Способ управления тиристорным преобразователем Советский патент 1985 года по МПК H02M7/48 

I Изобретение относится к преобра зовательной технике и .может быть, использовано для управления автоно ными тиристорными инверторами. Известны способы управления тиристорными преобразователями, состоящие в том, что подают переме ное напряжение повьшенной частоты от источника с несколькими отводами на циклоконвертор, а основные импульсы управления подают на вентили и 1клоконвертора длительностью полупёриода напряжения источника повышенной частоты в моменты измен ния полярности указанного напряжения, причем дают дополнительный импульс управления на вентиль, принадлежащий к группе, работающей в данный момент времени в инвертор ном режиме, опережающий указанный основной импульс управления на вре мя .восстановления вентиля, выходящего из работы Cl и С2. Основным недостатком данных способов является то, что они не обеспечивают регулирование выходного напряжения преобразователя. Известен также способ управления тиристорным преобразователем, состоящим из инверторного моста, ра ботающего на трансформатор с секционированной вторичной обмоткой, к отпайкам которой подключен циклоконвертор. Формирование прямоугольно-ступенчатого выходного напряжения осуществляют путем последовательной синхронной подачи управляющих импульсов с длительностью, равной длительности соответствующего импульса кривой выходного напряжения, на инверторный мост и циклокон вертор. Способ управления заключает ся в том, что на всем периоде выходного напряжения вьщеляют основ ные гармоники напряжения и тока, сравнивают их полярности и на интервалах разных полярностей подают не больше одного управляющего импульса с длительностью, перекрываю щей момент перехода основной гармо НИКИ выходного тока через ноль, а на соседних.четвертях; периода вьгхлдного напряжения подачу управляющих импульсов осуществляют симметрично СЗ 3. Известный способ обеспечивает на дежную работу преобразователя на ак тивно-индуктивную нагрузку и регу78Jлирование выходного напряжения. Однакопри низком .коэффициенте мощности нагрузки гармонический состав выходного напряжения ухудшается из-за уменьшения числа импульсов в кривой выходного напряжения. Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения преобразователя путем сохранения в процессе регулирования неизменного числа импульсов в кривой выходного напряжения на всем диапазоне изменения коэффициента, мощности активно-индуктивной нагрузки. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления тиристорным преобразователем, состоящим из инвертора, работающего на трансформатор с секционированной вторичной обмоткой, и циклоконвертора, содержащего основные и нулевые группы встречно-парал- . лельно включенных тиристоров, подключенных к отпайкам вторичной обмотки, заключающемуся в том, что выделяют основные гармоники напряжения преобразователя и тока нагрузки, сравнивают их полярности, последовательно подают основные управляющие импульсы с длительностью, равной длительности соответствующего импульса кривой выходного напряжения, на тиристоры основных групп тиристоров циклоконвертора, фиксируют паузы между соседними импульсами кривой влходного напряжения , соответствующие момента м перехода тока нагрузки через ноль, подают импульс управления на соот- . ветствующий тиристор нулевой группы тиристоров циклоконвертора, подают дополнительные импульсы управления на тлристоры основных групп тиристоров циклоконвертора с опережением относительно конца соответствующего полупериода напряжения инвертора на время, равное времени восстановления запирающих свойств тиристоров нулевой группы, выходящих из работы, формируют импульсы управления переключением вентилей инвертора при совпадении полярностей тока нагрузки и полупериода выходного напряжения в момент начала, а при несовпадении в момент окончания пауз между импульсами выходного напряжения, причем формируют один дополнительный 3 импульс управления переключением вентилей инвертора в средней части нулевой паузы между соседними импульсами разноименных полупериодов выходного напряжения, а при переходе тока нагрузки через ноль на интервале паузы между соседними импульсами кривой выходного напряжения формируют другой дополнительный импульс управления переключение вентилей инвертора в момент окончаний этой . На фиг, 1 представлена схема пре образователя, для управления которы используется предлагаемый способ; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы напряжения на отдельных элементах схемы, поясняющие предлагаемый способ управления преобразователем. Преобразователь (фиг. 1) содержит инвертор 1 , своим выходом подключенный к первичной обмотке тран форматора 2, и диклоконвертор 3, выходные зажимы которого подключены к приемникам 4 электрической энергии. Инвертор 1 выполнен по полумо товой схеме на управляемых вентилях 5 и 6. Выводы.(отЛайки) секций вторичных обмоток 7-9 трансформатора 2 подключены к тиристорам 10-17 циклоконвертора 3. Пары встречнопараллельно соединенных тиристоров 110 и 11, 12 и 13, 14 и 15 составляют основные группы, а тиристоры 16 и 17 - нулевую группу тиристоров циклоконвертора. Диaгpaм a U (фиг. 2 и 3) определяет условные временные тактовые интервалы, диаграмма U, характеризует напряжение высокочастотного инвертора 1 , диаграмма Ug,,, - выходное напряжение и ток нагрузки преобразователя, диаграммы , сигналы управления соответственно для тиристоров 10-17. Инвертор 1 формирует переменное напряжение прямоугольной формы (диаграмма U), которое имеет различный фазовый сдвиг относительно границ тактовых интервалов (диаграм ма и) в зависимости от необходимой ширины импульсов выходного напряжения (диаграмма U,,,), закона регулирования и знака тока нагрузки по отношению к знаку выходного напряжения. Выходное напр жение преобразователя, промодулированное по амплиту784де и длительности, выходных импульсов, получают с помощью вентильЕ{ого циклоконвертора, который подключает отпайки вторичной обмотки трансформатора 2 в определенной последовательности и на определенное время к приемникам электроэнергии. Фop fиpoвaниe нулевых пауз между выходными импульсами производ5:г путем шунтирования (закорачивания) выходных зажимов циклоконвертора тиристорами 16 и 17. Сущность предложенного способа управления заключается в следующем. Управление преобразователем осуществляют путем формированияна тактовых интервалах основных импульсов управления тиристорами основных групп тиристоров циклоконвертора (диаграммы ,- U на фиг. 2 и 3) длительностью, равной требуемой длительности соответствующего импульса кривой выходного напряжения. При этом переключают вентили инвертора 1 при совпадении (несовпадении) знаков соответствующего полупериода выходного напряжения и тока нагрузки в моменты окончания (начала) основных импульсов управления, т.е. в моменты начала (окончания) пауз между импульсами выходного напряжения. Кроме того, подают дополнительные импульсы управления на тиристоры циклоконвертора, осуществляющие возврат реактивного тока нагрузки с опережением относительно конца соответствующего полупериода напряжения инвертора на время, равное времени восстановления запирающих свойств тиристоров, выходящих из работы (диаграммы U ). При этом формируют в начале пауз короткие импульсы управления тиристорами 16 и 17 (диаграммы U и ,-,) с целью надежного отключения приемников электрической энергии от отпаек вторичной обмотки трансформатора и обеспечен Ш нулевого уровня в выходном напряжении на участках пауз. Место расположения основных импульсов управления на тактовых интервалах зависит от принятого закона формирования кривой выходного напряжения и закона регулирования . Предлагаемый способ управления легко реализуется посредством системы управления, содержащей цепь обратной связи, информирующей о характере выходного тока. Рассмотрим работу схемы преобразователя (фиг. 1) при амплитудноимпульсной модуляции.- Пусть, например , преобразователь формирует выходное напряжение из пяти импульсов на полупериоде с тремя амплитудами Ширина импульсов регулируется относительно середин тактовых интервалов в обе стороны, причем предусматриваются нулевые ступени длитель ностью в один тактовый интервал в начале и в конце каждого полупериода выходного напряжения. Коэффициент Мощности активно-индуктивной нагрузки достаточно низкий, такой, что ток нагрузки изменяет-свой знак на тактовом интервале второго на по лупериоде импульса. Полярность напряжения соответствует отрицательному и положительному значению напрязкения инвертора (диаграмма U,, на фиг. 2 и 3). До момента времени t положительный ток нагрузки замыкается через включенный ранее тиристор 17. В момент tj, подают основной импульс управления на тиристор 12 (диаграмма U) Тиристор 12 отпирается, к нему прикладывается обратное напряжение. ток нагрузки переходит на тиристор 12, а тиристор 17 запирается. К выходным зажимам преобразователя подключается обмотка 8 трансформатора и на приемнике электрическойэнергии формируется соответствуюгций уровень напряжения. В момент времени Ц импульс управления снимают с тиристора 12, и одновременно переключают тиристоры инвертора 1. Как только напряжение на обмотке 8 изменит свою полярность с отрицательной на положительную, подают короткий управляющий импульс на тиристор 17 (диаграмма U , момент t,) . Тиристор 17 отпирается, к тиристору 12 прикладывается обратное наг ряжение, ток нагрузки переходит на тиристор 17, тиристор 12 запирается. При этом обмотка 8 отключается от выходных зажимов преобразователя, а на приемнике 4 электрической энер гии формируется нулевой уровень напряжения. Аналогичным образом пр изводится управление преобразователем на всех интервалах совпадени знаков выходного напряжения и тока 786 нагрузки с той лишь разницей, что при формировании отрицательных импульсов в кривой выходного напряжения вместо тиристора 17 в работу включается тиристор 16 (момент t, например, диаграмма U,). В интервале несовпадения знаков выходного напряжения и тока нагрузки tj - ty (tj - tg) в момент времени t, опережающий момент времени tj на время восстановления запирающих свойств тиристора 17, подают дополнительный управляющий импульсна тиристор 10 (диаграмма При этом к тиристору 17 прикладывается в обратной полярности напряжение обмотки 7 трансформатора, ток нагрузки переходит на тиристор 10, а тиристор 17 запирается. В момент 15 переключают тиристоры инвертора 1 и подают основной управляющий импуль.с на тиристор 11 (диаграмма U), Напряжение на обмотке 7 изменяет свою полярность с положительной на отрицательную. На интервале t 5 t формируется отрицательный импульс в выходном напряжении. Обмотку 7 отключают от выходных зажимов в момент t путем снятия управляющего сигнала с тиристора 11 и последующей подачи короткого управляющего импульса на тиристор 17 (диаграммы U , , U -,). При переходе тока нагрузки через ноль в момент t (диаграмма Ug, на фиг. 2) выключение из работы тиристора 13 осуществляют в момент tg путем переключения инвертора 1, снятия основного импульса управления с тиристора 13 и последующего включения тиристора 16 (диаграммы U, , U). При переходе же тока/нагрузки через ноль в момент tg (фиг. 3), т.е. на интервале паузы между соседними импульсами кривой выходного напряжения, ток нагрузки переводят на тиристор 16, а в момент t формирования следующего отрицательного импульса выходного напряжения (в момент окончания указанной паузы) осуществляют переключение инвертора 1 и последующее включение тиристора 15 (соответственно диаграммы Ug, , U, U., на фиг. 3). Очередное переключение инвертора в интервале паузы между полупериодами выходного напряжения можно

произвести, например, в момент времени tj, . в средней части нулевой паузы между соседними импульсами разноименных полупериодоввыходного напряжения.

Таким образом, предлагаемый способ управления позволяет обеспечить более высокое качество выходного

напряжения по сравнению с известным за счет сохранения в процессе регулирования неизменного числа импульсов в кривой выходного напряжения преобразователя. При этом форма кривой выходного напряжения не зависит от коэффициента мощности нагрузки. .

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ Т11РИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, состоящим из инвертора, работающего на трансформаторе с секционированной вторичной обмоткой, и циклоконвертора, содержащего основные и нулевую группы встречно-параллельно включенных тиристоров,- подключенных к отпайкам вторичной обмотки, заключающийся в том, что выделяют основные гармоники напряжения преобразователя и тока нагрузки, сравнивают их полярности, последовательно подают основные управляющие импульсы длительностью, равной длительности соответствующего импульса кривой выходного напряжения, на тиристоры основных групп тиристоров диКлоконвертора, о тдичающийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения, фиксируют паузы между соседними импульсами кривой выходного напряжения, соответствующие моментам перехода тока нагрузки через ноль, подают импульс управления на соответствующий тиристор нулевой группы тиристоров циклоконвертора, подают дополнительные импульсы управления на тиристоры основных групп тиристоров циклоконвертора с опережением относительно конца соответствующего полупериода напряжения инвертора на время, равное времени восстановления запирающих свойств тиристоров нулевой группы, выходящих из работы, формируют импульсы управления переключением вентилей инвертора при совпадении полярностей тока нагрузки, и полупериода выходного напряжения в момент начала, а при несовпадении - в момент окончания пауз между импульсами выходного напряжения, причем формируют один дополнительный импульс управления переключени4 4 ем вентилей инвертора в средней части нулевой паузы между Соседними импульсами разноименных полупериодов выходного напряжения, а при перехо00 де тока нагрузки через ноль на интервале паузы между соседними импульсами кривой выходного напряжения формируют другой дополнительный импульс управления переключением вентилей инвертора в момент окончания этой паузы.

Г

II

и,

Uu

ивых

10

tit, 12 t3

fir UfS

%

Un