Тиристорный реверсивный преобразователь с искусственной коммутацией Советский патент 1986 года по МПК H02M7/155 

7 подключены к питающей сети. Между вьтодами постоянного тока тиристор- ных групп включены коммутирующие дроссели 10 и II. Общая точка соединения дросселей 10, II и нулевой вы вод вторичных обмоток согласующего трансформатора образуют выводы для подключения цепи нагрузки 9. К общей точке соединения дросселей 10 и 11 через встречно-параллельно соеди неиные коммутирующие тиристоры 12 и 13 подключены катодами коммутирую щий тиристор 14 и разделительный диод 15, а через коммутирующий конденсатор 16 - аноды разделительного

f

Изобретение относится к электротехнике, в частности к многофазным реверсивным преобразователям с искусственной коммутацией тиристоров, получающим разнообразное применение в качестве управляемых выпрямителей, преобразователей частоты, инверторов напряжения и др,

Цель изобретения - повышение надежности ,

На фиг.1 изображена принципиальная схема силовой части и блок-схема цепей управления предлагаемого преобразователя,- на фиг.2 - диаграммы напряжений, токов и управляющих импульсов, иллюстрирующие работу силовой части преобразователя в установившемся режиме,

Силовая часть преобразователя содержит встречно-параллельно соединенные группы (комплекты) силовых тиристоров 1-6, причем тиристоры 1,3 и 5 образуют катодную группу, а ти- ристоры 2,4 И 6 образуют анодную группу, Ъьгооды переменного тока указанных групп тиристорой подключены к входным вьгоодам для подключения трехфазной сети, например, через согласующий трансформатор 7, к которым также подключен выводами переменного тока трехфазньпЧ диодный мост 8, К нулевому вьшоду (нулю вторичных обмоток трансформатора) одним выводом подключена цепь нагрузки 9,

251262

диода 19 и коммутирующего тиристора 18 и катод коммутирующего тиристора 17, Аноды диода 15 и тиристора 17 соединены с катодами тиристоров 1-5, Катод тиристора 18 соединен с анодной группой диодов моста 8. Введение в устройство коммутации коммутирующего тиристора 18 и разделительных диодов 15 и 19 позволяет расширить функциональные возможности силовой схемы благодаря тому, что дроссели 10 и 11 совмещают функции токоогра- ничивающих и коммутирующих элементов, Этим достигается поставленная цель, 2 ил.

Коммутирующие дросели 10 и 11, соединенные последовательно, включены между вьтодами постоянного тока ти-, ристорных групп, при этом цепь нагрузки другим своим вьтодом соединена со средней точкой указанных дросселей, к которым также с помощью встречно-параллельно соединенных коммутирующих тиристоров 12 и 13 подключены катодами коммутирующий тиристор 14, который своим анодом соединен с положительным выводом диодного моста, разделительный диод 15, который своим анодом соединен с выводом постоянного тока катодной группы силовых тиристоров, а также одним выводом коммутирующий конденсатор 16, Другим выводом конденсатор соединен с разноименными вьгоодами коммутирующих тиристоров 17 и 18, а также с анодом (Разделительного диода 19, который своим катодом подключен к средней точке дросселей. Коммутирующий тиристор 17 анодом соединен с анодом :разделительногр диода 15, а коммутирующий тиристор 18 катодом соединен с отрицательным вьшодом диодного моста.

Блок управления включает в себя

фазосдБИгаюЩее устройство 20, подключенное выходом к распределителю 21 управляющих импульсов для силовых тиристоров , Общий выход распределителя соединен с одним из входов логической части 22, второй вход которой

подключен к выходу датчика 23 напряжения тока нагрузки.

На фиг.2 приняты следующие обозначения: и, i - напряжение и ток к-го элемента схемы; , U - Uvi4 у1й управляющие импульсы для тиристоров 1-6, 12 - 14, 17 и 18 соответственно.

Преобразователь работает следующи образом,

Работу устройства рас -.мотрим на примера управления преобразователем по способу двухкратного включения каждого тиристора на период сетевого напряжения. Согласно данному спо- собу одно включение тиристора на периоде происходит с искусственной коммутацией (ИК), а другое включение целесообразно производить с естественной коммутацией (ЕК). Для иллюст- рации служат временные диаграммы на фиг.2, которые представлены для случаев положительных (фиг.2 а) и отрицательных (фиг.26) значений вьтрям- ленного напряжения и тока. При этом полагается, что при положительном направлении тока в работе находятся тиристоры катодной группы 1, 3 и 5, а при отрицательном направлении тока - тиристоры анодной группы 2,4 и 6.

Алгоритм подачи управляющих импульсов на силовые тиристоры при положительном токе следующий: тиристор 1(4) - ИК - тиристор 5(2) ЕК - тирис тор 3(6) ИК - тиристор 1(4) ЕК - тиристор 5(2) - Ж - тиристор 3(6) ЕК- тиристор 1(4). Здесь номера, указанные в скобках, соответствуют тиристорам на проводящей ток группы. Дан- алгоритм обеспечивается работой распределителя 21 импульсов, датчика 23 направления тока и логической частью 22.

Пусть на виекоммутационном HHtep- вале ток нагрузки протекает по цепи: тиристор 1, дроссель 10, цепь 9 и трансформатор 7. Конденсатор 16 на предществующем интервале коммутации был бы подключен к вторичной обмотке трансформатора с помощью диодного моста 8 и коммутирующих тиристоров 14, 18 и потому заряжен до уровня, превьшающего амплитуду междуфазного напряжения с полярностью, указанной без скобок. При этом все диоды и тиристоры устройства искусственной коммутации оказьшаются запертыми. В начале искусственной коммутации тока из фазы с тиристором 1 в фазу, с тиристором 5 с помощью блока 21 производится снятие импульсов управления

с тиристоров 1,4 и подача импульсов на тиристоры 5,2. Одновременно с этим блок 22 обеспечивает подачу управляющих импульсов на коммутирующие тиристоры 12 и 17, За этим следует вспомогательный перезаряд конденсатора 16 по цепи: конденсатор 16 тиристор 12, дроссель 10, тиристор 17. К началу обратного колебательного перезаряда конденсатора по команде датчика 23 блоком 22 будет подан управляющий импульс на тиристор

14,Тогда обратный рабочий перезаряд конденсатора будет происходить по двум параллельным контурам: конденсатор 16, диод 19, дроссель 10, диод

15,а также конденсатор 16, диод 19, дроссель 10, тиристор 1, диод моста 8, тиристор 14.

В момент, когда прямой ток тиристора 1 сравнивается с обратным током перезаряда конденсатора, тиристор 1 будет выключен и к нему так же, как и к тиристорам 12 и 17 до конца перезаряда будет прикладываться обратное восстанавливающее напряжение. После выключения тиристора 1 ток вы-, ходящей из работы фазы замыкается по цепи: диод моста 8, тиристор 14, конденсатор 16, диод 19, цепь нагрузки 9, трансформатор 7,

Под воздействием напряжения на конденсаторе ток нагрузки начнет переходить в цепь встуцающей в работу фазы с элементами: цепь нагрузки 9, трансформатор 7, тиристор 5, дроссель 10.

Коммутация заверщится, когда ток выходящей из работы фазы снизится до нуля. После вьщержки времени, не- обходимой для надежного запирания выключеншлх тиристоров, могут быть . поданы импульсы управления на тиристоры 14 и 18. При этом будет обеспечена возможность доразряда коммутирующего конденсатора вновь до начального уровня, и устройство искусственной коммутации вернется в исходное состояние.

Во время коммутации не исключена возможность кратковременного перекрытия в работе двух силовых тирис- торов коммутирующих фаз находящихся в разных группах. На рассмотренном

51251

интервале коммутации это может вызвать протекание тока из фазы с боль- .шим напряжением, тиристор , дроссели 10 и 11, тиристор 2, 8 фазу с меньшим напряжением. Однако развитию 5 этого тока в предложенной схеме препятствует индуктивность дросселей 10 и 11.

Если ток нагрузки на последующем внекоммутационном интервале изменит знак, как это показано на фиг.2 пунктирной кривой ig , он будет иметь возможность замыкаться по цепи: цепь нагрузки 9, дроссель II, тиристор 2, трансформатор 7,

В дальнейшем протекание искусственных коммутаций в катодной группе тиристоров будет происходить аналогично. В свою очередь естественные коммутации будут происходить так же, как и в обычных схемах тиристорных выпрямителей.

Регулирование и реверс преобразователя могут быть обеспечены путем изменения фазы управляющих импульсов с помощью блока 20.

Работу преобразователя при отрицательных значениях вьтрямленного напряжения и ток-а и.плюстрируют диаграммы на фиг.26. Алгоритм подачи управляющих импульсов на силовые тиристоры в данном случае будут следующим тиристор 4(1) ЕК- тиристор 2(5) - ИК - тиристор 6(3) ЕК - тиристор 4(1 ИК - тиристор 2(5) - ЕК - тиристор 6(3) ИК - тиристор 4(1)- Изменится также алгоритм управления коммутирующими тиристорами с помощью блока 22. Пусть на внекоммутационном интерва-

ле ток нагрузки протекает по цепи; цепь нагрузки 9, дроссель 1), тиристор 2, трансформатор 7, При этом полярность начального напряжения на конденсаторе так же, как и в рассмот реном примере, указана без скобок. В начале искусственной коммутации тока из фазы с тиристором 2 в фазу с тиристором 6 с помощью блока 21 производится снятие импульсов управления с тиристоров 2,5 и подача импульсов на тиристоры 6,3. Одновременно с этим блок 22 обеспечит подачу управляющих импульсов на коммутирующие тиристоры 12 и 17, За этим следует вспомогательный перезаряд конденсато ра 16 по цепи: конденсатор 16, тиристор 12, дроссель 10, тиристор 17. К началу обратного переразяда по ко

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

2626

манде датчика 23 блоком 22 будут поданы управляющие импульсы на тиристоры 13 и 18. При этом обратный рабочий перезаряд конденсатора будет Происходить по двум параллельньм контурам: конденсатор 16, диод 19, дроссель 10, диод 15, а также конденсатор 16, тиристор 18, диод моста 8, тиристор 2, дроссель II, тиристор 13. В момент, когда прямой ток тиристора 2 сравняется с обратным током перезаряда конденсатора, тиристор 2 бу- Дет выключен и к нему так же, как и к тиристорам 12 и 17 до конца перезаряда будет прикладьшаться обратное восстанавливающее напряжение. После выключения тиристора 2 ток выходящей из работы фазы замыкается по цепи: цепь нагрузки 9, тиристор 13, кон- денсатор 16, тиристор 18, диод моста 8, трансформатор 7. Под воздействием напряжения на конденсаторе, полярность которого к этому моменту будет опять указанной без скобок, ток нагрузки начнет переходить в цепь вступающей в работу фазы с элементами: цепь нагрузки 9, дроссель II, тиристор 6, трансформатор 7.

Коммутация завершится, когда ток выходящей из работы фазы снизится до нуля. После выдержки времени, необходимой для надежного запирания .выключенных тиристоров, включаются тиристоры 14 и 18, после чего конденсатор будет дозаряжен вновь до начального уровня, а устройство искусственной коммутации вернется в исходное состояние.

При этом возможность кратковременного перекрытия в работе тиристоров 2 и 3 не приведет к развитию значительного тока в уравнительном контуре благодаря наличию дросселей 10 и П.

Если на последующем внекоммутационном интервале ток нагрузки изменит знак, для его протекания может служить цепь: цепь нагрузки 9, трансформатор 7, тиристор 3, дроссель 10. В дальнейшем искусственные коммута;- ции в анодной грзгапе силовых тиристоров будут происходить аналогично. Протекание же естественных коммутаций будет осуществляться, как и в обычных схемах тиристорных выпрямителей.

Предложенное техническое решение обеспечивает повышение надежнсэсти

двухкомплектного реверсивного преобразователя без существенного усложнения его силовой части и цепей управления. Это достигается путем расширения функциональных возможностей элементов силовой схемы, а именно благодаря тому, что дроссели 10 и 11 совмещают функции токоограничивающих и коммутирующих элементов.

Формула изобретения

Тиристорный реверсивный преобразователь с искусственной коммутацией, содержащий трехфазные катодную и анодную группы силовых тиристоров, трехфазный диодный мост, устройство искусственной коммутации,включающее конденсатор, два дросселя и четыре

коммутирующих тиристора, блок управления тиристорами и цепь нагрузки, причем выводы переменного тока указанных групп тиристоров и диодного моста соединены с входными вьшодами для подключения фаз источника питающего напряжения, отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности, в устройство искусственной коммутации дополнительно введены пятый коммутирующий тиристор и два разделительных диода, причем дроссели соединены в последовательную цепь, включенную между выводами постоянно- го тока тиристорных групп, к общей точке соединения дросселей через первые два встречно-параллельно соединенных коммутирующих тиристора- подключены катодами третий коммутирующий тиристор, анодами соединенный с положительным выводом диодного моста, первый разделительный диод, анодом соединенный с вьшодом постоянного тока катодной, группы силовых тиристоров, один вьшод коммутирующего конденсатора, другим выводом соединенного с разноименными выводами четвертого и пятого коммутирующих тиристоров и анодом второго разделительного

диода, катодом подключенного к общей точке соединения дросселей, четвертый коммутирующий тиристор анодом соединен с анодом первого разделительного диода, пятый коммутирующий

тиристор катодом соединен с отрица- тельным выводом диодного моста, а цепь нагрузки включена между общей. точкой соединения дросселей и нулев ым входным вьшодом.

Изобретейие относится к электротехнике и может быть использовано в реверсивных преобразователях с искусственной коммутацией. Цель изобретения повышение надежности. Ти- ристорный реверсивный преобразователь с искусственной коммутацией содержит встречно-параллельно соединенные группы силовых транзисторов 1-6. Тиристоры 1,3 и 5, образуют каг тодную группу, а тиристоры 2,4 и 6 - анодную группу. Трехфазный диодный мост 8 и группы силовых тиристоров 1-6 через согласующий трансформатор «) т .12 .0 .А. 17 re to СЛ ./ г -j 4 .5 .6 Ю О) to 2ff

.2

Редактор М. Бандура

Составитель Л. Устинкина

Техред О.Гортвай Корректор А. Обручар

Заказ 4423/55Тираж 631Подписное

ВНИНПИ 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