно нарастает до величины тока нагрузки. Конечное состояние схемы показано на фиг. 6. Таким образом, устройство коммутации выполняет две функции: принудительное запирание проводившего ранее вентиля и вывод энергии, наь.оплеииой в индуктивностях 27 фаз питающей сети. Система управления (не показана) обеспечивает восстановление начального уровня напряжения на конденсаторе 8 к концу третьего интервала коммутации. Переключение остальных вентилей происходит аналогично, по описанному вьше алгоритму. Существенным является то, что на первом коммутационном интервале конденсатор 8 оказывается включенным согласно с вступающей в работу фазой (как на фиг. 3), а на последнем коммутационном интервале - встречно с запираемой фазой (как на фиг. 5), поэтому на первом интервале напряжение конденсатора складывается с ЭДС вступающей в работу фазы, а на втором - вычитывается из ЭДС запираемой фазы. Предлагаемое устройство обеспечивает генерирование реактивной мощности в питающую сеть за счет включения тиристоров основного моста с опережением относительно моментов естественной коммутации при одновременном упрощении электрической схемы, так как использован только один конденсатор. Соответственно упрощается и управление преобразователем, так как необходимо следить за уровнем напряжения только на одном конденсаторе. Кроме того, устройство может быть с минимальными схемотехническими-затратами выполнено в реверсивном исполнении (фиг. 7), при этой дублируются комплект основных вентршей 1 и два тиристора 3 и 4.

|Г

г

-I I. -

у f 4

ТРЕХФАЗНЫЙ УПРАВЛЯЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий основной и коммутирующий вспомогательный трехфазные тиристорные мосты подключенные к питающей сети, и конденсатор, отличающийся тем, что, с целью его упрощения, в него введены две цепочки последовательно соединенных тиристоров , одна из которых подключена согласно-параллельно основному мосту, а другая - встречно-параллельно вспомогательному, и однофазный вентильный мост, в диагональ переменного тока которого включен указанный конденсатор, а зажимы постоянного тока подключены к обпщм точкам последовательно соединенных тиристоров, причем два накрестлежащих вентиля однофазного § моста являются двухоперационными, а (/) два других - неуправляемыми.