Устройство принудительной коммутации тиристоров преобразователя Советский патент 1987 года по МПК H02M1/08 H02M5/27 

. Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для принудительной коммутации тиристоров в регулируемых выпрямителях и инверторах, а также в тяговых приводах электровозов переменного тока с асинхронными двигателями .

Целью изобретения является расширичных обмоток - к аноду и катоду возвратных диодов 25 и 26, Общие точки соединения обмоток подкЛ очены к выводам разрядных диодов 23 и 24. Зарядные тиристоры I5 и 16 подключены своими выводами к общей точке соединения разделительных диодов 17 и 18. Коммутирующие тиристоры 4 и 7 шунтированы встречно включенными об- рение области использования путем по-10 ратными диодами 27 и 28. вьшения частотных возможностей.Анодная группа распределительных

На фиг. 1 приведена принципиаль- тиристоров 29 подсоединена катодами ная схема устройства принудительной к соответствующим зажимам тиристор- коммутации; на фиг. 2 - диаграммы им- ного преобразователя 1, анодами к пульсов управления, поясняющие рабо- J5 катоду второго разделительного дио- ту устройства, а. также кривые импуль- да 8. Катодная группа распредели- сов токов и напряжения на коммутирую- тельных тиристоров 30 подсоединена щих конденсаторах; на фиг. 3 - функциональная схема одного из возможных вариантов формирователя сигналов управления и диаграмма напряжений, поясняющая его работу.

Устройство принудительной коммутации подключено к общим шинам, соединяющим тиристорный преобразователь 25 3-8,15,16,29 и 30. 1 с источником 2 питания, и содержит Предлагаемое устройство работает трехфазный мост коммутирующих тирис- едукщим образом, торов 3-8, три коммутирующие LC-цепи 9-14, состоящие из конденсаторов 10, 12 и 14 и дросселей 9,11 и 13, два зарядных тиристора 15 и 16, два разделительных диода 17 и 18 коммутирующий трансформатор с двумя первичными обмотками 19 и 20, двумя вторичными обмотками 21 и 22, два разрядных дио- 35 . - Конденсатор 10 начинает переда 23 и 24, два возвратных диода 25 . заряжаться по цепи: злементы 10,17, и 26, два обратных диода 27 и 28, две группы распределительных тиристоров 29 и 30, резистор 31, формирователь 32 сигналов управления. Аноды тирис- 40 пределительный тиристор анодной груп- торов 3,5,7 и 15 и катоды диодов 23, пы тиристоров 29 к запирающему тирис- 26 и 28 подключены к положительной тору преобразователя 1 в обратном пшне источника 2 питания, катоды ти- направлении, и ток нагрузки перево- ристоров 4,6,8 и 16 и аноды диодов дится из цепи силового тиристора пре- 24,25 и 27 - к отрицательной шине ис- 45 образователя I в коммутирующую LC- точника 2 питания.цепь 9 и 10.

Одни концы ЬС-цепей 9-14 подключены к выводам переменного тока моста

анодами к зажимам тиристорного преобразователя 1, катодами - к аноду 20 первого разделительного диода 17. К шинам источника 2 питания подключен резистор 31. Выходы формировате ли 32 сигналов управления подключены к управляющим электродам тиристоров

Предположим, что в начальный мо- 30 мент времени конденсаторы 10, 12 и 14 LC-цёпей заряжены полярностью напряжения, указанной на фиг. 1. Согласно диаграмме управления (фиг.2) в момент времени t включается тирис18,19,23,3,9 и 10. Напряжение первичной обмотки 19 коммутирующего трансформатора прикладывается через раскоммутирующих тиристоров 3-8, другие

В момент времени t включается коммутирующий тиристор 5, и ток нагрузки переводится из LC-цепи 9 и 10

концы - к аноду, катоду я общей точ- 50 LC-цепь И и 12. Ток конденсатора кё соединения согласно последователь- 12 замыкается по цепи: элементы 12, но включенным разделительным диодам 17 и 18. Две первичные обмотки 19 и 20 коммутирующего трансформатора включены согласно последовательно с 55 переводится в LC-цепь 13 и 14. Ток двумя вторичными обмотками 21 и 22. конденсатора 14 замыкается по цепи: Вьшоды первичных обмоток 19 и 20 под- элементы 14,19,23,7,13 и 14. На ин- соединены к аноду и катоду раздели- тервапе времени мгновенное зна тельных диодов 17 и 18, вьшоды вто-. ченуе тока конденсатора 14 становитг

18,19,23,5,11 и 12. В момент времени t,. включается коммутирующий тиристор 7, и ток нагрузки из LC-цепи 11 и 12

тиристоров 29 подсоединена катодами к соответствующим зажимам тиристор- ного преобразователя 1, анодами к 5 катоду второго разделительного дио- да 8. Катодная группа распредели- тельных тиристоров 30 подсоединена

5 3-8,15,16,29 и 30. Предлагаемое устройство работает едукщим образом, 35 . - Конденсатор 10 начинает перезаряжаться по цепи: злементы 10,17, 0 пределительный тиристор анодной груп- пы тиристоров 29 к запирающему тирис- тору преобразователя 1 в обратном направлении, и ток нагрузки перево- дится из цепи силового тиристора пре- 45 образователя I в коммутирующую LC- цепь 9 и 10.

анодами к зажимам тиристорного преобразователя 1, катодами - к аноду 0 первого разделительного диода 17. К шинам источника 2 питания подключен резистор 31. Выходы формировате ли 32 сигналов управления подключены к управляющим электродам тиристоров

3-8,15,16,29 и 30. Предлагаемое устройство работает едукщим образом, . - Конденсатор 10 начинает перезаряжаться по цепи: злементы 10,17, пределительный тиристор анодной груп- пы тиристоров 29 к запирающему тирис- тору преобразователя 1 в обратном направлении, и ток нагрузки перево- дится из цепи силового тиристора пре- образователя I в коммутирующую LC- цепь 9 и 10.

Предположим, что в начальный мо- мент времени конденсаторы 10, 12 и 14 LC-цёпей заряжены полярностью напряжения, указанной на фиг. 1. Согласно диаграмме управления (фиг.2) в момент времени t включается тирис3-8,15,16,29 и 30. Предлагаемое устройство работает едукщим образом, . - Конденсатор 10 начинает перезаряжаться по цепи: злементы 10,17, пределительный тиристор анодной груп- пы тиристоров 29 к запирающему тирис- тору преобразователя 1 в обратном направлении, и ток нагрузки перево- дится из цепи силового тиристора пре- образователя I в коммутирующую LC- цепь 9 и 10.

18,19,23,3,9 и 10. Напряжение первичной обмотки 19 коммутирующего трансформатора прикладывается через рас LC-цепь И и 12. Ток конденсатора 12 замыкается по цепи: элементы 12, переводится в LC-цепь 13 и 14. Ток конденсатора 14 замыкается по цепи: элементы 14,19,23,7,13 и 14. На ин- тервапе времени мгновенное зна ченуе тока конденсатора 14 становитг

18,19,23,5,11 и 12. В момент времени t,. включается коммутирующий тиристор 7, и ток нагрузки из LC-цепи 11 и 12

меньше тока нагрузки, и разрядныГ диод 23 запирается.

Энергия тока нагрузки и дросселя 13 передается в конденсатор 14 по цепи: элементы 13,14,29,1,7 и 13. Из кривых напря л.ний на коммутирующих конденсаторах видно, что за счет энергии, запасенной в коммутирующем реакторе на интервале времени t -t,. напряжение на конденсаторе 14 стано-- вится вьше напряжения источника питания и д. Тиристор 7 запирается разностью напряжений U Ug- момент времени tj начинается вывод избыточной энергии коммутирующего конденса- тора 14 в источник 2 питания по цепи: элементы 14,13,28,32,2,24,20,17, 18 и 14.

В момент времени t напряжение конденсатора 14 равно напряжению источника питания и, и процесс коммутации заканчивается. Из кривых напряжений коммутирующих конденсаторов и,д и и (фиг. 2) видно, что по окончании процесса коммутации напряжение на коммутирующих конденсаторах 10 и 12 ниже напряжения источника 2 питания. Поэтому на интервале времени t,-tg осуществляется дозаряд коммутирующих конденсаторов 10 и 12.

В момент времени t согласно фиг. 2 подаются управляющие импульсы на тиристоры 3,5 и 16, и конденсаторы 10 и 12 заряжаются по цепям: элементы 2,3,9,10,17,16,2 и 2,5,11,12,16,2. Таким образом, дозаряд конденсаторов 10 и 12 осуществляется во время перезаряда конденсатора 14 третьей LC- цепи.

В момент времени t начинается очередная коммутация. Включается тиристор 8 и конденсатор 14 перезаряжается по цепи: элементы 14,13,8,24,20 17,18 и 14. Напряжение обмотки 20 коммутирующего трансформатора через один из распределительных тиристоров 30 катодной группы прикладьшается к запирающему тиристору преобразователя 1 в обратном направлении. Ток нагрузки из коммутирующего тиристора преобразователя 1 переводится в LC- цепь 13 и 14. В момент времени t включается .коммутирующий тиристор 6 и ток нагрузки из LC-цепи 13 и 14 переводится в LC-цепь 11 и 12. Конденсатор 12 перезаряжается по цепи: элементы 12,11,6,24,20,17 и 12. В момент времени t,Q включается тиристор 4, и ток нагрузки переводится

10

J5

jC-цепи 1 1

4 12 в

20

25

, ,

30

35

40

45

50

55

и I/ в LC-цепь 9 и 10. Конденсатор 10 перезаряжается по цепи; элементы- 10,9,4,24,20 и 10. Энергия, запасенная током нагрузки в дросселе 9, переводится в конденсатор 10 по цепи: элементы 9,4,1,30, 10 и 9. Вывод энергии коммутирующего конденсатора 10 осуществляется на интервале времени t,,j -t по цепи: элементы 10,17-19,23,2,27,31,9 и 10.

В момент времени t.., осуществляется доразряд конденсаторов 12 и 14 по цепям: элементы 2,15,12,11,6,2 и 2,15,18,14,13,8,2. Таким образом, дозаряд конденсаторов 12 и 14 осуществляется на интервале времени перезаряда коммутирующего конденсатора 10. Осуществление дозаряда коммутирующих LC-цепей на интервале времени t -t позволяет сократить интер- Baj времени между коммутациями , на величину времени, равную длительности дозарядного импульса , и таким образом расширить функциональные возможности узла принудительной коммутации.

Формирователь 33 сигналов управления (фиг. 3) состоит из распределения импульсов управления, вьшолнен- ного в виде двух каналов управления на логических элементах. Каждый канал распределителя импульсов состоит из усилителей-формирователей 34- 39, одновибратор 40-42, логических элементов ИЛИ 43 и 44. В состав формирователя 33 также входит регуля.тор 45 частоты.Выходы регулятора 45 соединяются с входами усилителей-формирователей- 34 , выходы усилителей-формирователей 34 - с входами одновиб- раторов 40-42 и с входом логического элемента ИЛИ 43. Выходы одновиб- раторов 40-42 соединены с входами . усилителей-формирователей 37-39. Выход усилителя 37 соединяется с входом элемента ИЛИ 44 логического сравнения . С выходов усилителей-формирова- . телей 35 и 36 и логических элементов ИЛИ 43 и 44 сигналы управления подаются на тиристоры 3,5,7 и 16 в первом канале управления и на тиристоры 4,6,8 и 15 во втором канале управления .

Устройство формирования сигналов управления согласно диаграмме напря- жений (фиг. 3) работает следующим образом.

На вход регулятора 45 частоты подается сигнал Uf задания по выходной

частоте. С выхода регулятора 45 частоты формируются два сигнала: +идИ -и.д. Согласно диаграмме напряжений (фиг. 3) по заднему фронту сигналоб +ид формирователь 34 импульсов форми- рует импульс, поступающий на входы одновибраторов 40-42. Одновибраторы по переднему фронту импульса U ФорУ ч

мируют импульсы, равные по длитель

ности интервалам времени t.-t,.

3

t, -t,По задним фронтам этих импульсов формирователи 37-39 формируют импульсы, поступающие на формирователи 35 и 36 и логический элемент 44. По передним фронтам зтих импульсов формирователи 35 и 36 формируют импульсы управления, поступающие на входы тиристоров УПК.

Формула изобретения

Устройство принудительной коммутации тиристоров преобразователя, содержащее источник питания, к выходным шинам которого подключены соот- ветствующие вьшоды постоянного тока трехфазного моста коммутирующих тиристоров, два соответствующих тиристора которого шунтированы встречно включенными обратными диодами, соответствующие выводы двух зарядных тиристоров, соответствующие вьшоды двух возвратных диодов, соответст- 5 W

15

вующие выводы двух разрядных диодов, два согласно-последовательно включенных разделительных диода, три коммутирующие LC-цепи, подсоединенные одними выводами к вьшодам переменного тока трехфазного моста коммутирующих тиристоров, другими соответствующими выводами к аноду первого, к катоду второго и к общей точке соединения разделительных диодов, коммутирующий трансформатор, подсоединенный соответствующими вьшодами первичных обмоток к аноду первого и к катоду второго разделительных диодов, соответствующими выводами вторичных обмоток к анодам и катодам разрядных и возвратных диодов и к другим вьшодам первичных обмоток, анодную и катодную группы распределительных тиристоров, подсоединенных анодами к катоду второго разделительного диода, катодами-- к аноду первого разделительного диода и другими анодами и катодами - к соответствую- . щим выводам тиристорн рго преобразователя, формирователь сигналов управления, подсоединенный выходами к управляющим электродам коммутирующих и зарядных тиристоров, отличающееся тем, что, с целью расширения области использования путем по- вьшения частотных возможностей, другие вьшоды зарядных тиристоров подключены к общей точке соединения раз- 35 делительных диодов.

20

25

30

4J 1

OJ

3{

iOJ

1

Изобретение относится к преобразовательной технике. Целью является расширение области использования путем повышения частотных возможностей. Устройство содержит трехфазный мост коммутирующих тиристоров (КТ) 3-8. Выводы переменного тока моста КТ 3-8 соединены с LC-цепями 9-14,другие концы которых подключены к двум разделительным диодам (РД) 17,18. Последовательно соединенные зарядные тиристоры (ЗТ) 15, 16 общей точкой подключены к общей точке РД 17,18. При о.тпирании ЗТ 16 осуществляется доза- ряд конденсаторов LC-цепей 9-12 во . время перезаряда конденсатора третьей LC-цепи 13, 14. 3 ил. (Л со о ю оо х ISD Uf 33 It 3..S.ff,7,ff 15.16,29,30 РагА