Устройство принудительной коммутации тиристоров преобразователя Советский патент 1985 года по МПК H02M5/45 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для искусственной коммутации тиристоров в преобразователях частоты.

Цель изобретения - повышение надежности путем снижения коммутационных перенапряжений.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - диаграммы тока и напряжения коммутирующего конденсатора.

Устройство (фиг. 1) содержит тиристорный преобразователь 1 с трансформатором и нагрузкой ZH, диодный мост 2 с фильтром, к шинам которого присоединены выводы двух последовательно соединенных коммутируюш,их тиристоров 3 и- 4 и зарядных тиристоров 5 и 6, шунтированных встречно-параллельно разрядными диодами 7 и 8, последовательно соединенные коммутирующие конденсатор 9 и реактор 10, присоединенные к общим точкам соединения коммутирующих тиристоров 3 и 4 и зарядных тиристоров 5 и 6, два последовательно соединенных диода 11 и 12 сброса, развязывающие диоды 13 и 14, одними анодом и катодом присоединенные к выходным шинам диодного моста 2. Одноименные выводы диодов 11 и 13 и диодов 12 и 14 соединены между собой, дополнительный фильтровой конденсатор 15 подключен к общим точкам соединения катодов диодов 11 и 13 и анодов диодов 12 и 14. Развязывающие диоды 13 и 14 шунтированы тиристорами 16 и 17 сброса. Выход устройства принудительной коммутации соединяется с тиристорным преобразователям 1 через распределительные .Чиристоры 18 и 19.

Устройство принудительной коммутации тиристоров преобразователя (фиг. 1) согласно диаграммам напряжения и тока (фиг. 2) работает следующим образом.

Предположим, что первоначально проводят два тиристора противоположных групп преобразователя 1, при этом в цепи нагрузки протекает ток 1ц, а конденсатор 9 заряжен до напряжения фильтра диодного моста 2 с полярностью указанной на фиг. 1. Для запирания одного из тиристоров катодной группы преобразователя 1 (в момент времени tj) включают тиристоры 3 и 18. Ток нагрузки из проводящего тиристора преобразователя 1 вытесняется колебательным током LC-контура по цепи: 1, 2, 3, 9, 10, 18, 1. Избыточный ток перезаряда конденсатора 9 замыкается по цепи: 9, 10, 7, 3, 9, создавая в цепи диода 7 падение напряжения, плюсом прикладываемое через распределительный тиристор 18 к катоду, а минусом - через диодный мост 2 - к аноду запираемого тиристора. При этом падение напряжения должно быть больше напряжения открытого состояния тиристора 18, для чего в цепи разрядных диодов 7 и 8 включено

несколько последовательно соединенных вентилей. До момента времени t превышения током нагрузки тока LC-контура продолжается свободный перезаряд емкости 9. Напряжение Ug меняет знак. В момент времени it разрядный диод 7 закрывается. На интервале времени tg-i через LC-цепь протекает ток нагрузки, линейно повышая напряжение U9 на конденсаторе 9. В момент времени tj напряжение Uj превышает напряжение дополнительного конденсатора 15, равное напряжению Uz фильтра диодного моста 2, закрывается распределительный тиристор 18, открывается соответствуюпдий тиристор катодной группы

5 преобразователя 1, ток нагрузки преобразователя замыкается через упомянутый тиристор, открываются диоды 7, 12 и 13 и избыточная энергия реактора 10 передается в конденсатор 15 по цепи: 10, 7, 13, 15, 12, 10. Так как емкость дополнительного фильтрового конденсатора 15 намного больше емкости конденсатора 9, то можно считать, что напряжение на конденсаторе 15 за время вывода избыточной энергии на интервале времени постоянное,при этом

5 ток реактора 10 уменьшается линейно (фиг. 2).

Таким образом, в процессе коммутации тиристоров преобразователя напряжение на коммутирующем конденсаторе устанавливается не выше напряжения источника питания, что повышает надежность работы тиристоров и уменьшает весогабаритные показатели устройства.

Накопленную в процессе коммутации избыточную энергию из дополнительного

5 конденсатора 15 выводят известными способами, например, включением тиристоров 16 и 17 сбросй (фиг. 1) и передачей этой энергии основному фильтру диодного моста 2 на межкоммутационном интервале с последующим использованием ее для коммутации.

В момент времени is начинается процесс коммутации тиристоров анодной группы преобразователя 1 аналогично описанному просессу.

5 Через зарядные тиристоры 5 и 6 осуществляется дозаряд коммутирующего конденсатора 9 после каждой коммутации включением соответствующей пары тиристоров 5 и 4 или 3 и 6 при работе преобразователя на холостом ходу.

П, г

Управление тиристорами устройства принудительной коммутации тиристоров преобразователя осуществляется с помощью блока управления, формирующего сигналы, которые подаются на управляющие электроды соответствующих тиристоров согласно описанному алгоритму.

В качестве преобразователя 1 в устройст ве (фиг. 1) принят известный преобразователь переменного напряжения в постоянное (регулируемый выпрямитель), также хорошо известны системы управления такими преобразователями, например система фазового регулирования. В блоке управления предлагаемым устройством для коммутирующих и распределительных тиристоров формируются сигналы управления по задним фронтам импульсов управления тиристорами преобразователя 1 (длительность такого импульса управления соответствует всей длительности проводящего состояния тиристора) с помощью формирователя коротких импульсов. Для зарядных тиристоров формируются импульсы управления, задержанные относительно упомянутых импульсов на длительность интервала коммутации с помощью одновибраторов.

УСТРОЙСТВО ПРИНУДИТЕЛЬНОЙ КОММУТАЦИИ ТИРИСТОРОВ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, содержащее диодный мост с фильтровым конденсатором, два последовательно соединенных коммутирующих тиристора, два последовательно соединенных зарядных тиристора, два последовательно соединенных разрядных диода, коммутирующую цепочку из последовательно соединенных коммутирующего реактора и коммутирующего конденсатора, подключенную своими выводами к общей точке соединения коммутирующих тиристоров и к объединенным общим точкам соединения зарядных тиристоров и разрядных диодов, два последовательно соединенных диода сброса, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности путем снижения коммутационных перенапряжений, в него дополнительно введены два развязывающих диода, подключенных одними анодом и катодом соответственно к плюсовому и минусовому выходным выводам диодного моста с фильтровым конденсатором, а другими анодом и катодом к одноименным выводам диодов сброса, и дополнительный конденсатор, подключенный своими вывоS дами к общим точкам соединения развязывающих диодов и диодов сброса, причем (Л общая точка соединения диодов сброса подключена к общей точке соединения коммутирующих реактора и конденсатора, а соответствующие выводы коммутирующих и зарядных тиристоров и разрядных диодов подключены к выходным выводам диодного моста с фильтровым конденсатором. О5 СО со :/5