Реверсивный преобразователь с искусственной коммутацией Советский патент 1986 года по МПК H02M7/17 

Изобретение относится к электротехнике в частности к многофазным двухкомплектным реверсивным преобразователям с искусственной коммутацией тиристоров, используемым в качестве компенсационных и компенсированных выпрямителей, преобразователей частоты, инверторов напряжения, источников реактивной мощности и др.

Цель изобретения - повышение надежности преобразователя.

На чертеже представлена схема предлагаемого преобразователя.

Реверсивный преобразователь с искусственной коммутацией содержит пер iBbih трехфазный силовой мост на тиристорах 1-6 и второй мост на ти- .ристорах 7-12, включенные встречно относительно цепи нагрузки и параллельно относительно питающей сети. Устройство искусственной коммутации включает в себя вспомогательный трехфазный мост на диодах 13-18, входными зажимами подключенный к входам преобразователя со стороны питающей сети, а выходами связанный с диагональю постоянного тока однофазного моста, выполненного, на коммутирующих тиристорах 19-22, а также коммутирую конденсаторы 23 и 24, каждый из которых первым выводом подключен к одному из выводов переменного тока однофазного моста. Каждые два разноименных вывода постоянного тока силовых тиристорных мостов соединены- с помощью двух последовательно соединенных коммутирующих дросселя, при этом отрицательный вывод первого моста и положительный вывод второго моста соединены с помощью дросселей 25 и 26, а положительный вьшод первого моста и отрицательный вывод второго моста - с помощью дросселей ;27 и 28, Средняя точка дросселей 25 и 26 подключена к второму выводу конденсатора 23 и одновременно к одному из зажимов цепи нагрузки 29, а средняя точка дросселей 27 и 28 - к второму выводу конденсатора 24 и одновременно к другому зажиму цепи нагрузки., ,

Реверсивный преобразователь с искусственной коммутацией работает следующим образом.

Работу устройства рассмотрим в стационарном режиме однократного

включения тиристоров, принимая, что первый тирис;торный мост работает с опережающими углами управления, по модулю не превьшаюишми 90 эл. град.- bso(f;O при искусственной коммутации, а второй мост с отстающими углами управления, большими 90 эл,град. b-oije Tr при естественной коммутации. В таком случае, если противоЭДС нагрузки будет меньще средневы- прямленного напряжения, первый мост ;будет проводить ток нагрузки,, работая в выпрямительном режиме, а второй мост будет подготовлен управлением

к работе в инверторном режиме.

При пуске преобразователя необходимо осуществить предварительный заряд коммутирующих конденсаторов, для чего.достаточно обеспечить работу силовых тиристоров 2, А, 6, 8, Ю

12,а также коммутирующих тиристоров 20 и 22 некоторое время с углами управления, близкими к нулю. При этом заряд конденсатора 23 будет происходить по цепям, содержащим диоды

13,15, 17, коммутирующие тиристор 22 и дроссель 25, а также силовые тиристоры 8, 10, 12, Ввиду наличия

в контурах заряда индуктивности дрос селей начальное напряжение на конденсаторах установится на уровне., превышающем амплитуду междуфазного напряжения сети с полярностью, указанной на схеме без скобок. После

этого вспомогательные диоды и коммутирующие тиристоры окажутся запертыми. Пусть ток нагрузки на внеком- кутационном интервале протекает по цепи, содержащей тиристор , дроссель 27, нагрузку 29, дроссель 25, тиристор 2. Для осуществления коммутации в анодной группе первого моста достаточно подать управляюпще импульсы на очередной силовой тиристор 4, на коммутирующий тиристор 21, а также в соответствии с правилом совместного согласованного управления на противопараплельНый силовой тиристор 7. В результате начнется

прямой рабочий перезаряд коммутирующего конденсатора 23 .по цепи: тиристор 2, диод 14, силовой тиристор 2 и дроссель 25. Одновременно с этим ток .нагрузки начнет переходить в

цепь: конденсатор 23, тиристор 21 и диод 14,, что вызовет уменьшение тока в выключаемом силовом тиристоре 2, .В момент, когда ток перезаряда кон

денсатора 23 сравняется с прямым током тиристора 2, последний будет выключен, и к нему до конца разряда будет прикладываться напряжение конденсатора в запирающем направлении, что необходимо для восстановления запирающих свойств данного тиристора. После выключения тиристора 2 перезаряд конденсатора 23 будет продолжаться под воздействием тока на- грузки По цепи, содержащей силовой тиристор 1, нагрузку 29, тиристор 21 диод 14. После этого полярность напряжения на обкладках данного конденсатора изменится на противсполож- ную (на чертеже показано в скобках). Когда суммарное напряжение на конденсаторе и во включаемой фазе начнет превышать напряжение в выключаемой .фазе, ток нагрузки начнет вытеснять- ся в цепь очередного силового тиристора 4. Коммутация завершится, когда весь ток нагрузки перейдет в цепь очередной фазы с тиристором 4, кон- денсатор будет заряжен с полярностью напряжения, указанной в скобках, и коммутирующий тиристор 21 окажется запертым. Для подготовки конденсатора 23 к очередной коммутации в анодной группе первого моста необхо- дймо его вновь перезарядить. Подготовительный перезаряд этого конденсатора можно произвести во внеком- мутационный период путем подачи управляющего импульса на коммутирую- щий тиристор 22, После этого произойдет колебательный перезаряд конденсатора 23 по цепи, содержащей вновь включенный силовой тиристор 4, диод 13 и тиристор 22.

Для проведения искусственной коммутации в катодной группе первого моста необходимо также предварительно перезарядить коммутирующий конденсатор 24. Для этого достаточно подать управляющий импульс на коммутирующий тиристор 19. Подготовительный колебательный перезаряд этого конденсатора произойдет по цепи: тиристор 19, диод 16, тиристор 1 и дроссель 27. После этого полярность напряжения на обкладках конденсатора 24 изменится на противоположную, показанную на чертеже в скобках. В начле коммутации управляквдие импульсы подаются на очерёдной силовой тиристор 3, коммутирующий тиристор 20, а также на противопараллельный силовой тиристор 12, Встречным током колебательного перезаряда конденсатора, протекающим по цепи: тиристор 1, диод 13, тиристор 20 и дроссель 27, силовой тиристор 1 будет заперт Ток нагрузки начнет переходить в цепь конденсатора 24, протекая по контуру, содержащему диод 13, тиристор 20, конденсатор 24, нагрузку 29 При этом конденсатор 24 перезарядится, и полярность напряжения на его обкладках будет соответствовать полярности, указанной на чертеже без скобок. В момент, когда суммарное напряжение на конденсаторе и во включаемой фазе начнет превышать напряжение в выключаемой фазе, ток нагрузки начнет вытесняться в цепь очередного силового тиристора 3. Коммутация завершится, когда весь ток нагрузки перейдет в цепь: тиристор 3, дроссель 27 и нагрузка 29, при этом конденсатор 24 будет заряжен с полярностью напряжения, указанной иа чертеже без скобок, и коммутирующий тиристор 20 будет заперт.

Таким образом, мгновенные, напряже ния на выходе силовых мостов в тече- jние коммутации не идентичны, в результате чего в схеме преобразователя возникает коммутационный уравнительный ток. Например, в последнем описанном случае коммутации в катодной группе первого моста этот ток протекает по цепи, содержащей диод 13, тиристор 20,, конденсатор 24, дроссель 28 и тиристор 12. Аналогично протекает уравнительный ток и во время коммутаций в анодной группе. Однако развитию этих токов в предлагаемом устройстве препятствует индуктивность коммутирующих дросселей 25-28, в уравнительные цепи преобразователя.

Аналогично протекают процессы в случае, когда с искусственной коммутацией работает второй мост силовых тиристоров. Б этом .Случае для запирания тиристоров катодной группы служит конденсатор 23, а для запирания тиристоров анодной группы - конденсатор 24.

Включение коммутирующих дросселей в уравнительные цепи повышает надежность преобразователя, так как в. его схе ме отсутствуют цепи, не имеющие токоограничивающих элементов, в результате чего возможность бес онтрольного развития токов в этих цепяХ устранена. Токовая защита преобразователей с искусственной коммутацией обусловлена возможностью срыва (незавершенностью) искусственных комму-.

таций, например, в результате недостаточного начального напряжения на конденсаторе , что также повлечет к развитию недопустимых по величине уравнительных токов, если в цепях будут отсутствовать токоограничивающие элементы, К подобному результату может привести и фазовая асимметрия управляющих импульсов. TakHM образом, в предлагаемом устройстве достиIгается повышение.надежности не только в нормальных, но и в аварийных режимах, что расширяет область его применения.

Формула изобретения

Реверсивный преобразователь с ис- кусственной коммутацией, содержащий два включенных во встречно-параллельную цепь силовых тиристорных моста, узел искусственной коммутации, вклю

Составитель Т.Добровольские

Редактор А.Лежнина Техред В.Кадар Корректор И.

- -. ......

Заказ 2989/56 Тираж 631 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений И открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/3

.Проиэводственно-полиграф гческое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

чающий трехфазный диодный мост, входами подключенный к входным выводам подключения питакицей сети и входам силовых тиристорных мостов, а выходами соединенный с диагональю постоянного тока однофазного мостя коммутирующих тиристоров, а также два коммутирующих конденсатора и два

10 К9ммутирукшщх дросселя.

отли

чающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены два дополнительных коммутирукицих дросселя, причем в указанной встречно-параллельной цепи каждые два разноименных вывода постоянного тока силовых тиристорных мостов соединены через два последовательно соединен-, ных коммутирующих дросселя, общая точка соединения каждой пары дросселей подключена к одному из выходных выводов для подключения нагрузки и первому выводу одного из коммутирующих конденсаторов, второй, вывод которого .соединен с соответствующим выводом переменного тока указанного однофазного моста коммутирующих тиристоров.

Реверсивный преобразователь с искусственной коммутацией относится к области электротехники и позволяет повысить надежность устройства. Преобразователь содержит два тирнстор- ных моста, включенных встречно относительно цепи нагрузки и параллельно относительно питающей сети, и два коммутирукщих конденсатора. Повышение надежности обеспечивается введением двух пар коммутирующих конденсаторов и двух пар коммутирукщих дросселей (КД) 25, 26 и 27, 28. Ввиду неидентичности мгновенных напряжений на выходе силовых мостов в течение коммутации возникает коммутационный уравнительный ток, развитию которого препятствует индуктивность КД, Аналогично КД препятствует развитию уравнительных токов, возникающих из-за асимметрии и других аварийных режимов. I ил. с € (Л СО Од