Трехфазный управляемый преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1987 года по МПК H02M7/162 

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для использования в зависимых преобразователях (выпрямителях и ведо- мьк сетью инверторов ) с у:}7чшенными энергетическими и динамическими показателями, в частности для электроприводов постоянного тока.

Цель изобретения - упрощение и повьшение надежности.

На фиг.1 представлена электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг,2 - диаграммы, поясняющие его работу; на фиг.З реверсивный вариант преобразователя.

15 Необходимо принудительно (с опережением относительно момента естественной коммутации) перевести ток HSir - рузки с фазы А на фазу В, т.е. выключить тиристор 6 и включить тиристор 7. Для зтого в момент времени t, опережающий соответствующий тиристорам 6 и 7 момент естественной коммутации на величину (где е - опережающий угол регулирования, и 20

Устройство (фиг.1) содержит основной и коммутирующий трехфазные тиристорные мосты 1 и 2, подключенные к трехфазной сети переменного тока, однофазный вентильный мост 3, выводы постоянного тока которого подключены к разноименным выводам постоянного тока коммутирующего моста 2-25 круговая частота питающей сети), вклю непосредственно и к одноименным вы- чают тиристоры 4, 16, 18 и 19. В реводам постоянного тока основного моста 1-е помощью коммутирующих тиристоров 4 и 5, причем катод коммутирующего тиристора 4 соединен с положительным выводом постоянного тока основного моста 1, а анод коммутирующего тиристора 5 соединен с отрицательным вьгеодом постоянного тока основного моста 1. Основной мост 1 собран на тиристорах .6-11, коммутирующий мост 2 - на тиристорах 12-17. Однофазный мост 3 содержит два на- крестлежащих двухоперационньпс ве.нти- ля 18 и 19 и два диода 20 и 21. В диагональ переменного тока однофазного моста 3 включен конденсатор 22. В качестве двухоперационных венти- дей 18 и 19 могут быть использованы либо двухоперационные тиристоры, либо однооперационные тиристоры, снабженные устройствами принудительного запирания. В реверсивном варианте преобразователя (фиг.З) в качестве второго основного моста 23 используется такой же трехфазный тиристорный мост, . что и первый основной мост 1. Основные мосты 1 и.23 включены встре но-параллельно. Выводы постоянного тока однофазного моста 3 подключены к одноименным выводам постоянного тока второго основного моста 23 с помощью коммутируюощх тиристоров 24 и 25.

На фиг, 1-3 обозначения:

А, В, С - фазы /питающей сети;

Ъ

if - токи соответствующих фаз;

1 - сглаженный ток нагрузки; i

ток конденсатора 22; D - напряжение на конденсаторе 22; U - выходное напряжение преобразователя.

Устройство позволяет генерировать

реактивную мощность в питающую сеть за счет опережа.ющего включения вентилей и работает следующим образом. Пусть первоначально проводят тиристоры 6 и 11 основного моста 1.

Необходимо принудительно (с опережением относительно момента естественной коммутации) перевести ток HSir - рузки с фазы А на фазу В, т.е. выключить тиристор 6 и включить тиристор 7. Для зтого в момент времени t, опережающий соответствующий тиристорам 6 и 7 момент естественной коммутации на величину (где е - опережающий угол регулирования, и

круговая частота питающей сети), вклю чают тиристоры 4, 16, 18 и 19. В результате напряжение конденсатора 22 складывается с напряжением вступающей в работу фазы В. Начальное нап30 ряжение на конденсаторе 22 выбирается несколько выше разности фазных напряжений. Устройство заряда конденсатора 22 необходимо только для первоначального заряда этого конден-jg сатора. В качестве такого устройства может быть -использован, например, маломощный сетевой выпр1ямитель. Под действием напряжения на конденсаторе 22 ток нагрузки Id начинает плавно

40 переходить из фазы А в фазу В. Плав- ньй переход тока нагрузки обусловлен наличием в фазах питающей сети сопротивлений индуктивного характера (индуктивности линии, рассеяния обмоток

45 сетевого питающего трансформатора, защитные токоограьшчивающие дрос- и т.д.). Если бы в фазах сети отсутствовали эти индук тивности, то ток нагрузки мгновенно переходил бы

50 из одной фазы в другую. В момент времени t ток нагрузки I , полностью переходит в фазу В, Начиная с этого момента проводивший ранее тиристор 6 попадает под обратное напряжение и восстанавливает свои вентильные свойства. Длительность интервала выбирается достаточной для восстановления его вентильных свойств. Поскольку на интервалах tg-t и tq.

55

конденсатор 22 частично заряжается, то для подготовки схемы к очередному такту коммутации необходимо восстановить напряжение на этом ко1зденсато ре до начального уровня. Для этого в момент tj запирают двухоперационные вентили 18 и 19. За счет энергии, накопленной в индуктивностях цепи нарузки (например, в сглаживающем дрос селе), ток нагрузки продолжает протекать на противо-ЭДС, создаваемую конденсатором 22. При этом в работу вступают диоды 20 и 21. Ток через конденсатор 22 меняет свое направление,- в результате конденсатор 22 до- заряжается. В момент времени t i напряжение на Конденсаторе 22 достигает своего начального уровня. В этот момент включают очередной тиристор 7 и ток нагрузки .1 , переходит в этот тиристор. Принудительная коммутация остальных вентилей моста 1 происходит аналогично по описанному выше алгоритму переключения. Для запирания какого-либо тиристора катодной группы моста 1 включают тиристор 4 и тот тиристор катодной группы моста 2, который подключен анодом к очередной

вступающей в работу фазе. Для запира- зо включить тиристоры 4, 5, 18 и 19.

ния тиристора анодной группы моста 1 включают тиристор 5 и тот тиристор анодной группы моста 2, который подключен катодом к очередной вступаюВ результате конденсатор 22 подклю к выходным зажимам преобразователя ток нагрузки начинает плавно перех дить из фаз питающей сети в этот к

щей в работу фазе. Алгоритм переклю- „ денсатор. Затем конденсатор разрядитчения вентилей однофазного моста 3 тот же, что и на фиг.2. Существенным является то, что на первом коммутационном интервале напряжение конденсатора 22 складьтается с напряжением очередной вступающей в работу фазы, а на последнем коммутационном интервале происходит восстановление начального напряжения на конденсаторе 22.

Реверсивный вариант устройства (фиг.З) позволяет получить на выходе преобразователя напряжение U обратной полярности. Для этого в схему преобразователя введен второй основной мост 23, который отличается от первого основного моста 1 только направлением включения по постоянному току. Для принудительной коммутации вентилей моста 23 используются коммутирующий трехфазный мост 2, однофазный вентильный мост 3 и два коммутирующих тиристора 24 и 25. Для запирания какого-либо тиристора катодной группы моста 23 включают тирисся до нуля, после чего ток активно- индуктивной нагрузки протекает в ну-, левом контуре через тиристоры 4 и 5 и две параллельные цепочки из ти- 40 ристора 19, диода 20 и тиристора 18, диода 21.

Формула, изобретения

45 1« Трехфазный управляемый преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий основной и коммут фующий трехфазные тиристорные мосты, подключенные к трехфазной сети переменного тока, однофазный вентильный мост, два накрестлежащих вентиля которого являются двухоперацион- ными, а два других - диоды, конденсатор, включенный в диагональ переgg менного тока однофазного вентильного моста, два коммутирующих тиристора, катод одного из которых подключен к положительному выводу постоянного тока основного моста, а анод другого 50

тор 25 и тот тиристор катодной группы моста 2, который анодом подключен к очередной вступающей в работу фазе. Для запирания тиристора анодной группы моста 23 включают тиристор 24 и тот тиристор анодной группы моста 2, который катодом подключен к очередной вступающей в работу фазе. Алгоритм переключения вентилей моста 3 тот же, что и при коммутации тиристоров моста 1.

Устройство обеспечивает генерирование реактивной мощности в питающую сеть за счет включения вентилей основного моста с опережением относительно моментов естественной коммутации. Кроме того, использование принудительной коммутации позволяет повысить (иe показатели преобразователя, поскольку переключение фаз сети возможно в любой заданный момент времени. В результате частота пропускания преобразователя с прину- 5 дительной коммутацией выше 50 Гц.

Если в случае возникновения аварийной ситуации необходимо быстро отключить цепь нагрузки от питающей сети, то в устройстве достаточно

5

0

В результате конденсатор 22 подключен к выходным зажимам преобразователя и ток нагрузки начинает плавно переходить из фаз питающей сети в этот конся до нуля, после чего ток активно- индуктивной нагрузки протекает в ну-, евом контуре через тиристоры 4 и 5 и две параллельные цепочки из ти- ристора 19, диода 20 и тиристора 18, диода 21.

Формула, изобретения

1« Трехфазный управляемый преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий основной и коммут фующий трехфазные тиристорные мосты, подключенные к трехфазной сети переменного тока, однофазный вентильный мост, два накрестлежащих вентиля которого являются двухоперацион- ными, а два других - диоды, конденсатор, включенный в диагональ переменного тока однофазного вентильного моста, два коммутирующих тиристора, катод одного из которых подключен к положительному выводу постоянного тока основного моста, а анод другого

к отрицательному выводу этого моста, отличающийся тем, что, с целью упрспдения и повышения надежности, положительный и отрицательный выводы постоянного тока однофазного вентильного моста подключены к разноименным выводам постоянного тока коммутирующего моста непосредственно и к одноименным выводам постоянного тока основного моста с помощью коммути- рующих тиристоров.

2. Преобразователь по п.1, о т - личающийся тем, что, с целью получения на выходе напряжения обратной полярности, введены второй основной трехфазный тйристорный мост включенный встречно-параллельно с первым, и два дополнительных коммутирующих тиристора, включенные мйкду одноименными вьгеодами постоянного тока второго основного и однофазного мостов.

Редактор Г.Волкова

Составитель Е.Мельникова

Техред Л.Сердюкова Корректор М,Шаропи

Заказ 3495/55 Тираж 659Подписное

ВНИИПИ 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

фиг.З

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для использования в зависимых преобразователях (выпрямителях и ведомых сетью инверторов) с улучшенными энергетическими и динамическими показателями, в частности для электроприводов постоянного тока. Цель изобретения - упрощение и повышение надежности. Устройство обеспечивает генерирование реактивной мощности в питающую сеть за счет включения вентилей основного моста 1 с опережением относительно моментов естественной коммутации. В случае возникновения аварийной ситуации необходимо быстро отключить цепь нагрузки от питающей сети, для чего достаточно включить тиристоры 4, 5, 18, 19. В результате конденсатор. 22 подключается к выходным выводам и ток нагрузки начинает плавно переходить из фаз питающей сети, в конденсатор. После его разряда ток нагрузки протекает в нулевом контуре через тиристоры 4, 5 и параллельные цепочки из тиристора 19, диода 20 и тиристора 18, диода 21. 1 3.п. ф-лы. 3 ил. (Л / о