Способ управления трехфазным тиристорным преобразовательным устройством Советский патент 1986 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике, в частности к способам управления тиристорным преобразовательным устройством (ГГУ), выполненным на основе мостовой схемы и служащим для преобразования постоянного тока в переменный ток заданной частоты или наоборот,, Предлагаемый способ может быть использован для управления инверторами, работающими в качестве источника гарантированного питания потребителей переменного тока в автономной энергосистеме, или может быть использован для питания регулируемого электропривода переменного тока.

Целью изобретения является улучшение массогабаритньгх показателей инвертора и повышение его КПД

На фиг. 1 приведена схема 1ТУ, в которой использован предлагаемый способ управленияJ на фиг. 2 - кривые, иллюстрирующие загрузку его элементовJ на фиг. 3 - диаграмма импульсов для управления одноименных с ними вентил-ями инвертора по фиг. 1j на фиг. 4 - фрагмент принципиальной схемы системы управления ПУ, управ,ляемого по предлагаемому способу, отличающий его от системы управления известного стгособа.

На фиг, 1-4 обозначены;1-6 - основные вентили, 7 и 8 - групповые коммутирующие вентили, 9 - источник коммутирующего напряжения - коммутирующий конденсатор, 10 - дроссель (он может быть без магнитопровода), - индивидуальные коммутирующие вентили, 17 и 18 - дроссели для перезаряда коммутирующего конденсатора,

19- напряжение источника питания,

20- нагрузка, 21-26 - обратные управляемые вентили, 27 и 28 - ток основных вентилей при нагрузке с отстающим углом vp , соответственно равном 45 и 75 зл. град., 29 и 30 - ток индивидуальных коммутирующих вентилей при йазванных выше условиях, 31 ток обратных управляемых вентилей, 32-34 - потенциальные диаграммы фаз А,В,С относительно, потенциала средней точки источника питания, принятого за нулевой потенциал 35 - ток фазы В, 36 - ток фазы А, 37 линейное напряжение , , 38 - элементы И, 39йлементы Р1ЛИ, 40 - одновибраторы (формирователи длительности импульсов управления), 4-1 - элементы задержки, 42 - датчик напряжения коммутирующего конденсатора, 43 - часть системы управления, идентичная системе при известном способе. (Применение дросселей 17 и 18 и датчика 42 напряжения необязательно). Индексы при сигналах управления U-, где i 1-26 на фиг. 3 соответствуют номерам элементов на фиг, 1.

Способ осуществляется следующим образом.

Пусть Ш по фиг. 1 преобразует постоянное напряжение в переменное и пусть cos трехфазной нагрузки меньще критического для этого инвертора, например, созц) 0,25, Пусть установится стационарный периодический процесс и ток проводят вентили 1,2,11 и 16. В момент tg подают отпирающие импульсы на вентили 7, 1 и 26. Конденсатор 9 оказывается подключенным к вентилю 1 и запирает его Формирование отпирающих импульсов упомянутых вентилей производится элементами 38-40 (фиг. 4). Для стабилизации времени перезаряда конденсатора 9 при малой загрузке ПУ спустя время задержки лс, формируемое элементом 41, подают отпирающий импульс на вентиль 24. К моменту перезаряда конденсатора 9 до напряжения равного или большего напряжения источника 19 питания с помощью элементов 39 и 40 подают отпирающие импульсы на вентили 12 и 25, (Упомянутыеотпирающие импульсы могут быть поданы заблаговременно, например, спустя время Д t tij от момента to , так как пока напряжение конденсатора 9 не превысит напряжение источника 19 питания на величину падения напряжения на этих вентилях они не включатся) , С момента включения вентилей 12 и 25 по цепи вентилей 11 и.12 начинает протекать ток i if., а по цепи вентилей 25 и 26 - ток ig,, Последний замыкается через цепь источника питания, протекая навстречу его напряжению. К этому моменту может быть подан дежурный отпирающий импульс не только на вентиль 3, противофазный ранее запертому вентилю 6, но и на вентиль 4. В момент t, ток ij, спадает до нуля и меняет направление. Вентили 25 и 26 обесточиваются и запираются. Теперь ток проводят вентили 2,3,11 и 12. (Во время работы вентиля 25 на вентиле 2 оставался дежурный отпирающий нмпульс). В момент tj, когда подходит врем запирать вентиль 2, подают отпирающие импульсы на вентили 8, 12 и 21. Вентили 2 и 11 запираются напряжением коммутирующего конденсатора 9. (Спустя время задержки, как и в пре дыдущем случае, подают отпирающий импульс на вентиль 25, что обеспечи вает перезаряд конденсатора 9 независимо от тока нагрузки 20), При пе резаряде конденсатора до напряжения равного или большего напряжения источника питания, подают отпирающие импульсы на вентили 13 и 26. (Макси мальное напряжение конденсатора кон тролируется датчиком 42 напряжения) Ток ic замыкается по цепи вентилей 12 и 13 и разгружает вентиль 3. Избыток реактивной энергии нагрузки от дается в цепь источника питания по цепи вентилей 21 и 26. Вентили 3 и 4 находятся в дежурном режиме, поэтому как только ток 1д спадает до нуля он меняет направление. Одновременно обесточиваются и запираются обратные вентили 21 и 26. Теперь ток проводят вентили 3, 4, 11 и 12. Дальнейшая работа происходит аналогично рассмот ренному. В отличие от известного способа,при котором обратные управляемые вентили проводят ток нагрузки сразу после запирания основного вентиля своей фазы, при предлагаемом способе обратные вентили проводят этот ток спустя шестую часть периода выходной частоты - 31. Благодаря этому и обес печивается выравнивание различных групп вентилей (1-6 и 11-16). Чем больше угол , тем больше время, в течение которого проводят ток обратные вентипи 21-26. Прилр 90эл.градПУ работает как компенсатор реактивной мощности потребителей энергии се ти переменного тока. 90 эл. гра ПУ работает как выпрямитель, а его входной ток меняет знак. Порядок подачи отпиракяцих импульсов на вентили во всех случаях остается без изме нений. Введение задержки (элемент 41), смещающей момент подачи отпирающего импульса на обратный вентиль, шунтирующий запираемый основной вентиль, относительно момента, подачи импульса на индивидуальный коммутирующий вентиль, обеспечивает максимальное использование энергии коммутирукнцего конденсатора. Подачей отпирающего импульса на обратный вентиль, служащий для проведения реактивного тока нагрузки ранее ском {утированнрго основного вентиля, предотвращают образование короткого замыкания по цепи индивидуальных коммутирующих вентилей, связывающих в общую цепь выводы двух разных фаз ПУ. Благодаря этому снято ограничение на величину нагрузки (возможна работа на нагрузку (cos(0,55) и обеспечено управление величиной напряжения перезаряда коммутирующего конденсатора (42). Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа управления по сравнению с известным заключается в более эффективном использовании вентилей (более равномерной их загрузке), более рациональном использовании коммут1фующего конденсатора, ток и напряжение которого теперь управляются. В конечном счете это приводит к повьшгению КПД ПУ и к улучшению его массогабаритньгх показателей. Предлагаемый способ управления ПУ в большой области изменения угла выравнивает загрузку основных и коммутирующих вентилей. При 60° эти вентили загружены одинаково. При работе ПУ только в режиме инвертирования вентили 21-26 загружены меньше других вентилей. При работе ПУ в режиме обратимого источника питания их загрузка оказьшается близкой к загрузке остальных вентилей. Коммутационные потери при предлагаемом способе минимальны, поскольку при номинальном токе нагрузки и при перегрузке ПУ перезаряд конденсатора производится только током нагрузки. Время коммутации достаточно стабильно, так как при запирании вентиля, спустя время задержки, равное или большее времени, предоставляемого для восстановления вентильной прочности этого вентиля отпирают шунтирующий его обратньй венти.пь. Управление напряжением перезаряда конденсатора позволяет сочетать низкие коммутационные потери и высокую перегрузочную способность иУ. р е т е н и я Формула 1. Способ управления трехфазным тиристорным преобразовательным устройством, содержащим основные управляемые вентнпи, соединенные по мостовой схеме, индивидуальные и групповые коммутирукщие вентили, групповой источник коммутирующего напряжения и обратные управляемые вентили, включающий в себя операцию по запира нию очередного основного вентиля путем включения его индивидуального, соответствующего группового коммутирукяцего вентиля и двух обратных управляемых вентилей,- отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и повьшения КПД, подают отпирающие им126 пульсы на индивидуальный коммутирующий вентиль следующего по порядку отключения основного вентиля, нй обратный управляемый вентиль смежной фазы, противофазный вентилю, запертому при предьодущей коммутации, и на обратньй управляемый вентиль, щунтирующий следуюпий по порядку отключения основной вентиль другой смежной фазы. 2. Способ поп.1,отличающ и и с я тем, что формируют интервал задержки, равный или меньший времени, представляемого для восстановления вентильной прочности запираемого основного вентиля, после чего подают отпирающий импульс на п1унтирующий его обратный вентиль.

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике, позволяет улучшить массогабаритные показатели трехфазного тиристорного преобразовательного устройства (ПУ) и повысить его КПД. Предлагаемый способ управления ПУ включает такие операции, как запирание очередного основного вентиля путем включения его индивидуального, соответствукадего группового коммутирукщего вентиля и двух обратных управляемых вентилей. Эти операции осуществляются подачей отпирающего импульса на индивидуальный коммутирующий вентиль следующего по порядку отключения основного вентиля, на обратный управляемый вентиль смежной фазы, противофазный вентилю, запертому при предыдущей коммутации, и на обратный упQ равляемый вентиль, шунтирующий сле дующий по порядку отключения основКЛ ной вентиль другой смежной фазы. Кроме того, в нем формируют, интервал задержки, равный или меньший времени, предоставляемого для восста- новления вентильной прочности запираемого основного вентиля, после чеto го подают отпирающий импульс на шунО5 тирующий его обратный вентиль. 1 з.п. KD ф-лы, 4 ил. а О5 CD

ff ff tf tj

Фиг. г

tf,t.

Л

:3й

ФигЛ