Способ управления двухконтурным узлом принудительной коммутации тиристорного преобразователя Советский патент 1986 года по МПК H02M7/48 

12д

УПК 3. с помощью измерителя 5 тока измеряют ,ток нагрузки преобразователя 4 и сравнивают его в компараторе 6 с уставкой тока, Фиксир тот момент превышения тока нагрузки током уставки. Определяют полярность напряжений коммутирующих конденсаторов контуров коммутации и срдвнивают их с помощью блока 2 сравнения. При одинаковой полярности и превышении тока нагрузки над током уставки производят указанное включение тиристоров первого и второго контуров. При разной полярности напряжений коммутирующих конденсаторов и совпадении момента превышения током нагрузки тока уставки с интервалом времени, равным периоду собственной частоты Л1К 3 до момента

Изобретение относится к,преобразовательной технике и может быть использовано в инверторах напряжений с принудительной коммутацией,

Цель изобретения - снижение коммутационных потерь при управлении двух- контурным устройством принудительной коммутации тиристорного преобразователя ,

На фиг-. 1 приведена функциональная схема устройства управления, с помощью которого может быть реализован способ управления; на фиг,2 -диаграммы коммутирующих импульсов тока и импульсов управления, поясняющие работу устройства, на фиг,3 - схема двухконтурного узла принудительной коммутации и одной фазы пре бразова- теля, .

Функциональная схема, для реализации способа (фиг.1) состоит из формирователя 1 периодической последовательности сдвинутых во времени им- .пульсов управления, блока 2 сравнения, двухконтурного узла 3 принудительной коммутации, тиристорного преобразователя 4, измерителя 5 тока и компаратора 6,

На вход формирователя 1 подается сигнал задания выходной частоты преобразователя U-|, Выходы формирователя соединяются с входами двухконвключения коммутирующих тиристоров первого контура, запрещают включение тиристоров второго контура. Включают только тиристоры первого контура. При несовпадении указанных момента и интервала дополнительно включают в момент превышения тиристоры второго контура. После этого производят указанное включение тиристоров обоих контуров, Если ток нагрузки ниже тока уставки, запрещают включение тиристоров .второго контура УПК 3, Способ позволяет при токе нагрузки преобразователя, ниже уставки тока осуще- ствить коммутацию тиристоров преобра зователя одним УПК и тем самым снизить коммутационные потери, 3 ил.

турного узла 3 принудительной коммутации и блока 2, выходы которого соединяются с входами узла 3, выход последнего соединяется с входом тиристорного преобразователя 4, В цепи нагрузки преобразователя 4 установлен измеритель 5, выход которого соединяется с входом компаратора 6, на другой его вход подается уставка тока преобразователя, выход компаратора 6 соединяется с входом блока 2, Выводы 7-9 блока 3 подключаются к блоку 2,. На выходах формирователя 1 формируются сигналы 10 - 13, а на выходах блока 2 - сигналы 14 и 15,

Двухконтурный узел принудительной коммутации (фиг,3) состоит из последовательно соединенных коммутирующих

тиристоров 16-17 первого контура и тиристоров 18 - 19 второго контура, соединенных соответствующими выводами с выводами источника пи-тания, i последовательно соединенных главных

тиристоров 20 и 21 преобразователя, щунтированных обратными диодами 22 и 23, комму тирующих LC-цепей, состоящих из элементов 24, 25 и 26, 27, подсоединённых, одними выводами к общим точкам соединения коммутирующих тиристоров 16, 17 и 18, 19, а другими выводами - к общей точке соединения тиристоров 20 и 21, Информация о полярности напряжения коммутирующих конденсаторов -элементов 25 и 27 подается в блок 2 через выводы 7 - 9.

Узел принудительной коммутации тиристоров преобразователя работает следующим образом.

Предположим, что конденсаторы (элементы 25 и 27) заряжены с полярностью напряжения, указанной на фнг.З, и включен тиристор 20. Для запирания тиристоров 20 и 21 в соответствующие моменты времени (со сдвигом 2/3 полупериода собственной частоты колебательного контура) включают коммутирующие тиристоры 16 и 18 (или 17 и 19), и конденсаторы ,С-цепей перезаряжаются. Тиристор 20 запирается и .конденсаторы (элементы 25 .к 27) перезаряжаются через диоды 22 или 23, Падение напряжения на обратном диоде 22 прикладьгеается к запираемому ти- ристору на время, необходимое для его восстановления. Конденсаторы LС- цепей перезаряжаются до-противоположной полярности, и при отпирании ти- ристора 21 производится их дозаряд. от источника питания по цепям: плюс источника питания, тиристор 16, элемент 24, тиристор 2I, минус источни- ,ка питания; плюс источника питания,

тиристор 18, элемент 26, I тиристор 21, минус источника питания

Дпя запирания тиристора 21 включаются коммутирующие тиристоры 17 и 19 и процесс запирания тиристора 21 происходит аналогично процессу запирания тиристора 20,

Способ можно пояснить, рассмотрев работу устройства по функциональной схеме (фиг.1) и диаграмме, импульсов управления и коммутирующих импульсов тока (фиг.2), В момент времени t (фиг.2) по сигналу U| формирователь 1 .формирует последовательность из четырех сдвинутых во времени сигналов 10 - 13, которые подаются на коммути- рующие тиристоры 16 и 17 первой LC- .цепи, состоящей из элементов 24 и 25, и в блок 2, с выхода которого сигналы 14 - 15 подаются на тиристоры 18 и 19 второй LC-цепи узла 3 (элемен- ты 26 и 27) .

. Предположим, что на интервале вре- мени.t. - t включен тиристор 20 преобразователя 4, и коммутирующие конденсаторы L С-цепей заряжены с одинаковой полярностью, указанной на фиг.З, На интервале времени t - t сигнал уставки вьше сигнала тока

5

10 15 , 2025о

. ,

, , 50

55

243074

преобразователя I

И

и сигнал с выхо35

40

да компаратора 6 (обозначим его А) равен нулю, В момент времени t меняется знак сигнала U« и формируется сигнал 10, который глодается на коммутирующий тиристор 16 первой LC- цепи, и тиристор 20 преобразователя 4 запирается. В момент времени t j со сдвигом на 2/3 полупериода собственной частоты колебаний колеба.тель- ного коммутирующего контура формируется сигнал 12, который подается в блок 2,

Из фиг,2 видно, что в момент времени tj. сигнал А равен О, поэтому сигналы 14 и 15 на выходах блока 2 также равны нулю, и коммутирующие тиристоры 18 и 19 не включаются. Таким образом, в момент времени t. запирание тиристора 20 осуществляется коммутирующей LC-цепью первого контура, В момент времени t формируется сигнал 11, который подается на тиристор 17 первого контура. Ери включении коммутирующего тиристора 17 первого контура осуществляется запирание тиристора 21, В момент времени t формируется сигнал 13 и подается в блок 2, на выходе которого сигнал 15 равен нулю. На интервале времени i - t коммутация тиристоров 20 и 21 осуществляется первым контуром их элементов 24 и 25, В момент времени t,p включается тиристор 16, и конденсатор первого контура перезаряжается до противоположной полярности (плюс на левой обкладке, фиг,3). На интервале времени t; во время работы тиристора 21 тирис- торного преобразователя увеличивается ток нагрузки и в момент времени tg он становится вьше тока уставки. Поэтому в момент времени t g на выходе, компаратора 6 появляется логический сигнал.А, который фиксируется в блоке 2 , В момент времени t конденсаторы первого и второго контуров имеют различную полярность напряжения: конденсатор первого контура имеет плюс на левой обкладке, конденсатор второго контура имеет плюс на. правой обкладке, Полярность напряжения конденсаторов сравнивается в блоке 2. Момент превьпиения тока нагрузки над током уставки в момент времени tg попадает на интервал времени Т, равный периоду собственной частоты коммутирующего контура, поэтому запрещается формирование сигналов 14 и 15, и коммутирующий конденсатор второго контура не перезаряжается. Время Т, равное периоду собственной частоты первого и второго контуров, необходимо для перезаряда коммутирующего конденсаторы второго контура и восстановления запирающих свойств тиристоров второго контура.

В случае, если осуществить перезаряд конденсатора второго контура на противоположную полярность на интервале времени Т включением коммутирующего тиристора 18, то в момент времени t g при включении коммутирующего тиристора 19 произойдет короткое .замыкание по цепи: плюс источник питания, тиристор 18, тиристор 19, минус источника Питания, поскольку тиристор 18 не успеет восстановить свои запирающие свойства. Поэтому коммутация тиристора 21 в момент времени ti осуществляется с помощью первого контура ив момент времени tj, несмотря на наличие сигнала А, запрещается включение коммутирующих тиристоров 18 и 19. Учитывая, что постоянная времени нагрузки преобразователя на порядок больше интервала времени Т, на котором запрещается включение коммутирующих тиристоров второго контура, причем параметры коммутирующих цепей выбираются всегда с некоторым запасом по коммутирующей способности, то ток нагрузки преобразователя не успевает нарасти до величины, которую невозможно коммутировать одним контуром. При условии, что сигнал А появляется на интервале времени tj-- t, (на фир.,2 показан пунктирной линией) и момент его появления не попадает в интервал времени Т, при этом конденсаторы обоих LC-контуров заряжены до разной полярности напряжения,блок 2 формирует сигнал 14 (на фиг . 2 показан пунктирной линией) на перезаряд комм.у тирующего конденсатора второго контур При этом к моменту времени t поляр ность напряжений конденсаторов одинакова, и в момент времени t на коммутирующий тиристор 19 поступает сигнал (на фиг.2 показан пунктирной линией), и коммутация тиристора 21 осуществляется двумя контурами (ком- мутирукиций импульс тока второго контура , на фиг.2 показан пунктирной ли

-

0

5

0

5

0

5

0

5

0

нией), Далее при наличии сигнала А коммутация тиристоров 20 и 21. в моменты времени tg , Цо и tfn , tif осуществляется двумя контурами,

Таким образом, способ управления позволяет при токе нагрузки преобразователя ниже уставки тока осуществлять коммутацию тиристоров преобразователя одним контуром и существенно снизить коммутационные потери. Величина тока уставки выбирается из конкретных условий реализации способа : времени выключения тиристоров преобразователя, температуры их структуры, среднего тока, коэффициента запаса по коммутирующей .способности узла принудительной коммутации,

Формула изобретения

Способ управления двухконтурным узлом принудительной коммутации ти- ристорного преобразователя, заключающийся в том, что в каждом полуперио-- де выходного напряжения преобразователя включают со сдвигом во времени между собой коммутирующие тиристоры первого и второго контуров коммутации, отличающийся тем, что, с целью.снижения коммутационных потерь, задают уставку тока преобразователя , измеряют ток нагрузки преобразователя, сравнивают его с . уставкой тока, фиксируют момент пре- вьщ1ения тока нагрузки током уставки, определяют полярность напряжений коммутирующих конденсаторов первого и второго контуров коммутации, сравнивают полярности напряжений комму- тирукзщях конденсаторов первого и второго контуров и, в случае .одинаковой полярности и превышения .тока нагрузки над током уставки, производят указанное включение тиристоров первого и второго контуров, в случае разной полярности напряжений коммутирующих конденсаторов и совпадения момента превыщения током нагрузки тока уставки с интервалом времени, равным периоду собственной частоты контура коммутации до момента включения коммутирующих тиристоров первого L С-: контура коммутации, запрещают включение коммутирующих тиристоров второго контура коммутации и осуществляют включение коммутирующих тиристоров только первого контура коммутации.

если момент указанного превьпиения нетиристоров первого и втор ого контуров

савпадает с указанным интервалом, до-коммутации, если ток нагрузки ниже

полнительно включают коммутирующиетока уставки преобразователя, запретиристоры второго контура коммутапии ,щают включение коммутирующих тирис-

в указанный момент превышения, после .торов второго контура коммутачего производят указанное включениеции.

ff П

13 А

№ 15

Редактор Н. Яцола

Составитель В, Миронов

Техред Л.Олейник Корректор с. Шекмар

Заказ 3714/54Тираж 631Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4,

7S

фиг.З

8

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в инверторах напряжений с принудительной коммутацией. Цель изобретения - снижет ие коммутационных потерь при управлении двзгхкон- туркым устройством принудительной коммутации тиристорного преобразователя. Способ управления двухконтур- ным узлом принудительной коммутации (УПК) 3 состоит в том, что в каждом полупериоде выходного напряжения тиристорного преобразователя 4 включают со сдвигом во времени коммутирующие тиристоры первого и второго контура 10 п г/f 12 П I 1 Л 2 -f Ток рбого л лим/пура (Л То/(6аю- ()ого1(он Щ Инагруз/(е IN9 4 СО -I8 Ji: Y/ / / y/T/A I t/C/7 1н фиг.