Известны схемы вентильных преобразователей, состоящие из двух управляемых преобразователей, выходы которых включены последовательно на общую нагрузку. Регулирование выпрямленного напряжения в этих схемах осуществляется способом поочередного управления углами залсигания вентилей первого и второго преобразователей. Процесс регулирования выпрямленного напряжения в таких схемах осуществляется в два этапа.
При снижении выпрямленного напряжения вначале изменяются углы зажигания вентилей одного из преобразователей «i от нуля до максимального значения в инверториом режиме «1 макс, а углы зажигания вентилей второго преобразователя остаются неизменными и равными нулю «2 0. Этим достигается изменение выпрямленного напряжения от максимального значения до величины, близкой нулю. На втором этапе углы зажигания вентилей первого преобразователя остаются равными aiMaiic, а углы второго преобразователя az изменяются от нуля до максимума az макс, чем обеспечивается максимальное напряжение инверторного режима установки.
При таком способе регулирования значительно снижается величина реактивной мощности установки при глубоком регулировании выпрямленного напряжения и уменьшаются пульсации выпрямленного напряжения по
сравнению с обычными схемами преобразователей.
При управлении вентилями посредством узких отпирающих импульсов возникает трудность начального включения пребразовательной установки в работу или повторного приема нагрузки после паузы в протекании тока. Эта трудность заключается в том, что для включения установки под нагрузку необходиМО, чтобы отпирающие импульсы одновременно присутствовали на управляющих электродах вентилей двух последовательно включенных преобразователей. В указанных схемах углы залсигания вентилей каждого из преобразователей регулируются одновременно и моменты отпирания вентилей не совпадают. Поэтому требуется применение широких отпирающих импульсов, что, в свою очередь, ведет к повышению мощности и габаритов системы
управления вентилями. Помимо значительного повышения коэффициента мощности известный способ последовательного включения преобразователей обеспечивает рабочего напряжения вентилей вдвое по сравнению
с обычными схемами преобразователей. Класс вентилей может выбираться в соответствии с анодным напрял ением каладого из последовательно включенных преобразователей, которое вдвое по сравнению с обычными преобние выпрямленного напряжения. Однако это преимущество может быть реализовано не во всех случаях. Максимальное напряжение, прикладываемое к вентилям в трехфазной выпрямительной схеме, равно амплитуде линейного напрялсения. В то время это положение справедливо только в случаях, когда в цепи выпрямленного тока отсутствуют источники э. д. с. Если же последовательно в день выпрямленного тока включены дополнительные источники э. д. с., то это положение сохраняется лишь в случае, когда в любой момент времени хотя бы один из трех вентилей выпрямительной группы открыт .и проводит ток в прямом направлении. Только при этом условии напряжение на запертых вентилях строго определено и равно линейному напряжению вентильных обмоток трансформатора. В противном же случае, т. е. если все вентили выпрямительной группы заперты, напряжение, приложенное к вентилям, будет равно сумме напряжений вентильных обмоток трансформатора и источника э. д. с., включенного в цепь выпрямленного тока. Для рассматриваемого способа управления с по следовательным включением двух преобразователей каждый из преобразователей играет по отношению к другому роль такой внешней э. д. с. в цепи выпрямленного тока. Кроме того, такую же роль играет э. д. с. двигателя в схемах вентильных приводов постоянного тока.
На фиг. 1 приведена схе.ма преобразователя, питающего реверсивный привод постоянного тока и состоящего из двух групп преобразователей (хода «вперед и «назад) с последовательным включением трехфазных .мостовых выпрямительных схем; на фиг. 2 приведена схема реализации предложенного способа.
Направление протекания выпрямленного тока /d и полярность э. д. с. приводного двигателя е (см. фиг. 1) показано при работе привода «назад. Когда все вентили группы «вперед заперты (уравнительный ток между группами преобразователей отсутствует или имеет прерывистый характер) в цепи вентилей В, BZ, Вц, BIZ действует сумма мгновенных значений линейных напряжений обмоток трансфор.матора и э. д. с. двигателя: /Vajс + а,сг +
Поскольку наибольшее значение э. д. с. двигателя может быть примерно равным «:;2-l,35t/ji, (где (Уд - эффективное значение линейного напряжения обмоток трансформатора, питающих выпрямительные мосты), а наибольшее значение напряжений равно амплитуде линейных напряжений, то максимальное значение суммы напряжений, действующих в цепи вентилей при указанной на чертеже полярности всех составляющих, будет
равно 2 (1/2+1,35) И я, т. е. равно почти четырехкратному рабочему напряжению вентиля.
от сопротивлений остальных вентилей , 13--616. При равномерном распределении напряжений, которое может быть обеспечено посредством щунтирования вентилей активны.ми сопротивлениями, напряжение на каждом из вентилей не будет превыщать его максимального рабочего напряжения, равного амплитуде линейного напряжения вентильных обмоток трансформатора.
Однако при отпирании вентилей одного из мостов посредством подачи на управляющие электроды отпирающих импульсов, к вентилям Вц и Bi2 второго моста будет приложено в прямом направлении повышенное напряжение,
превышающее максимальное рабочее почти в два раза. Это может привести к выходу их из строя в случае, если выбор вентилей производился без учета воз.можности таких перенапряжений.
Рассмотренный случай является характерным для реверсивных схем с поочередным управлением последовательно включенными преобразователями, так как для повышения коэффициента мощности установки вентили двух
последовательно включенных преобразователей отпираются с различными значениями углов регулирования, т. е. неодновременно, что и приводит к неравномерному делению напряжений между ними при отсутствии протекания
выпрямленного тока. Во избежание этого необходимо обеспечить непрерывное протекание уравнительного тока через неработающую на нагрузку группу вентилей или использовать для управления вентилей импульсы, щ.ириной
не менее 120 эл. градусов. В первом случае обеспечивается в любой момент времени проводящее состояние хотя бы одного из вентилей в каждой трехфазной группе и, следовательно, строго ограничивается напряжение на
остальных вентилях величиной линейного напряжения вентильных обмоток.
Во втором случае обеспечивается протекание тока в любой .момент времени при приложенном к мосту внешнем напряжении, не превосходящем мгновенного значения линейного напряжения вентильных обмоток трансформатора, так как в любой момент на управляющем электроде одного из вентилей трехфазной выпрямительной схемы присутствует отпирающий сигнал.
Однако указанные меры нельзя считать достаточными, поскольку они не могут обеспечить надежности работы преобразователей. Так, например, при перерыве уравнительного тока или
исчезновении (или сужении) одного из управляющих импульсов преобразователя, регулируемого из-за неисправности в систе.ме управления, или в силу других причин возникающее на вентилях повышенное напряжение может
привести к выходу их из строя. Кроме того, в настоящее время широкое распространение получают .именно системы реверсивных вентильных преобразователей с раздельным управлением группами «вперед и «назад (т. е.
мия вентилями с узким управляющим импульсом. Поэтому в этих условиях приходится завышать мощность вентилей, выбирая их на максимально возможное напряжение, примерно вдвое превосходящее напряжение ,их нормального рабочего режима.
На управляющие электроды вентилей одного из преобразователей HZ, углы зажигания а.2 которого при снижении выпрямленного напряжения регулируются вторыми (т. е. после соответствующего увеличения углов зажигания tti вентилей преобразователя П, подаются также управляющие импульсы используемые для управления вентилями преобразователя, регулируемого первым. Вентили преобразователя Я2 отпираются импульсом, фаза которого минимальна, а второй импульс поступает уже на открытый вентиль. В силу закона регулирования углы ai во всем диапазоне регулирования не могут быть меньше углов а-2 (), поэтому вентили преобразователя Пг отпираются с углами регулирования аа, и обычный режим преобразовательной установки не нарушается. Вместе с тем одновременное поступление импульсов с углом зажигания ai на управляющие электроды вентилей обоих преобразователей обеспечивает их одновременное отпирание при начальном включении установки или при приеме нагрузки после предшествующей паузы в протекании выпрямленного тока. Это способствует установлению рабочего режима при управлении вентилями посредством узких импульсов.
При снижении величины выпрямленного тока до уровня, при котором возникает режим прерывистых токов преобразовательной установки, импульсы, генерируемые системой управления СУ2 и регулирующие углы зажигания 0.2, автоматически отключаются. Оба последовательно включенных преобразователя при этом управляются от системы управления СУ1 л все вентили при этом отпираются с одинаковым углом зажигания.
Таким образом, преобразовательная установка переводится в режим одновременного управления последовательно включенными преобразователями, при котором не обеспечивается снижение потребляемой реактивной мощности. Однако, поскольку величина реактивной мощности, прямопропорциональная выпрямленному току, ничтожно мала, такой режим не оказывает существенного влияния на энергетические показатели установки. Вместе с тем это позволяет исключить возможность появления на вентилях повышенного напряжения вследствие влияния э. д. с. в цепи выпрямленного тока в режиме прерывистых токов -и при отсутствии выпрямленного тока.
Так в интервалы времени, при которых в связи с отсутствием тока управляющие импульсы также отсутствуют, вентили обоих преобразователей заперты и сумма э. д. с. нагрузки и напряжений вентильных обмоток трансформатора может быть равномерно поделена между вентилями. В результате напряжение на каждом из вентилей не будет превосходить максимального рабочего значения. При поступлении отпирающего импульса вентили обоих преобразователей отпираются одновременно, в результате чего исключается возможность прикладывания суммы всех напряжений к вентилям одного из преобразователей « величина напряжения на вентилях ограничивается на уровне максимального рабочего значения. Предложенный способ позволяет осуществлять управление вентилями посредством узких отнирающих импульсов при отсутствии
непрерывного уравнительного тока в реверсивных установках.
Отключение импульсов системы СУ2 может осуществляться теми же средствами, что и в
реверсивных схемах с раздельным управлением группами вентилей. В качестве датчика тока ДТ может быть использован измеритель любого типа, осуществляющий измерение непосредственно в цепи выпрямленного тока (см.
фиг. 2) ил« на стороне переменного тока одного из преобразователей.
Для того, чтобы включение и отключение импульсов от СсУ2 не вносило больших возмущений в систему автоматического регулирования преобразовательной установкой, можно использовать дополнительный сигнал, который одновременно с отключением импульсов СУ2 осуществляет переключение на входе СУ2 и обеспечивает такое изменение фазы импульсов аь чтобы величина выпрямленного напряжения и коэффициент усиления системы остались Ббизменным.и.
Предмет изобретения
45
Способ управления последовательно включенными преобразователями путем поочередной подачи управляющих импульсов на каждый из преобразователей, отличающийся тем, что, с целью уменьшения величины максимального напряжения, прикладываемого к вентилям, на преобразователь, управляемый вторым, подают также управляющие импульсы
преобразователя, регулируемого первым, а в режиме прерывистого тока управление осуществляют только импульсами первого преобразователя.
