Способ управления двухконтурным генератором коммутирующих импульсов тока Советский патент 1985 года по МПК H02M1/08 H02M7/515 

Изобретение относится кпреобранательной технике и может быть ис пользовано в преобразователях час тоты. Цель изобретения - уменьшение коммутационных потерь при управле нии двухконтурньтм генератором ком мутирующих импульсов тока. На фиг. I приведена принципиальная схема устройства для реализации предложенного способа;на фиг.2 временные диаграммы процессов в схе ме по фиг. 1; на фиг. 3 - блок-схе ма системы управления устройством по фиг. 1 и временные диаграммы, поясняющие ее работу. Устройство (фиг.1 ) содержит формирователь импульсов управления (ФС) 1, распределитель импульсов (РИ) 2, двухконтурный генератор коммутирующих импульсов тока (ДГКИТ) 3, коммутирующие тиристоры которого 4 и 5 подсоединены- анода-, ми к положительной шине источника питания, соединяющей тиристорный преобразователь (ТП) 6 с ДГКИТ 3, коммутирующие тиристоры 7 и 8, подсоединенные катодами к отрицател ной шине источника питания, главные тиристоры 9 и 10 одной фазы ТП 6, подсоединенные с шинами источника питания, обратные дио ды преобразователя 11 и 12, шунтиру ющие главные тиристоры в обратном направлении. ДГКИТ 3 содержит коммутирующие LC - цепи 13-14, ISIS, подсоединенные к общим точкам соединения коммутир-ующих тиристоров 4, 7,5, 8 и главных тиристоров преобразователя 9 и 10. Устройство по известному способу работает следующим образом. I Предположим, что бьш включен главный тиристор инверстора 9 и кеденсаторы 13 и 15 коммутирующих LC -цепей заряжены полярностью, указанной на фиг. 1. Для запирания тиристора 9 в момент времени t (фиг.2) включают тиристор 4, и коммутирующий конден сатор 13 разряжается по цепи: дрос сель 14 - тиристоры 9 и 4 - конденсатор 13. Тиристор 9 запирается, и конденсатор 13 перезаряжается по це дроссель 14 - тиристоры 11 и 4. Падение напряжения на диоде 11 прикладывается к тиристору 9 в обратном направлении в течение времени. 1 8.2 необходимого для восстановления его запирающих свойств. В момент времени t со сдвигом во времени включают тиристор 5, и конденсатор 15разряжается по цепи: дроссель 16- тиристоры 11 и 5 - конденсатор 15. Форма суммарного коммутирующего импульса тока показана на фиг. 2а. В момент времени t , когда ток коммутирующего импульса становится меньше коммутирующего тока нагрузки, включают главный тиристор 10 и происходит дозаряд коммутирующих конденсаторов до напряжения источника питания с противоположной полярностью. Коммутирующий конденсатор 15 заряжается до значения напряжения, превышающего напряжение конденсатора 13, так как дозаряд его происходит до окончания суммарного коммутирующего . импульса тока (фиг.2а). В момент времени t для запирания тиристора 10 включают тиристор 7 и конденсатор 13 перезаряжается по цепи: тиристоры 7 и 10 - дроссель 14. Тиристор 10 запирается, и конденсаперезаряжается по цепи: тирис7 и 12 - дроссель 14. В МОмент tg- включают тиристор 8, и конденсатор 15 разряжается по цепи: тиристоры 8 и 12 - дроссель 16. Амплитуда коммутирующего импульса тока конденсатора выше, чем в предыдущей коммутации, так как выше его первоначальное напряжение. В момент времени tg включают тиристор 5 и происходит дозаряд коммутирующих конденсаторов, причем конденсатор 15 заряжается снова до напряжения более высокого, чем коденсатор 13. Это приводит к искажению суммарного коммутирующего импульса тока (фиг.26) и к увеличению коммутационных потерь. Напряжение на коммутирующем конденсаторе повышается до тех пор, пока потери при коммутации будут равны потерям при дозаряде и сбалансируются на уровне, значительно превышающем уровень напряжения источника питания. Устройство согласно предлагаемому способу работает следующим образом (фи.2б). На интервале времени Т его работа совпадает с прототидом и описана выше. В момент времени t4 включают тиристор о и конденсато 15 перезаряжается по цепи: тиристоры 8 и 12 - дроссель 16. В моме времени включают тиристор 7 и конденсатор 13 .перезаряжается по цепи: тиристоры 7 и 12 - дроссель 14. Коммутирующий импульс LC - це пи 15 и 16 выше по амплитуде, чем LC - цепи 13 и 14, так как ко денсатор 15 заряжен .в предыдущем периоде до значения напряжения более высокого, чем конденсатор 13. В момент времени t включают тиристор 9 и осуществляют дозаряд конденсаторов 13 и 15, причем кон денсатор 13 заряжается до напряжения вьпие, чем напряжение источника питания. Б момент времени t включают тиристор 4 и начинает перезаряжаться конденсатор 13, затем в момент времени t,, начинают перезаряд конденсатора 15. Форма суммарного коммутирующего импульса тока получается более симмет ричной, так как напряжение обоих конденсаторов выше напряжения ист ника питания. Через несколько периодов работы напряжение обоих LC - цепей сбалансируется на уро второй LC - цепи по известному способу управления, поэтому по сравнению с известным способом управления форма суммарного коммутирующего импульса получается симметричной. За счет этого можно снизить, емкость коммутирующих конденсаторов обоих LC - цепей и получить расчетную амплитуду коммутирующих импульсов тока, тем самым снизить коммутационные поте В случае применения двухконту ного генератора коммутирующих импульсов тока для коммутации ти ристоров 9 и 10 преобразователя 6 постоянного напряжения в переменное в качестве ФС используется регулятор частоты (РЧ) 17 (фйг.З). На вход РЧ 17 поступает напряжение сигнала задания частоты U.f , с выхода РЧ 17 снимаются два сигнала + U и - U д , поступа ющие на вход двух каналов РИ 2. Каждый канал РИ содержит формирователи импульсов (ФИ)18-20, одновибраторы 21 и 22, логический элемент ИЛИ 23. Рассмотрим работу первого канала РИ 2. По заднему фронту сигнала ФИ 18 формируют иммульс элемент ИЛИ 23, поступающий на первый выход РИ.Одновресигнал +К подается на менно входы одновибраторов 21 и 22. Одновибратор 21 формирует импульс t., (фиг. 2а,б). длительностью По заднему фронту этого импульса ФИ ..19 формирует импульс поступающий на второй выход РИ 2. Одновибратор 22 формирует импульс длительностью t - t.,, по заднему фронту которого ФИ 20 формирует импульс, поступающий на включение тиристора 10 преобразователя и одновременно поступающий через логический элемент И1Б1 23 на первый выход РИ 2 . Второй канал РИ работает аналогично-. По заднему фронту импульса - U в ФИ 18 формируется импульс - К, поступающий через элемент ИЛИ 23 на четвертый выход РИ. Одновременно импульс - К по- дается на одновибраторы 21 и 22. С задержкой времени, равной tj. - t, на величину длительности импульса одновибратора 21 ФИ 19 формирует импульс, поступающий на третий выход РИ, С задержкой времени, равной tj - t4, на величину длительности импульса одновибратора 22 в ФИ 20 формируют импульс, поступающий на управление тиристором 9 и одновременно через элемент ИЛИ 23 - на четвертый выход РИ2. Таким образом импульсы управления тиристорами двухконтурно-i го генератора коммутирующих импульсов тока подаются на его входы в следующей последовательности: I - II, затем 1У - III входы и т.д. , что обеспечивает попеременное изменение порядка следования коммутирующих импульсов тока каждого LC -контура в .отдельности. ; Как показывают исследования, напряжение на коммутирующем конденсаторе второй LC -цепи при управлении по известному способу балансируется на уровне, превыщающем напряжение источника питания на 25 - 40%. Тогда соотнощение коммутирующих емкостей и реакторов по известному и предлагаемому спо-

собу можно определить из следующих уравненей ;

-(Г7с7 ,

1.25 -Uco

fF

ПЯ , C - индуктивность и

емкость коммутирующих LC - цепей в известном способе;

Lp. , Cf, - индуктивность и емкость j коммутирующих LC - цепей ,в предлагаемом способе управления.

Решая эту систему уравнений, получаем: .

С .

Lp 1.25 Ln ; 1,25

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХКОНТУРННМ ГЕНЕРАТОРОМ КОММУТИРУНИЦИХ ИМПУЛЬСОВ ТОКА, выполненным в виде однофазного тиристорного моста с цепочкой из двух последовательно соединенных коммутирующих LC -контуров в диагонали переменного тока этого моста, причем точка соединения этих контуров и выводы постоянного тока моста предназначены для подключения к коммутируемым тиристорам, путем формирования для каждой пары тиристоров моста, подключенных к одному и тому же его выводу постоянного тока, пары сдвинутых между собой по фазе управляющих импульсов, отличающийся тем, что, с целью снижения коммутационных потерь, порядок следования сдвинутых во времени импульсов S управления изменяют в каждом послеСЛ дующем периоде в следующем порядке: первый - второй, второй - первый, первый - второй и т. д... СР 1 00

4S

(риг.З

is