Устройство для коммутации тиристоров преобразователя Советский патент 1991 года по МПК H02M1/08 H02M7/515 

Фиг/

Изобретение относится к преобразовательной- технике и является усовершенствованием изобретения по авт.св № 1336170

Целью изобретения является пооыше- пие энергетических показателей путз снижешь пот эеь энергии в ко уткрхюи трангфсим .псос

На фиг. приведена при, (ьиг.и&льнйЯ схема устройства принудительной коммутации тиристров преобразователя; на фиг,2 - диаграммы токов и U, поясняющий работу устройства принудительной коммутациям на фиг 3 - диггра а пмпупьссг управло имя Uy соответствующих элементов.

Устройство принудительной когимуте- ции (фиг.11 присоединяется CBOHNи выводами в шинам источника 1 питания тиристорного преобразователя 2, состоящего из главных, обратных и распределительных тиристоров 3-20 (главные тиоисторы 3, 4, 9, 10, 15 и 16, обоатчие 7, 8, 13 14, 19 и 20, распределительные 5 6 11 12, 17 и 18) нагрузка 21 (фаза А обозначена цифрой 22, фаза В - цифрой 23, фаза С - цифрой 24) Источник 25 питания устройства принудительной коммутации выполнен в виде моста на тиристорах 26-29 и фильтрового конденсатора 30 и подключен через диоды 31 и Г2 к зыводам постоянного тока моста коммутирующих тиристоров 33-36 Две пары зарядных тиристоров 37-40, сое- дичеичь х попарно анодами и катодами, под сл чепы общими точками анодов и катодов к выездам «сочника 25 питания и одними анооами и катодами к выводам переменного тока госта коммутирующих тиристоров, коммутлрующиэ LC-цепи 41 42 и 43, 44 соединены через рззделител ный диод 45 и подключены к выводам несемейного тока моста коммутирующих тиристооов и к другим анодам и катодам зарядных тиристоров. Тиристоры 46 и 47 связи включены между источником 1 и мостом коммутирующих тиристоров 33-36 Коммутирующий трансформатор с первичными обмотками 48-51, причем 49 и 50 дополнительные обмотки, и с вторичной обмоткой 52 подсоединен одними выводами обмоток 48-51 к разделительному диоду 45 и другими выводами - к разрядным диодам 53, 54 и разрядным тиристорам 55, 56 и к возвратный диодам 57-60.

Анодная гоуппа распределитепьных тиристоров подсоединяется к выводам переменного тока преобразователя 2 и к катоду разделительного диодь 45 Катодная группа распределительных тиристоров подсоединяется также к выводам переменного ток преобразователя 2 и к аноду разделительного диоаа 45. Выходы формирователя сигналов управления подсоединяются к выводам управлений тиристоров.

Устройство принудительной коммутации при выключении тиристоров преобразователя 2, выполненного в виде автономного инвертора напряжения, работает следующим образом. Предположим, то на интервале времени (фиг.2) включены тиристоры 3, 15 и 10 преобразователя 2 и ток нагрузки протекает по цепи люс источника питания преобразователя 1, 3, 22, 23 и 10, минус источника питания преобразователя 1, плюс источника питания преобразователя 1,15,24,23,10, минус

источника писания преобразователя 1 (конденсаторы 41 и 43 заряжены полярностью напояжения, указанной на фиг.1).

В момент времени ti включают тиристоры коммутирующей 33 и распределительный 5 и связи 46 (фиг.З). При этом ток нагрузки из цепи тиристора 3 вытесняется колебательным перезарядом конденсатора 41 и по контуру плюс 41, 42, 45, 5 3, 46, 33, минус 41. В момент равенства тока нагрузки

н току конденсатора 41 тиристор 3 выключается и избыточный ток перезаряда конденсатора 41 замыкается по цепи: 41,42,45, 48, 53, 33, 41 При этом ток нагрузки 22 протекает по цепи: плюс 1, 46, 33, 41, 42, 45,

5,22,23, 10, минус 1, перезаряжая коммутирующий конденсатор 41. В результате к выключенному тиристору 3 преобразователя 2 прикладывается в обратном направлении напряжение первичной обмотки 48 коммутируюшего трансформатора.

Согласно дилаграмме (фиг.2) обратное напряжение к тиристору 3 прикладывается в момент достижения током Irr максимального значения и поддерживается

на участке спаца этого тока в течение интервала времени trr,2 до момента включения коммутирующего тиристора второй по очередности перезаряда LC-цепи. В момент времени t2 включают тиристор 35 и ток нагрузки переводят из цепи конденсатора 41 ( 2) в цепь конденсатора 43. Одновременно с тиристором 35 включают тиристор 55, вследствие чего большая часть избыточного тока перезаряда конденсатора 43 эамыкаэтся по цепи 43 44, 49, 55, 35, 43. Связано это с тем, что коэффициент трансформации между дополнительной первичной обмоткой 49 и вторичной обмоткой 52 выбирается из условий

55

„ , Usa Wsa.,, п-- Us2 -о inrm

v3,2 -п-777- и UR --о - л (Да)

U 49 W49Кз,2

0)

Вследствие этого на интервале перезаряда конденсатора второй по очередности перезаряда ЬС-цепк к выключаемому тиристору прикладывается обратное напряжение 10 В, 8 момент нремвни з конденсатор 41 заканчивает перезаряд и вследствие потерь а колебательном коптуре имеет напряжение , чем исходное Uco (фиг.2, кривая и-п).

В момзнг времени ts избыточный ток перезаряда конденсатора 43 становитст равным тс (у нагрузки и разрядный гири- стор 5е выключается. В момент равенства напряжений конденсатора 43 и источника питания преобразозателя 1 начинается процесс выключения тиристоров 35, 46 и 5, в результате чего ток нагрузки 22 переводится в цепь обратного тиристора 8. Энергия, запасенная в коммутирующем реакторе 44 на интервале времени , заканчивается спадающим током нагрузки в конденсатор 43 (фиг.2, кривая Щз) и напряжение на конденсатора (фиг.2, кривая 1)4з) повышается до исходного Uco.

В момент времени te коммутирующий ток заканчивается и заряжают только конденсатор 41, для чего со сдвигом во времени, разным интервалу te-t, согласно диаграмме управления (фиг.З), на зарядные тиристоры 37 и 40 подают управляющие импульсы. При этом конденсатор 41 заряжается по цепи: 25, 37, 41, 42, 40, 25.

Поскольку заряд конденсатора 41 происходит в колебательном режиме, то в момент времени п конденсатор 41.заряжается до более высокого напряжения, чем исходное напряжение UCo (фиг.2. кривая и/и) и на интервале tg-tg под действием разности напряжений U i-Uco, приложенной к тиристорам цепи дозаряда 37 и 40, выключают зарядные тиристоры по контуру: плюс 41, 37, 25, 40, 42, минус 41.

При очередной коммутации тиристоров преобразователя 2 меняется очередность перезаряда конденсатореэ 41 и 43, для чего в момент времени tg включают коммутирующий тиристор 36.

При этом избыточный ток перезаряда конденсатора 43 замыкается по цепи: 43, 36, 54, 51, 45, 44, 43 и коэффициент транс- формации между обмотками 51 и 52 выбран так, что приблизительно UR 100 В Затем со сдвигом во времени включаются тиристор 34 и тиристор 56. Коэффициент трансформации между обмотками 52 и 50 выбран так, что к выключаемому тиристору прикладывается обратное напряжение UR 10 В. 8 момент времени t-и со сдвигом, равным tis-ti.3, после окончания коммутирующего № пульса тока включают зарядные тиристоры 38, 39 к дозаряжают первый по очередности перезаряда конденсатор 43 (фиг.З).

В момент времени tig процесс коммутации заканчивается и конденсатор 43 дозаряжаятея до напряжения, превышающего за счет разности напряжений конденсатора 43 и источника 25 питания, выключают цепь дозаряду по контуру: 43, 44, 39, 30, 32, 36, 43, и процесс коммутации заканчивается.

В момент времени tie начинается очередная коммутация тиристоров преобразователе 2, вследствие чего вновь меняется очередность включения LC-цепей 41-44, т.е. первым перезаряжается конденсатор 41, з

затем со сдвигом so времени конденсатор 43.

8 режиме холостого хода алгоритм работы устройства остается неизменным, вследствие чего конденсаторы LC-цепей

дозаряжаются чарез одну коммутацию. Поскольку емкости коммутирующих конденсаторов выбирают с определенным коэффициентом запаса, то энергия, запасенная в конденсаторах, к очередной коммутации достаточно для обеспечения схемного времени включения на уровне максимального тока нагрузки.

30

оомула изобретения

Устройство для коммутации тиристоров преобразователя по авт.св. № 1336170, о т- личающееся тем, что, с целью повышения энергетических показателей путем сни5 жения потерь энергии в коммутирующем трансформаторе, оно снабжено двумя разрядными тирмсторами, каждый из которых последовательно соединен с одной из двух введенных дополнительных первичных об0 моток трансформатора и подключен совместно с ней параллельно цепочке из основной первичной обмотки и разрядного диода, причем коэффициент трансформации между вторичной и двумя дополнитель5 ными первичными о5мотками выбран равным отношению напряжения вторичной обмотки трансформатора к напряжению, превышающему на два вольта сумму импульсных падений напряжений вентилей

0 контура, по которому к выключаемому тири- стопу прикладывается обратное напряжение, а коэффициент трансформации между вторичной и двумя основными первичными обмотками выбран равным отношению на5 пряжения вторичной обмотки трансформа- тооа к напряжению, необходимому для восстановления вентильных свойств силовых тиристоров, обеспечивающему паспор-- тное время выключения последних, а блок управления выполнен формирующим сигналы управления разрядными тиристорами рых по очередности включения коммутиру- одновременно с сигналами управления вто- ющих тиристоров.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти применение на транспорте. Целью является повышение энергетических показателей путем снижения потерь энергии в коммутирующем трансформаторе. Преобразователь содержит главные, обратные и распределительные тирисТоры 3-20, Устр-во принудительной коммутации выполнено в виде моста на тиристорах 26-29 и моста коммутирующих тиристоров 33-36 с коммутирующими цепями 41-44. Коммутирующий трансформатор выполнен с двумя основными первичными обмотками 48, 51 и двумя дополнительными 49-50, соединенными с тиристорами связи 55, 56. Вторичная обмотка трансформатора подключена к возвратным диодам 57-60. Коэффициент трансформации между вторичной и двумя дополнительными первичными обмотками (Kat) выбирается в несколько раз больше, чем между вторичной и двумя основными первичными обмотками. 3 ил. (Л

ц

со

н

О

Фив. 2