Устройство принудительной коммутации тиристоров Советский патент 1986 года по МПК H02M1/08 H02M5/27 

Изобретение относится к преобраовательной технике и может быть спользовано для принудительной комryтaции тиристоров в регулируемых ыпрямителях и инверторах, а также тяговых приводах электровозов переменного тока с асинхронныгш двигателями, и является усовершенствованием известного устройства по авт. св. № 1171935.

Целью изобретения является повышение надежности путем снижения коммутационных перенапряжений.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема предпагаемого устройства принудительной коммутации тиристоров преобразователя; на фиг.2 - диаграммы импульсов управления, поясняющие работу устройства а также кривые импульсов тока и напряягения на коммутирующих конденсаторах; на фиг.З - функциональная схема одного из возможных вариантов формирователя сигналов управления.

Устройство принудительной коммутации тиристоров преобразователя подключено к общим шинам,, соединяющим тиристорный преобразователь 1 с источником 2 питания, и содержит однофазный мост коммутирующих тиристоров 3 - 6, два зарядных тиристора 7 и 8, разделительный диод 9, однофазньгй мост обратных диодов 10 - 13, две коммутирующие LC-цепи 14 - 17, коммутирующий трансформатор с двумя первичными обмотками 18 и 19 и с двумя вторичными обмотками 20 и 21, разрядные диоды 22 и 23, возвратные диодь 24 и 25, анодную и катодаую группы распределительных тиристоров 26 и 27, формирователь 28 сигналов управления, дополнительный тиристор 29.

Аноды тиристора и 7 и катоды диодов 10,12, 22 и 25 подключены к положительной шине источника 2 питания. Катоды тиристоров 4, 6 и 8 и аноды диодов 11, 13, 23 и 24 подключены к отрицательной шине источника

2питания. Одни концы LC-цепей 14 17 присоединены в диагонали пе:ременного тока однофазного тиристорного

3- 6 и однофазного диодного мостов 10 - 13, другие концы соединяются между собой через разделительньм диод 9. Анод диода 9 соединяется с катодом первого зарядного тиристора 7, катод диода 9 соединяется с

диода 8. Две первичные обмотки 18 и 19 коммутирующего трансформатора соединяются согласно последовательно с двумя вторичными обмотками 20 и 21. Выводы первичных обмоток 18 и 19 присоединяются к аноду и катоду диода 9. Общие точки соединения обмоток 18,20 и 19,21 присоединяются к аноду и катоду разрядных диодов 22 и 23. Концы вторичных обмоток 20 и 21 пpиcoeдиняюtcя к катоду и аноду возвратных диодов 24 и 25. Катоды распределительных тиристоров анодной группы 26 присоединяются к зажимам тиристорного преобразователя 1, аноды - к катоду разделительного диода 9. Анод15) распределительных тиристоров катодной группы 27 присоединяются к з.ажимам тиристорного преобразователя 1, катоды - к аноду разделительного 9, Вмкоды формирователя 28 сигналов управления подсоединяются к управляющим злектродам тиристоров 3 - 9. Общие точки соединения конденсаторов и реакторов коммутирующих LC-цепей 14,15 и 16,17 соединяются между собой через тиристор 29.

Устройство работает следующим образом.

Предположим, что в начальный момент времени конденсаторы LC-цепей 15 и 17 заряжены напряжением, поляр-ность которого указана на фиг.. 5 Согласно диаграмме управления моментами включения тиристоров 1,6,29 (фиг,2) в момент времени t включаетсй тиристор 3. Конденсатор 15 начинает перезаряжаться по цепи: 15, 9f18,22,3,4 и 15„ Напряжение первичной обмотки 18 коммутирующего трансформатора через один из распределительных тиристоров группы 26 прикла1дывается к запираемому тирис5 тору преобразователя 1 в обратном направлении,

В момент времени t включается коммутирующий тиристор 5 и коммутирунлций конденсатор 17 начинает пере0 заряжаться по цепи: 17,18,22,5, 16 и 17, На интервале времени t (фиг.З) ток в LC-цепи 14 и 15 спадает а в LC-цепи 16 и 17 нарастает до. значения тока нагрузки. Таким 5 образом, ток нагрузки переводится из LC-цепи 14 и 15 в LC-цепь 16 и 17. Во вторичных обмотках коммутирующего трансформатора 20 и .21 наводятся

3

ЭДС взаимоиндукции, токи которых замыкаются по цепям: обмотка 20,22; источник питания 2,24; обмотка 20; обмотка 2 1,25; источник питания 2,23; обмотка 21, В момент времени t, заканчивается перезаряд конденсатора 15, тиристор 3 запирается, а ток нагрузки полностью переводится из первой LC-цепи во вторую LC-цепь 16 и 17. В момент времени t4 ток конденсатора 17 становится меньше тока нагрузки, открывается тиристор 29 и энергия, запасенная током нагрузки в коммутирующем реакторе, заканчивается в коммутируюпще конденсторы 15 и 17. Таким образом, на интервале времени t, - t напряжедасе на коммутирующих-, конденсаторах 15 и 17 становится выше напряжения источника питания (и). В момент времени tj перезаряд конденсатора 17 заканчивается и тиристор 5 запирается.

Из диаграм 4ы напряжения коммутирукшщх конденсаторов (фиг.З) видно что в процессе коммутации напряжение на коммутирующих конденсаторах стало выше напряжения источника питания. Поэтому на интервале времени t J - t избыточная энергия конденсаторов выводится в источник питания по цепям: конденсатор 15,14,10, 2,23,19; конденсатор 15; конденсатор 17,16,12,2,23,18,9; конденсатор 17. Во вторичных обмотках коммутирующего трансформатора наводится ЭДС взаимоиндукции, токи которых замыкаются по цепям: обмотка 20,22, 2,24; обмотка 20; обмотка 21,25,2, 23; обмотка 21, Таким образом,часть избыточной энергии передается в источник питания через коммутирующий трансформатор, В момент времени tg напряжение на конденсаторах равняется напряжению источника 2 питания и .процесс коммутации заканчивается, В момент времени ty начинается очередная коммутация, но при этом меняется очередность включения LC-цепей. Включается тиристор 6 и начинается перезаряд конденсатора 17 по цепи: конденсатор 17,16,6,23,19,9,17,

Напряжение обмотки 19 прикладывается через распределительный тиристор группы 27 к запираемому тиристо.ру преобразователя 1 в обратном направлении. Далее тиристоры включаются согласно диаграмме управления и

75685. 4

процесс коммутации происходит аналогично ,

Система 28 формирования сигналов управления устройств принудительной 5 коммутации (фиг,3) состоит из регулятора 30 частоты и распределителя 31 импульсов управления, выполненного в виде двух каналов управления, на логических элементах. Каждый ка10 нал распределителя импульсов состоит ИЗ усилителей-формирователей 32 - 35, одновибраторов 36-38, логических элементов сравнения ИЛИ 39 - 41,

Выходы регулятора 30 соединяются 5 с входами усилителей-формирователей 32, выходы усилителей формирователей 32 в первом и втором канале управления соединяются с входами одновибраторов 36 -38. Выходы одновибра20 торов соединяются с входами усилителей-формирователей 33 - 35, Выходы усилителей-формирователей 32 - 35 подаются на входы логических элементов сравнения ИЛИ 39 - 41, С выходов 25 элементов логического сравнения и усилителя-формирователя 34 сигналы управления поступают на управляющие выводы тиристоров 3,5, 8 и 29 в первом канале управления и на управляю30 Щие выводы тиристоров .4,6,. 7 и 29 во втором канале управления.

Устройство фор; 1ирования сигналов управления согласно диаграмме импуль-,

5 сов управления (фиг.З) по первому и второму каналам работает следующим образом. На вход регулятора 30 частоты подается сигнал задания по выходной частоте Ug, С выхода 30 фор0 мируются два сигнала + U и - U, Согласно диагра1-1мам управляющих импульсов (фиг.З) по заднему фронту сигнала + Ид формирователь 32 импульсов формирует импульс, который посту5 пает на входы 36 - 39, Одновибраторы по переднему фронту импульса 32 формируют импульсы различной длительности, равные интервалам времени

ti-ta Itg- По зад0 ним фронтам этих импульсов формирователи 33 - 35 импульсов формируют импульсы длительностью, равные сигналам управления, которые поступают на входы логических элементов срав5 нения и с их выходов на управляющие выводы тиристоров. По второму каналу управления устройство работает аналогично.

Формула иэоб.ретения

Устройство принудительной коммутации тиристоров преобразователя по авт.св. № 1171935, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения комYJ tS ve

VJ V0

vtt

мутационных перенапряжений, в него введен дополнительный тиристор, подсоединенный катодом и анодом к соответствующим общим точкам конденса5 торов и реакторов коммутирующих LC-цепей.

л

TV Ti

TX

f

/

m

-7

W 111

tf a

tt

ILL.

ii

-JUL

tl3

t г

Изобретение относится к преобразовательной технике и является усовершенствованием изобретения .по а.с. 1171935. Целью являе;тся повышение надежности. Устройство содержит одно фазные мосты коммутирующих тиристоров 3-6 и обратных диодов 10-13. Зарядные тиристоры 7 и 8 соединены через разделительньй диод 9 и соединены с выводами переменного тока указанных мостой через коммутирующие LC-цепи 14и15и16и17. Между точками соединения конденсаторов и реакторов LC-цепей включен дополнительный тиристор 29. Первичные обмотки 18 и 19 коммутирукяцего тр-ра подключены к диоду 9, а другими выводами соединены с вторичными обмотками 20 и 21. Концы обмоток 20 и 21 соединены с возвратными диодами 24 и 25. Точки соединения обмоток 18,20 и 19,21 подключены к разрядным диодам 22 и 23. В момент времени, при котором ток конденсатора 17 стано(Л вится меньше тока нагрузки, открывается тиристор 29, и энергия, запасенная током нагрузки в коммутирующем реакторе, закачивается в коммутирующие конденсаторы 15 и 17. .3 ил.