Устройство для управления трехфазным полумостовым или несимметричным мостовым тиристорным преобразователем Советский патент 1993 года по МПК H02M1/08 

Изобретение относится к устройству для управления преобразователем и может быть использовано в выпрямителях, выполненных по трехфазной полумостовой, несимметричной мостовой схемам и в инверторах ведомой сетью, выполненных по трехфазной полумостовой схеме.

Цель изобретения - повышение надежности работы и расширение функциональных возможностей.

На фиг. 1 представлена схема устройства для управления преобразователем, собранного по полумостовой или несимметрично мостовой схеме с диапазоном от 0 до 120 эл. градусов угла управления; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений на конденсаторах и блокировочном тиристоре фиг. 1; на фиг, 3 представлена схема с диапазоном угла управления от 0 до 120 эл. градусов с подключением схемы управления к первичной обмотке трехфазного трансформатора; на фиг. 4 представлена схема с диапазоном угла управления от 120 до 180 эл. градусов и схема для управления в режиме инвертора ведомой сетью с Диапазоном угл а опережения от О до 60 эл, градусов; на фиг, 5 - временные диаграммы напряжений на силовых тири- сторах, конденсаторах; блокировочном тиристоре фиг. 4 в режиме инвертора ведомой сетью; на фиг. 6 - схема с диапазоном угла управления от 120 до 150 эл; градусов трехфазного полумостового выпрямителя с общим катодом силовых тиристоров; на фиг. 7 представлена схема с переключателем диапазона угла управления от 0 до 120 эл. градусов на диапазон от 120 до 180эл. градусов или угла опережения от 0 до 60 эл. градусов; на фиг. 8 представлена схема с диапазоном угла управления от 0 до 120 эл. градусов силовых тиристоров с общим анодом; на фиг.9-схема питания,управление которым производится от линейных напряжений; на фиг. 10-схема с раздельным питанием релаксационного генератора и последовательных цепочек; на фиг. 11 - схема с соединением силовых тиристоров с общим катодом и питанием управления от вторичной обмотки силового трансформатора о диапазоне угла управления от 60 до 180 эл. градусов или угла опережения от 0 до 120 эл. градусов; на фиг. 12 - схема с соединением силовых тиристоров с общим анодом и питанием управления от вторичной обмотки силового трансформатора в диапазоне угла управления от 60 до 180 эл. градусов или угла опережения от 0 до 120 эл. градусов.

На фиг. 13 - временные диаграммы на конденсаторах и блокировочном тиристоре для фиг. 6, 7, 8, 10, 11, 12.

Устройство (фиг. 1) содержит релаксационный генератор 1 на однопереходном транзисторе 2, состоящий из конденсатора 3, регулировочного резистора 4, резисторов баз 5, 6 и стабилитрона 7, подключенный положительной клеммой к общей точке ка0 тодов трехфазного полумостового диодного выпрямителя 8-10, аноды которых подключены к катодам диодов 11-13 последовательных цепочек из импульсных трансформаторов 14-16 и конденсаторов

5 17-1.9, блокировочный тиристор 20, включенный параллельно релаксационному генератору 1, ограничительный резистор 21 и амплитудный ограничитель из RC-цепочки 22-23 или стабилизатор 24 и силовые тири0 сторы 25-27, соединенные по схеме С общим катод ом, нагрузку 28.

Устройство работает следующим образом. Через диоды 11 и 8 положительное напряжение на фазе А (фиг. 1) заряжает кон5 денсатор 3 и через диод 11 конденсатор 17 с момента времени ti до момента tz. В момент времени t2 при достижении напряжения На конденсаторе до 1)эм - напряжения отпирания однопереходного транзистора 2

0 происходит разряд конденсатора 3 через эмиттерно-базовый переход и управляющий электрод блокировочного тиристора 20. При этом отпирание блокировочного тиристора 20 образует контур для разряда, заря5 же иного конденсатора 17, и формирует ... импульс управления во вторичной обмотке импульсного трансформатора 14 для силового тиристора 25 фазы А. Блокировочный тиристор 20 остается в открытом состоянии

0 до момента тз (фиг. 1, 26), т.е. до тех пор,- пока конденсатор 23 не заряжается до напряжения мгновенного значения фазы А или за счет заряда конденсатора 23 ток через блокировочный тиристор 20 не уменьшит-

5 ся до величины тока запирания. С момента t4 начинается заряд конденсатора 3 фазой В по цепи: фаза В-12-9-4-3-21-22, 23, 24 - нулевая точка трансформатора и конденсатора 18 по цепи: фаза В-12-15-18-21-22.

0 23, 24 - нулевая точка трансформатора. Заряд конденсатора 3 происходит до момента ts (фиг. 1, 26) и при заряде конденсатора 3 происходит повторное отпирание блокировочного тиристора 20 и формирование им5 пульса управления в процессе разряда конденсатора 18 по цепи 18-15-9-20-18 для силового тиристора 26 фазы В. Блокировочный тиристор 20 остается открытым до момента времени ts/r.e. до уменьшения тока через блокировочный тиристор 20 до величины тока запирания. С момента te до 17 заряженный конденсатор 23 разряжается через резистор 22. С момента t происходит процесс заряда конденсаторов 3,19 и раз- ряд для формирования импульса управле- ния для силового тиристора 27 фазы С.

При этом в зависимости от величины резистора 4 регулируется длительность.заряда конденсатора 3 до напряжения отпирания USM для фиг. 1 диапазон управления Определяется согласно : выражению 0:2 а 120 эл. градусов, так как At- 12-11 t5-t4 о. при малых значениях резистора 4 и быстром увеличении фазного напряжения составят до 30 ц S, а угол управления 120 эл. градусов определяется длительностью заряда Д 6,66 т5гт1е. наступает момент, когда ta, ta, t4 сливаются в одно мгновение и сразу с момента разряда конденсаторов., 17 происходит заряд конденсаторов.3,18.

На фиг. 4 показана схема управления трехфазным.инвертором ведомой сетью, выполненной по полумостовой схеме и на фиг. 5 временные диаг раммьгпо этой схеме.

Через диод 12 и резистор 4 в момент временен положительное напряжение фа зы В сети подается на заряд конденсатора 3, который в момент времени t2 при достижении величины напряжения До значений отпирания однбпереходного транзистора 2 разрядным током отпирает блокировочный тиристор 20. При отпирании блокировочно гб тиристора 20 происходит заряд кйнден- сатора 19, который наряжён до напряжения стабилизации стабилитрона 7с момента времени ti до t2 (Фиг. 5, ж). Импульс управления со вторичной обмотки импульсного трансформатора 16 подается на силрвойти- ристор 26 фазы А. Тиристор 26 отпирается с ;.момента времени ti до момента запирания, т.е. момента ts (фиг. бг). Блокировочный Ти- :р11Ст6р 20 остается открытым до момента уменьшения тока до значения тока удержания, что предотвращает повторный заряд конденсаторов 19 и 3 во время приложений полржительного напряжения фазы В. С момента ts до te (фи г. 5,г)тирйстору 26 прикладывается обратное отрицательное напряжение. С момента ta (Фиг. 5.а, 5,ж) начинает заряжаться конденсатор 3 по цепи 8-4-3-24-25 за счет положительного напряжения фазы С. При достижении напряжения на конденсаторе 3 величины .отпирания однопереходного транзистора 2 в момент времени Т4 происходит отпирание тиристора 20, за счет чего происходит разряд заряженного конденсатора 17, заряд которого происходил с момента ta до t4 через диод 11. Разряд конденсатора 17 формирует импульс управления вторичной обмотки импульсного трансформатора 14 для отпирания силового тиристора 27 фазы В. Тиристор 27 остается открытым с момента t4 до t (фиг. 5.6). Блокировочный тиристор 20 остается открытым до уменьшения величины тока протекающего через него по цепи 11-8-20-25-24, до значения тока удержания и к моменту времени te начинает прикладываться к нему нарастающее напряжение фазы А через диод 10. Далее процесс повторяется для фазы А.с отпиранием силового тиристора 28 фазы С,

При всей идентичности схем управления выпрямителем и инвертором ведомой сетью разница заключается в том, что при вьшрямлении импульс управления, формируемый разрядом конденсатора фазы А, подается на силовой тиристор фазы А, фазы В на силовой тирмстор В, фазы С на силовой тиристор С, а в инверторном режиме, им- пульс управления, формируемый разрядом конденсатора фазы А,-подается на силовой .тиристор фазы В, т.е. подается на силовой тиристор, фаза которого отстает на 120°.Вышеописанная схема управления им-1 вертором ведомой сетью (фиг. 4) в отсутствии в силовой cxewe .нагрузки в виде согласно включенного источника ЭДС/т е. при активной или реактивно-активной нагрузке в трехфазном полумосто вбм выпря мителё формирует угол управления со 120 до 150 зл. градусов (фиг, 6). Поданной схеме /заряд конденсатора 18 происходит фазой А, а разряд конденсатора 18 формирует импульс управления силовым тирйсТором 28 фазы С, заряд конденсатора 19 происходит, фазой В в диаНазоне угла управления от О до 30 эл, градусоб и разряд по цепи 19-16- 9-20-19 формирует импульс управления для силового тиристора 26 в диапазоне от 150 до 180 эл. градусов положительной полуволны фазы А, Фазой С происходит заряд конденсатору 17 в диапазоне угла управления 0-30 эл, градусов и при разряде по цепи : 17-14-8-20-17 формируется импульс управления дли силового тиристора 27 в диапазоне 150-180 эл. градусов положительной полуволны фазы В. При установке в трехфазном прлумостовом выпрямителе в цепь вторичных обмоток импульсных трансформаторов схемы управления переключателя 29 (фиг. 7) для переключения импульсов управления с силовых тиристоров А на С, В на А, С на В позволит управлять силовыми ти- ристорами в диапазоне от 0 до 150 эл. градусов, т.е. во всем диапазоне с пределом регулирования выпрямленному напряжению от 0 до 100%/г.е. в два этапа с переключением от 0 до 25% и от 25 до 100%.

В трёхфазном несимметрично-мосто- вом выпрямителе (фиг. 7) с переключателем 29 вышеописанная схема управления позволит расширить угол управления.от 0 до 180 эл. градусов т.е. фаза А в диапазоне угла управления 0-60 эл. градусов заряжает конденсатор 17 с формированием импульса управления для отпирания силового тиристора 26 фазы С в пределах от 120 до 180 эл. градусов угла управления во втором положении переключателя 29. Далее кон- денсаторы 19 фазы В формирует им пульс для силового тиристора 25 фазы А и 18 фазы С формирует ммпульс для силового тйрйстора 27 фазы В в диапазоне от 150 до 210 эл. градусов или от 120 до 180 эл. градусов угла управления. На фиг. б показана схема уп- равления.гфеобразователем, собранного по схеме т рёхфазного мостового иесимметрич- ного или полумостстогб выпрямителя с об- щим анодом силовых тирмстбров.

В данной суеме (фиг. 8) общая плюсовая клемма релаксационного генератора .1 и блокировочного тиристора 20 соединена с общей точкой трех последовательных цепо- чек и подключены к общей точке соединения анбдбв силЬвыхтирйСторов через ограничи- .тельный резистор 21, а общая минусовая клемма релаксационного генератора 1 и блокировочного fиристора 20 через диоды 8-10 соединены-с точкой соединения анодов диодов 11-13 и первичных обмоток Им- пульсныхтрансформаторов 14-16( Нрй этом катоды диодов 11-13 подключены к катодам силовыхтИристоррв 22-24. . ; .

На фиг. 11 представлен преобразовав

тель с общим катодом силовых: гирйстбрЬв со схемой управления, подключённой к вто- ричной обмотке силового трансформатора, с подключением к фазам катодов диодов пбследовательных цепочек для формйрова- ний импульса управления в диапазоне 60 а 5 180 эл. градусов или в режиме инвертора ведомой сетью с диапазонб м уг ла опережения от 0 до 120 эл. градусов. .

Например, с момента времени 1з (Фиг. 13 е, ж) происходит заряд конденсаторов 3 и 17 по цепи: (нулевая точка трансформатора - 22,23-21-4-3-8-11 - фаза С и) нулевая точка трансформатора - 22, 23-21-4-3-8- 11 - фаза С и нулевая точка трансформатора - 22; 23-21-17-14-11 - фаза С. При этом заряд конденсаторов происходит обратной полуволнойГфазы С - Uc. Разряд конденсаторов 3,17 происходит в момент времени ц и сформированный импульс управления импульсным трансформатором 14 подается силовому тиристору 25, подключенного к фазе А. Диапазон At (с момента времени

) формирования импульса управления для силового тиристора 25 фазы А, позволяет подачу импульса управления в диапазоне угла управления 60 а. 180 эл. градусов или в режиме инвертора ведомой сетью со схемой силовых тиристоров с общим катодом в диапазоне угла оперё- ж е н и я о т 0 а Ј 120 эл. градусов т.е. рт t3 до t. Далее обратной полуволной фазы A-UA с момента времени ty заряжаются конденсаторы 3 и 18 и импульс управления, сформированный при разряде конденсатора 18 через импульс ный трансформатор 15, подается силовому ти риетору 26, подклю- ченногб анодом к положительной полуволне фазы В, Диапазон подачи импульса управления бпрёделйется диапазоном Д & tii-t фазы -У А(фиг. 13д) и определяетдиапазон угла управления 60 а. Ј 180 эл. градусов иуглаопережения9 Д 120эл. градусов для силового тириетора 26.. Процесс форми- рбвания импульса управления для сйловбго тиристрра 27 фазы С аналогичен предыду- щим фазам;й конденсаторы 3,19 заряжаются в: диапазоне A t от tn-ti5 (фиг. 13е, ж) отрицательной полуволной фазы В -Up

(Фйглгздз: - --;::.;-:..-.: .:: ;

: На фиг. 1.2 представлена схема управления преобразователем, собранного с соединением силовых тиристоров с общим анодом ц. подключенного анодами диодов поЬлёдоват льнЦх цепочек к фазам вторичной, обмбткисилбвбгб трансформатора для. формирования импульса управления в диа- пазон.б 60 .. aS 180 эл. градусов и угла опережения 0 / 120:эл. градусов. В данной схеме заряд и разряд конденсаторов 3, 17, 18, 19 происходит в диапазоне (фиг.

136,в,г),A t t2-ti t6-t5 t ю-tgположительной полуволной фазных напряжений, сфор мирбванный импульс управления, подается на силовые тиристоры 26-28, подключённые катодами к фазам с отрицательными потен- цйалам й в момент подачи импульса управ- лёния т.е. импульсы управления, сформированные положительной полуволной фазы А подается в диапазоне A t t2-ti силовому тиристору 28 фазы В, положительной полуволной фазы В в диапазоне А t t6-t5 подается силовому тиристору 27 фазы С и положительной полуволной фазы С в диапазоне A t tio-tg подается силовому тиристору 26 фазы А;

Таким образом, подключая схему управления к преобразователю различными вари; антами возможны переключения диапазона угла управления 0 а 120и60 а 180 эл. градусов в режиме выпрямления и от О Ј(3 120 эл. градусов угла опережения в режиме инвертора ведомой сетью при различных схемах подключения силовых тиристоров. . При подключений схемы управления к линейным напряжениям в зависимости от Схемы силовых.тиристоров возможны дополнительные диапазоны формирования импульсов управления с опережением или отставанием (угла управления на 30 эл, градусов по сравнению с предыдущими режИ- мами и схемами управления.

Формула изобретения ; 1. Устройство для управления трехфазным полумостовым или несимметричным мостовым тиристорным преобразователем, содержащее резистор, ограничитель напряг жения, включенный между отрицательным и положительным выводами питания релаксационного генератора, выполненного на однопереходном Транзисторе, и три конденсатора; включенных последовательно 6

.первичными ббмотками соответствующих трех импульсных трансформаторов между

{анодами соответствующих трех выпрями- тельных диодов и отрицательным вывбдбм гМтасния релаксационного генератору, rtu- ложительный вывод питания которого соединён с катодами выпрямительных дйодбв, аноды которых соединены с Катодами coot- еетствую1дйх трех допол тельных диодов, аноды которых предназначеныi для подклю чёния к соответствующим фазам трехфазЛ ...: ..

. н--: ;

. jg V --,,,-..:--,------- и .и..... л -it- ifiVfiiii-i

&L

ной сети, причем первые выводы вторичных обмоток импульсных трансформаторов соединены с управляющими электродами соответствующих тиристоров преобразователя, отличающееся тем, что, с целью, повышения надежность работы и расшире ния функциональных возможностей, введен амплитудный ограничитель и блокировочный тиристор, анод, управляющий электрод и катод которого соединены Соответственно с положительным вывОйЬм писания, выходом и отрицательным выводом пиТаниа релаксационного генератбра, отрицательный йЫйод питания котортэго предназначен для подкл ючения к нейтрали трехфазной сети через последовательно соединенные резистор и амплитудный ограничитель, а вторые выводы бтЬрйчйых обмоток импульсных трансформаторов соединены с катодами соответствующих тиристоров преобразовате

:... . -.. . .;.. .1.

2. Устройство по п. 1, отлйчающбб- ся тем, что амплитудный 6rp aHH4Hte/ii выполнен в виде параллельной RC-цепи.

3. Устройство по п. 1, ртличающе.е- с я тем. что амплитудный ограничитель ву- .пблнен в виде стабилитрона,- ...

4.гУст(5ойствб по пп. 1-3, .от л и ч a tout е ё с я тем, что а|1оды дополнительных диодов предназначены для подключения к , фазам трёхфазной cef и, отстающим.на 120° от фаз, подключенных к срответствующим тиристорам преобразователя.;

тп

г s

- rvvvx

M

Сущность изобретения: через выпрямительные диоды If ,12,13 и дополнительные дйодь 8,9,10 выпрямленное сетевое напря- жейиё пбступает на релаксационный генератор 1, постоянная времени заряда конденсатора 3 которого определяет углы включения силовых тиристоров 25, 26, 27. При срабатывании релаксационного генератора отпирается блокировочный тиристор 20, обеспечивающий формирование импульса управления вторичной обмотке одного its импульсных трансформаторов 14, 15, 16, и блокирующий релаксацибнный генератор до момента снижения напряжений на блокировочйом тиристоре до нулевого Значения, чтб обеспечивает симметрию импульсов управления силовыми тиристора- ми. 4 з.п. ф-лы; 13 ил. Л..:.. ;.-.- v;;:. .-.: :f--- ----- Ф N Ј 00 д ч ю о о

iMv-. ш т

26

c: c:

fc

-a 05 -j Cp

05

iсз

--&О IOl |

л I Ш M „UJ г .Г- --JT ---------------Г -- -----

. i i JL

чьК-А

о

439 $ $

CO

ГЧ4

t

V

HHRSJ

5S

«

ЧНК&Д D

и4Ь

гз

со

-4

N О

ю

«

т .

to«

14

S

«

4

8

Jrva ---.-.«Lx

к

ЈГ-Т9Г-Г

г МФ

f.

х

/

J U У

:u ,,u ;uy

7SZ du i

Х IXй К, |XV 1ХУ К

V L/ L/J. 1/.L/.

n/-/7 7-ff2M /7 % %

/7fJ74:y «/7

П5Ъ

7

til

V/ Vy ЧУ

ns 0723- in ч Bn v/ °a 9n

602il8l

0

3

ц .ад

ъ

WM

х

2f

/г,

гд

tfafii

%

/

ЬЪ Ц ЪЧ

Ч Ъ

W/,/

SI-LL

ч ЪW

L

77

о о

CS

гсо . О)

о

CM

r- co

Q, Gt

и-

rsrVTiSJLj bl

«t -.

-j ./ttes

0 &

С

в

&L

jja$- т ш ш

.rww,

ъ

{ yWX

Klllt

./vvvvJ

гб

7

П

фигМ

Фиг. 11

иф d

UA UA lie ЛА Лв r J/A

be

i

V Ч.У

0Л

iuw

Из

t

; 5

fy /5 zf/7 %

ЛЯП Л Г..

//i

//s

S

Uc

%

0/7-0

6 5 tffit&tfi fa 6/8 21 fa ЗЬ & -& & &

t3 1 # . h 26

1Л Л Л Л Л П/

3

.X

tt Ц t t8 if, tjitKtti tjgt ttf ttf

iVi

r . -f ,i,. fi-.. Pi,, .„„-if - .i-..-.у- A I -:... L. f ;l--в,, ,T... .I -.

3 A 7 8 ftntl$i}Sil3t tnfystlStl9

Фи}.13

bej

А

,Ј

t

У

t