Способ управления многофазным выпрямителем Советский патент 1986 года по МПК H02M7/04 

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для использования в многофазных выпрямителях, в частности в выпрямителях машин для контактной электросварки постоянным током.

Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей.

На фиг. 1 и 2 показаны схемы многофазных выпрямителей, реализующих способ; на фиг, 3 - формы выпрямленных напряжений в этих схемах; на фиг. 4 и 5 - формы первичных напряжений и характер изменения магнитной индукции в стержнях сердечников трансформаторов рассматриваемых схем;- на фиг. 6 - схема, реализующая способ управле 1ия благодаря принудительной коммутации тиристоров.

7Для трехпульсовой схемы выпрямления (фиг. 1а) форма вьшрямленного напряжения и дана на фиг. .За, а для шестипульсовой схемы (фиг. 1(5) напряжение и показано на фиг. 35. Такое выпрямленное напряжение , и для шестипульсовой схемы (фиг. 3). Кривы выпрямленного напряжения построены при .допущении, что характер коммутации тиристоров мгновенный.

Известный способ фазового управления многофазным вьтрямителем с первичной стороны трансформатора можно рассмотреть на примере работы одной фазы любой из схем в течение полупериода питающего напряжения. Для этого берут в калсдой из рассматриваемые схем по одному тиристору, например один из тиристоров 1-3 (фиг. 2). Допустим, что момент времени Ц (фиг.З соответствует моменту полнофазного включения выбранных тиристоров. Фактическое включение этих тиристоров производят в момент времени Ц. В этот момент в тиристорах появляются намагничивающие и нагрузочные составляюаще первичных токов. В момент времени t. , когда в схемах включают очередные тиристоры, нагрузочные составляющие в выбранных тиристорах исчезают, однако питающее напряжение остается приложенным к этим тиристорам в проводящем направлении до момента времени t, , когда питающее напряжение изменяет направление. В связи с этим до момента времени Ц по выбранным тиристорам продолжают протекать намагничивающие составляющие первичных токов. Таким образом, для известного способа фазового управления интервалвремени tj-t является интервалом, в течение которого происходит бесполезное намагничивание сердечника фазы трансформатора без передачи энергии во вторичную обмотку соответствующей фазы. Изменением величины интервала времени т.е. изменением угла управления « , ведут регулирование выпрямленного напряжения.

При предлагаемом способе управления многофазным выпрямителем с первичной стороны трансформатора выключение тиристоров производят при исчезновении нагрузочных составляющих, т.е. в момент времени tj, что позволяет избежать бесполезного намагничивания сердечников трансформаторов .

Для первичного контура каждой фазы трансформатора справедливо уравнение

,

(1)

В

где В - магнитная индукция в стержне сердечника трансформатора; число витков первичной обмотW ки одной фазы;

тг - площадь сечения стержня фазы трансформатора;

Ui первичное напряжение фазы; t время. В дальнейшем для удобства вычис„ 1 1

лении принимаем 1 для всех схем w.r

а амплитуду синусоидального напряжения считаем равной единице.

Площадь сечения стержней трансформатора при заданном числе витков первичной обмотки определяется максимальным значением первичного напряжения, которое имеет место пр полнофазном включении тиристоров. На фиг. 4а для этого режима показана форма первичного напряжения U. одной фазы а трехпульсовой схеме (фиг. Id) при осуществлении известного способа фазового управления, а на фиг. 4(5 то же, при управлении, по предлагаемому способу. На фиг. 46 показано напряжение Ui в шестипульсовой схеме (фиг. 15) при полиофазном включении тиристоров для известного способа фазового управления, а на фиг. 4г то же, для предлагаемого способа. На фиг. 5а дана форма напряжения и. в схеме (фиг. 2) при полкофаэном включении тиристоров для известного способа фазового управления, а на фиг. 5(5 - то же, для предлагаемого способа. На фиг. 4 и 5 в соответствии с выражением (1) построены также кривые изменения индукции В в стержнях трансформаторов всех рассматривае.мых схем при управлении известным и предлагаемым способами с указанием максимальных значений индукции. После выключения тиристоров намагничивающие составляющие в первич ных обмотках трансформаторов быстро спадают до нуля, через резисторы, шунтирующие первичные обмотки. При использовании тиристоров, включение которых производится пода чей управляющих импульсов на управл ющие электроды, а выключение - приложением напряжения в непроводящем направлении, осуществление способа возможно благодаря применению прину дительной коммутации тиристоров (фиг. 6). Работу узлов принудительной комм тации можно рассмотреть на примере процессов выключения тиристоров одной фазы. Допустим, что в определенный момент времени включен тиристор 1. В этом случае включением тирй.сторов 4 и 5 коммутирующий когзденсатор 6 заряжается от источника 7 постоянно го напряжения до напряжения U (полярность показана на фиг. 6 без ско бок). После исчезновения нагрузочно составляющей тиристор 1 должен быть выключен. Это осуществляется включением тиристоров 8 и 9. При этом происходит колебатальный перезаряд конденсатора 6 через тиристоры 8 и и индуктивность 10, а к тиристору 1 прикладывается напряжение в непрово дящем направлении, что ведет к выключению этого тиристора (полярност напряжения на конденсаторе 6 после перезаряда показана на фиг. 6 в ско ках) . Напряжение такой полярности является запирающим для тиристоров 8 и 9, поэтому после окончания пере заряда конденсатора 6 эти тиристоры выключаются. Затем включаются тирис торы 11 и 12, и конденсатор 6 дозар жается до напряжения U,( источника 7 после чего узел коммутации готов к выключению тиристора 9. Для выключения этого тиристора включаются тиристоры 1 и 13, что приводит к обратному перезаряду конденсатора 6 по этим тиристорам и индуктивности 10. При этом тиристор 9 выключается напряжением, приложенным в непроводящем направлении, а после окончания перезаряда тиристоры 1 и 13 выключаются напряжением конденсатора 6 (полярность показана на фиг. 6 без скобок). Включением тиристоров 4 и 5 конденсатор 6 дозаряжается до напряжения и, после чего узел коммутации готов к выключению тиристора 1. Таким образом, описанный узел коммутации может осуществлять последовательные выключения тиристоров одной фазы выпрямителя, что позволяет осуществлять предлагаемый способ управления при использовании в каждой фазе такого узла коммутации. При предлагаемом способе требуется выключение небольшой по величине намагничивающей составляющей первичного тока, поэтому мощность каждого узла принудительной коммутации сравнительно невелика. Способ управления многофазным выпрямителем с первичной стороны трансформатора имеет следующие преимущества. Ликвидация интервалов бесполезного намагничивания сердечника трансформатора позволяет уменьшить площадь сечения стержней сердечника, что приводит к уменьшению массы и габаритов трансформатора в выпрямителе, использующем предлагаемый способ управления. При уменьшении площади сечен1ш сердечника происходит уменьшение расхода материалов на изготовление трансформатора, поэтому снижается его стоимость. Формула изобретения Способ управления многофазным выпрямителем, содержащим трансформатор, вторичные обмотки которого совместно с преобразовательными элементами образуют нулевую схему выпрямления, а первичные обмотки . соединены в треугольник и своими началами через регулирующие элементы с узлами коммутации подключены к соответствующим входным выводам, при котором регулирование вьтрямленного напряжения производят изменением временен задержки на включение регулирующих элементов по отношению к моментам их полнофазного включения, отличающийся тем что, С целью улучшения массогабаритных показателей, регулирующие элементы выключают в моменты исчезновения нагрузочной составляющей первичного тока, протекающего по этим регулирующим элементам.

tiii

/

i t

В

5G

fdff О W

,5L