Способ управления преобразователем с многоконтурным устройством принудительной коммутации Советский патент 1990 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к силовой преобразовательной технике, и может быть использовано для управления устройствами принудительной коммутации тиристоров различных статических преобразователей, в частности тяговых тиристорных преобразователей транспортных средств.

Цель изобретения - повышение КПД при управлении многоконтурным устройством принудительной коммутации.

На фиг. 1 показана схема устройства, осуществляющего способ управле- на фиг. 2 - зависимость входного и выходного напряжений узла устройства J на фиг. 3 - временные диаграммы.

Устройство содержит цепочку из последовательно соединенных силового тиристора 1, шунтирующего сглаживающего реактора 2 и коллекторного двигателя 3 (независимая обмотка возбуждения двигателя 3 не показана), подсоединенную к плюсовой и минусовой шинам устройства, буферный диод 4, разрядный диод 5, встречно-параллельно подключенный к силовым электродам тиристора J, два однофазных моста коммутирующих тиристоров 6-9 и 3 0-13 выводами постоянного тока подключенные к силовым выводам тиристора 3, а выводами переменного тока - к двум коммутирующим LC-цепям 14, 15 и J6, 17.

Устройство содержит также датчик 18 коммутируемого тока (тока нагрузки) , выход которого подключен к входу функционального преобразователя 19, выходом подключенного к преобразователю 20 напряжения в частоту (ПНЧ) распределитель 2J импульсов,

(Л

с

ел

со

4ъ

С5 СО 00

выполненный в виде последовательно соединенных ключа 22 и кольцевого регистра 23 сдвига, выходами подключенный к управляющим электродам коммутирующих тиристоров, широтно-им- пульсный регулятор 24, первый выход которого подключен к управляющему эдектроду силового тиристора 1 , а второй выход - к входу формирователя 25 широкого импульса, причем выход ПЙЧ 20 подсоединен к свободному вы- ключа 22, а выход формирователя 2J5 - к управляющему входу ключа 22.

Функциональный преобразователь 119 реализует следующую зависимость йыходного напряжения U ,j от входного Напряжения U ,8 .

5

гистр 23 сдвига. Первый по очередности импульс управления подается на включение коммутирующих тиристоров 6 и 9.

Под действием напряжения коммутирующего конденсатора 15 ток нагрузки начинает вытесняться из коммутируемого тиристора 1 в коммутирующий LC-кон- тур по цепи: + 15, 9, , 6, 14,, - 15. Когда коммутирующий импульс тока достигает тока тиристора 1, тиристор обесточивается. Избыточный ток коммутации замыкается по цепи: + 15, 9, 5, 6, 14, , создавая падение напряжения на диоде 5, которое прикладывается в обратном направлении к тиристору 1. В момент време-

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной, и может быть использовано для управления устройствами с принудительной коммутацией. Цель изобретения - повышение КПД устройства. Способ заключается в том, что измеряют коммутируемый ток нагрузки и изменяют частоту подключения LC - контуров. В результате снижения частоты подключения LC - контуров не менее, чем на 40% при коммутации номинального тока, снижаются потери мощности в элементах устройства и повышается его КПД. 2 ил.

U

1

14

где Iu - коммутируемый ток нагрузки,

«

пропорциональный выходному напряжению датчика 18 Tfl - период колебаний собствен- ной частоты коммутирующих LC-контуров, Tb 2 tf -4JLC, GD0 - круговая частота колебаний,

W0 , I - амплитуда коммутирующего импульса тока, I

иь 4с7лП

1 Устройство, осуществляющее предлагаемый способ, работает следующим образом.

Предположим,первоначально коммутирующие конденсаторы 15 и 17 заряжены Напряжением с полярностью, показан- йой на фиг. 1 (без скобок), тиристор I находится в проводящем состоянии, И через нагрузку (реактор 2, двигатель 3) под действием напряжения питания U0 протекает ток нагрузки 1М,

эавный номинальному току I

и ном

На

Выходе формирователя 25 импульс отсутствует, ключ 22 остается в разом- Кнутом состоянии, поэтому импульсы На выходе распределителя 21 также отсутствуют. Б момент времени t широт- но-импульсный регулятор 24 формирует сигнал на коммутацию силового тиристора 1, По этому сигналу формирователь 25 формирует импульс, длительность которого определяет длительность процесса коммутации. Под дейст - вием этого импульса ключ 22 замыка- ется, импульсы, формируемые преобразователем, поступают на кольцевой

0

ни та

Ч)

с задержкой равной

J° 4

относительно моменWc

arccos

IH

5

Q

5

40

45

50

55

включаются коммутирующие тиристоры 10 и 33. Ток нагрузки перераспределяется из коммутирующего LC-контура 14, 15 в LC-контур 16, 17 и замыкается по цепи: 10, 16, 17, 13, 2, 3, . Коммутирующий контур

14,15 заканчивает свободный перезаряд, при этом напряжение на коммутирующем конденсаторе 15 в конце перезаряда имеет знак, указанный на фиг.1 в скобках. Избыточный ток коммутации LC-контура 16, 17 так же как и в предыдущем случае, замыкается через разрядный диод 5 по цепи , 33, 15, 10, 16, , сохраняя падение напряжения на диоде 5, прикладываемое в обратном направлении к силовому тиристору 1.

Б момент времени t включаются тиристоры 7, 8, в процесс коммутации вновь вступает коммутирующий LC-контур 14, 15, который перезаряжается аналогично описанному. В момент времени t. с включением тиристоров 11 и 12 вновь начинается аналогичный процесс перезаряда коммутирующего LC-контура 16, 17, а в момент времени t - LC-контура 14,

цесс коммутации заканчивается. Ток нагрузки замыкается через буферный диод 4.

В следующем периоде процесс коммутации силового тиристора J начинается включением следующей в порядке очередности, определяемой; кольцевым регистром 23 сдвигэ, пары коммутирующих тиристоров и протекает аналогично описанному.

Поскольку в процессе коммутации частота выходных импульсов ПНЧ 20 регулируется в зависимости от величины измеренного коммутируемого тока через преобразователь 19 таким образом, что период их следования ТСА равен

т --Ь +JL

« 4 Q0

IM arccos-r- - j

мгновенные значения суммарного коммутирующего ток,а i на интервале схемного времени выключения tcx превышают коммутируемый ток 1И . Следовательно, избыточный ток коммутации, замыкаясь через разрядный диод 5, сохраняет на нем падение напряжения, прикладываемое в обратном направлении к коммутируемому тиристору 1.в течение времени tcx, что способствует восстановлению запирающих свойств тиристора.

На фиг. Зб показана форма суммар-т «Т0/4+1/С00 агссоз(1н/тк)

ного коммутирующего импульса г в случае коммутации максимального двукратного тока-нагрузки 1«макс КОГДЭ период следования Тсл включающих импульсов равен Тсл Т0/4.

На фиг.Зв приведена диаграмма ig. для случая TCft To/2.

Предложенный способ позволяет регулировать коммутирующую способность

6986

устройства в зависимости от величины тока на выходе преобразователя за счет изменения частоты следования коммутирующих импульсов тока. Возможность уменьшения коммутирующей способности при уменьшении тока преобразователя ниже своего максимального значения позволяет снизить коммутацион- ные потери и, следовательно, повысить КПД устройства.

Формула изобретения

Способ управления преобразователем с многоконтурным устройством принудительной коммутации, заключающийся в том, что задают интервал коммутации, в начале которого включают тиристоры первого контура коммутации,

после чего в течение интервала коммутации попеременно включают тиристоры каждого контура коммутации, о т- личаюпгийс.я тем, что, с целью повышения КПД, измеряют ток на выходе преобразователя и на указанном участке попеременного включения тирк- сторов каждого контура коммутации включают тиристоры очередного конту-

ра коммутации с задержкой относительно включения тиристоров предыдущего контура коммутации на время

-5 где Т0 - период колебаний собственной частоты коммутирующих контуров v W0 - круговая частота колебаний Ј

I - измеренный ток на выходе 40преобразователяj

IK - расчетная амплитуда коммутирующего импульса тока.

+

о5 &

Ы„

V

«г

Ил EL

fO4 if5 // tf Ж7 «

El

19

20

U

&и19 м

1

Гр

гг

21

-fc

23

Ч- f4«

,tf

to./

ЛуГСV0

Фиг.2