Способ управления двухконтурным устройством принудительной коммутации тиристорного преобразователя Советский патент 1988 года по МПК H02M1/08 

tsD CD ГО

4

а

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тиристорных преобразователях электровозов переменного тока, получающих л питание от однофа:зной контактной сети.

Цель изобретения - повышение на- дежно.сти работы коммутирующих тирис- торов.10

. На фиг.1а показано устройство для реализации предлагаемого способа уп- равления; на фиг.16 - диаграмма импульсов, формируемых согласно предлагаемому способу управления; на фиг.2- 15 дайграммы токов и напряжений, поясняющие коммутационные, электромагнитные процессы, происходящие в уст- ройстве принудительной коммутации (УПК); на фиг.З - структура блока 20 системы управления, УПК, позволяющая реализовать предлагаемый способ управления . - .

УПК состоит из тиристорного npe-j образователя 1, выполненного в виде 25 трансформатора 2, подключенного к системе электроснабжения и тиристор- ного моста 3-6, подключенного выводами переменного тока к выводам трансформатора 2 и вьшодами постоян- 30 него тока к нагрузке 7, распределительных тиристоров 8 и 9, пйдсоеди- ненных к вьшодам постоянного тока ти- ристорного моста 3-6, однофазного моста зарядных диодов 10-13, под- jj соединенного к вьюодам трансформатора 2, фш1ьтр ового конденсатора 14, подсоединенного к вьшодам диодного моста 10-13, однофазного моста коммутирующих тиристоров 15-18, подсоедй- 40 ненного к вьюодам диодного моста, . , коммутирующих LC-цепей с конденсаторами 19 и 21 и дросселями 20 и 22, подсоединённых одними вьшодами к выводам переменного тока моста комму- дз тирующих тиристоров 15-18, ограничительных тиристоров 23 и 24, подсоединенных к общим точкам соединения конденсаторов и реакторов LC-цепей, обмоток трансформаторов 25 и 26 тока, д разделительного диода 27, подсоединенного к другим выводам 1С-цепей, , зарядных тиристоров 28 и 29, подсоединенных к вьюодам разделительного диода 27 и к вьгоодам постоянного тока моста коммутирующих тиристоров, ком- мутирующего трансформатора 30, состоящего из первичных обмоток 31 и 32 и вторичной обмотки 33, подсоединенного вьшодами первичных обмоток 31 и ; 32 к разделительному диоду 27, разрядных диодов 34 и 35, подсоединенных к вьшодам первичных обмоток и к выводам постоянного тока моста коммутирующих тиристоров 15-18, возвратных диодов 36-39, подсоединенных к выводам постоянного тока моста коммутирующих тиристоров и вьшодами переменного тока к вьшодам вторичной обмотки коммутирующего трансформатора, диодов 40 и 41 связи, подсоединенных к шинам 10-13 диодного моста, дополнительного конденсатора 42, подсоединенного к вьгеодам коммутирующего моста, зависимого инвертора 43, подсоединенного к вьшодам дополнительного фильтрового конденсатора и блока 44 управления, подсоединенного своими входами к обмоткам трансфор- маторов 25 и 26 тока. На вход системы управления подается напряжение задания. Выходы системы управления подсоединяются к вьшодам тиристоров 3-6, 8-,9, 15-18, 23,24,28 и 29..

Блок 44 управления состоит из фа- зосдвигающего устройства 45, подсоединенного своими входами к источнику задающего Напряжения и выходами к двум каналам распределителя импульсов и состоящего в каждом канале из диодов 46, подсоединенных к обмоткам трансформаторов 25 и 26 тока, усилителей-формирователей 47 и усилителей-формирователей 48, подсоединенных к входам фазосдвигающего узла 45, элемента НЕ 49, подсоединенного к выходу усилителя-формирователя 47, од- новибраторов 50 и 51, усилителей-формирователей 52 и 53, элементов ИЛИ 54 подсоединенных своими входами к выходам усилителей-формирователей 53 и лементов НЕ 49, усилителей-формирователей 55, подсоединенных к выходам элементов ИЛИ 54, одновибраторов 56, подсоединенных к выходам элементов ЛИ, усилителей-формирователей 57, подсоединенных к выходам одновибраторов 56. Выходы блока импульсно- азового-управления подсоединен к тиристорам УПК.

Устройство работает следующим образом.

Предположим, что на интервале времени to t (фиг.la) включены тиристоры 3 и 6 преобразователя и ток нагрузки преобразователя замыкается по цепи 2,3,7,6,2. При этом конденсаторы 19 и 21 LG-цепей заряжены полностью напряжением, указанным на фиг.Га. В момент времени t,( по сигналу, поступающему с фазосдвигаю - щего узла 45, включаются коммутирующий 15 и распределительный 8 тиристоры. При этом конденсатор I9 первой LC-цепи начинает перезаряжаться по контуру 19,20,27,8,3,10,15,19 и тиристор 3 выключается. Ток нагрузки 7 замыкается по цепи 7,6,2,10,15, 19,20,27,8,7. Избыточньй ток перезаряда коммутирующего конденсатора 19 замыкается по цепи 19,20,28,30,34, 15,19, вследствие чего к выключенному тиристору 3 прикладьюается напряжение первичной обмотки коммутирующего т: трансформатора 30, равное напряжению. вторичной обмотки, деленному на коэффициент трансформации К коммутирующего трансформатора. Плюс обмотки 31 через тиристор-8 прикладьша- ется к минусу выключенного тиристора 3, а минус обмотки 31 прикладьтает- ся через диоды 34 и 10 к аноду выключенного тиристора 3. Согласно предлагаемому способу в момент времени t (фиг.1 а) подают импульсы управления на коммутирздощие тиристоры второй LC-цепи, т.е. включается тиристор 17. При включении последнего происходит выключение тиристора ISj вследствие чего ток нагрузки 7 замыкается по цепи 7,6,2,3,105,17,21,22, 8,7, а избыточный ток перезаряда конденсатора 21 замыкается по контуру 21,22,31,34,17,21, вследствие чего к выключенному тиристору 3 продол-w i жает прикладываться напряжение пер°- вичной обмотки коммутирующего трансформатора. В моментвремени t§ заканчивается перезаряд конденсатора первой Ь.С-цепи, вследствие чего тиристор 15 выключается по контзфу 19, 15,34,31,27,20,19. В момент времени t избыточный ток перезаряда конденсатора 21 становится равен току нагрузки, вследствие чего наичнается процесс вы1слючения тиристора 17 и при включении тиристора 24, когда напряжение на конденсаторе 2 равно напряжению источника питания, ток. нагруз ки замыкается по контуру 7,6,2,10, 40,42,24,22,8,7.

Таким образом, напряжение на коммутирующем конденсаторе второй по ч очередности перезаряда LC-цепи ограничивается на уровне напряжения источ-

9246

ника питания УПК, а избыточная энергия, запасенная током нагрузки в реакторе, передаётся в дополнительный конденсатор 42, В момент фиксапии окончания коммутирующего импульса тока во второй по очередности перезаряда LC-цепи согласно предлагаемому с способу повторно подается- импульс уп

10 равления на коммутирующий тиристор первой LC-цепи (фиг.1а, момент вре. мени tg), а затем со сдвигом во вре- ,мени в момент времени ty импульс управления - на включение зарядного

15 тиристора 29. При этом коммутирующий конденсатор 19 первой по очередности перезаряда LC-цепи заряжается по контуру 15,19,20,27,29 и процесс выключения тиристора 3 преобразователя

20,1 заканчивается. На интервале време ни t - tj меняется полярность напряжения вторичной обмотки трансформато ра 2 и по сигналу, пocтyпaющe 5y с -узла 45, выключают тиристор 6, При

25 этом меняется очередность включения LC-цепей и согласно предлагаемому способу (фиг.1б) первой включаете. LC-цепь 21,22, т.е. в момент вре- мени tg- включением тиристоров 18 и

30 9 выключают тиристор 6. Из диаграммы (фиг.16) видно, что в момент вре мени , подают импульс управления на повторное включение комнутирзтощих тиристоров первой LC-цепи, т.е. на

-g;тиристор 18, а затем со сдвигом во времени осуществляют дозаряд коммутирующего конденсатора первой пооче редности перезаряда . и 22.

4Q Из диаграммы (фиг.2), поясняющей электромагнитные процессы, видно, чт в момент око.нчания перезаряда коммутирующего конденсатора 19 первой по очередности перезаряда LC-цепи,.нап45 ряжение на нем меньще, чем напряжени источника питания, на величину &U, равную U.VS - UU (), где Д - добротность колебательного контура. При этом в момент времени

gg tj, поскольку разрядный диод 34 ос тается включенным, к коммутирующему тиристору 15 прикладывается в обратном направлении напряжение, равное напряжению перезарядившегося конден

gg сатора (кривая U., ,фиг.2б), а затем в момент выключения разрядного диода (момент времени t прямом направлении напряжение, равное по величине AU (фиг.26.). Из диаг-

раммы токов ,(фиг.2а) видно, что в момент времени t ток перезаряда, т.е. ток нагрузки второй по очереди перезаряда., начинает спадать и при этом напряжение на.втором по очередности перезаряда коммутирующем конденсаторе 21 ограничивается на уровне источншса питания U , Поэтому на интервале времени ty te к : коммутирующему тиристору 17 приклады ; вается напряжение,, равное нулю. В момент фиксации окончания суммарно- - го коммутирующего импульса то са з : 21}22 повторно подают импуль

управления определенной д.пительнос- : ти на тиристор 15 и, поскольку в укйзанньй момент времени разность нап- : ряжений между конденсаторами ЬС-це- пей равна uU, тиристор 17 выключаетс по контуру 21,17,15,19,20,27,22,21, i . вследствие-.чего на интервале времени j to t к тиристору 17 прикладывает- I ся обратное напряжение uU (фиг.26g кривая ), В момент времени t,- по- дают импульсы управления на включени зарядных тиристоров и поскольку кон- .денсатор первой ЬС-цепи дозаряжает™ ся до напряжения источншса питания (цепь дозаряда вьтолнена с регулируемым затуханием), разность напрялсений конденсаторов ДК снижа™ ется до нуля (кривые U , U, эфиг.2а) и обратное напряжение на коммутирую- щен тиристоре 17 (кривая (фиг .2з} утакже снижается до нуля.

Кроме того, избыточная энергия с дополнительного конденсатора 42 отводится постоянно зависимым инвер тором 43 в нагрузку или в сеть.

Блок. 44 управления работает следующим образом. -

По сигналу задания (Us) с выхода фазосдвйгающего узла 45 на первый и второй каналы управления поступают импульсы управления +11 н % по длительности равные углам проззодимос- ти о тиристорного преобразователя I« По задним фронтам этих ш тульсов усилители-формирователя 48 формпру1от импульсы у , йоступающие на т -грксто- ры 15 и 18 первых по очередности перезаряда ЬС-цепей, С выхода усйяи- телей 48 шшульсы управления. также пос 1 упают на одяовибраторы 50 и 51 о Одновибраторы 50 формируют и пульсы равные по длительности интервалам времени Ц,и по задним фронта И1 пульсов одновибраторов 50 yct-LmiTS-

0

5

0

5

0

5

0

5

O

р J

ли -формирователи 52 формир тот нмпуль- сы у 5 поступающие на включение коммутирующих тиристоров вторых по очередности перезаряда LC-цепей, т.е. 17 и 16. Одновибратор 51 формирует импульсы, равные по длительности интервалу времени t;j- tj,, поступающие на усилители-ф.ормирователи 53, и по .; задним фронтам импульсов формируются импульсы у управления ограничительными тиристорами. Эти же импульсы поступают на вход элементов ИЛИ 54 С трансформатора тока поступают с обмоток 25 и 26 положительные сигна- лы равные по длительности импульсам тока вторых ПС очередности перезаряда LC-депей.

Усилители 47 формируют сигналы, равные длительности ш-)пульсов тока, постзшающих на элементы НЕ 49, с выхода которых (пока протекает ток LC-цепей) снимаются логические сиг налы, равные О. Поэтому, пока протекает ток LC-цепей5 на выходе элементов ИЛИ 54 логический сигнал равен О. В момент окончания коммутирующего импульса тока логический сигнал на вых.оде элементов НЕ 49 равен ., поэтому с выхода 54 на усилитель-формирователь 55 и Одновибратор 56 поступает сигнал, в результате чего усилители 55 формируют сиг- налыд поступающие повторно на коммутирующие ти ристоры первых по очередности перезаряда LC-цепей, т.е. импульсы тиристоры 15,и 18 (фиг.1 а,б),Одновкбраторы 56 формиру ют импульсы, равные по длительности интервалу tg tj. По задним фронтам импульсов одновибра торов 56 форми-t рователями 57 формируются импульсы . , У фавления. на включение зарядных тирис.торов 28 к 29.

Таким образом5 подача повторного Ш пул ьса на коммутирующий тиристор первой по очередности перезаряда LC-цепи позволяет при1сладьшать к коммутирующим тиристорам второй по очередности перезаряда 1С-цепи необхо- дш-юе для восстановлзкия зентильнык свойств обратное напряжение.

Фшссация момента око ртания коммутирующего импульса тока позволяет кезависдаю от его величины прикладывать к коммутирующим тиристорам вто рой максимальную разность напряжек11й коммутирующих конденсаторов« Кроме того, фиксация окончания ,

/ГЗ-,вДД2

Ifif-ie.ja.ts

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тиристорных преобразователях переменного тока.. Целью изобретения является повьшение надежности работы коммутирзпощих тиристоров. Способ управления заключается в том, что в каждом периоде выходного напряжения преобразователя формируют последовательность импульсов, сдвигают их во времени, подают их на тиристоры узла принудительной коммутации и управля- ют узлом принудительной коммутации. Новым в способе является то, что на коммутирующие тиристоры первой по очередности перезаряда LC-цепи формируют дополнительные импульсы и со сдвигом во времени формируют импульсы управления зарядными тиристорами, вследствие .чего к коммутирующим тиристорам на время, необходимое для восстановления их вентильных свойств, прикладьтается разность напряжений коммутирующих конденсаторов ЪС-цепей. Предлагаемый способ управления двух- контурным устройством принудительной коммутации тиристорного преобразователя позволяет надежно восстанавливать вентильные свойства коммутирующих тиристоров узла принудительной коммутации. 3 ил. а в

HI

уг ys

У

t tf iijt« t, tfi

Ф

te

UZ,1