Устройство искусственной коммутации Советский патент 1974 года по МПК H02M5/28 

Известны устройства искусственной коммутации, содержащие конденсатор фильтра, а такаое коммутирующие конденсатор и дроссель.

Предлагаемое устройство отличается тем, что оно выполнено з виде неполностью управляемого однофазного моста, в диагонали которого со стороны переменного тока включен конденсатор фильтра, а со стороны постоянного тока - последовательно включенные коммутирующие конденсатор и дроссель.

Это позволяет снизить коммутационные перенапряжения и повысить энергетические показатели устройства.

На фиг, 1-3 изображена принципиальная электрическая схема устройства в трех вариантах, где оно использовано дляизкусственной коммутации трехфазного однотактного компенсационного првобразова теля.

Устройство I состоит из полууправляемого моста, образованного неуправляемыми вентилями 2 и 3 и управляемыми вентилями 4 и 5, В диагонали моста включены: со стороны переменного тока емкость б фильтра, а со стороны постоянного тока - коммутирующийся/С - узел, состоящий из коммутирующей емкости 7 и индуктивности 8 и служащий для запирания управляемых вентилей 4 и 5 через некоторое время после их отпирания. Коммутирующее устройство подключено к силовому преобразователю 9 через неуправляе мый выпрямитель 10.

При подаче напряжения емкости 6 фильтра и коммутирующая 7 заряжаются от сети через выпрямитель 10 и нагрузку. При этом полярность напряжения на емкостях соответствует знакам без скобок на фиг. I,

Для выключения проводящих вентилей преобразователя 9 отпиpasiTOH управляемые вентили комиу тирующего устройства и емкосгь фильтра оказывается подключенной через управляеыые вентили ч и 5 и неуправляеыый выпрямитель 10 параллельно проводящим вентилям преобразователя 9 так, что ее на пряжение запирает проводящие вен тили преобразователя и ток нагру ки начинает протекать через емкость фильтра, разряжая ее. Одновременно с выключением проводящих вентилей преобразователя 9 при отпирании вентилей и 5 начинлетоя резонансный заряд коммутирующей емкости 7 через ин дуктивность 8 от емкости фильтра Через полпериода собственных колебаний коммутирующего контура, образованного емкостями б и 7 и Индуктивностью 8, начинается обратный перезаряд емкости 7, на.пряжение на которой к указанному Моменту соответствует знакам в скобках (см. фигЛ). Когда ток обратного перезаряда сравняется о током нагрузки, вентили 4 и 5 запираются, разряд емкости б прек ращается, а ток нагрузки начинает течь через индуктивность 8 и коммутирующую емкость 7, разряжая, а затем перезаряжая последнюю. Когда в процессе перезаряда напряжение емкости 7 сравняется с напряжением емкости 6, откроются диоды 2 и 3, и большая часть тока нагрузки нереиде в цепь емкости фильтра б, тенерь уже заряжая ее« Комиутация тока нагрузки из работавшей фазы в очередную начнется, когда напряжение на емкостях б и 7 сравняется с линейным напряжением между указанными фазами. Так как емкость б выбирается значительной величины, коммутационное напряжение изменяется достаточно медленно, не вызывая больших коммутационных неранапряЖ6НИЙ в сети, После окончательного перехода тока нагрузки из работавшей фазы в очередную коммутирующее устройство отключается диодами выпрямтеля 10, и рост напряжения на емкости б прекращается. Таким образом, на первом этавд Коммутации, когда открыты управляе мые вентили 4 и 5, емкость фильтра б разряжается током наг тузки, отдавая энергию, запасенную в процессе предыдущей комиутации. На последнем этапе коим.-утации, когда отперты диоды 2 и 3,происходит ее заряд. Указанное чередование в течение каждой искусственнойкоммутации процессов разряда и заряда емкости б дает возможность обойтись без добавочных устройств, слузкащих для отдачи энергии с емкости еильтра, В то же время, благодаря ольшой величине емкости б, коммутация тока из фазы в фазу протекает достаточно плавно, не вызывая перенапряжений в сети. Однако зависимый разряд коммутирующей емкости 7 после ее резонансного заряда от емкости фильтра б, осуществляемый током нагрузки, делает внешнюю характеристику преобразоватьля крутопадающей и вызывает перенапряжения на нагрузке. Для устранения этого предлагается включить встречнопараллельно управляемым вентилям моста 4 и 5 неуправляемые диоды II и 12 (см. фиг. 2), В этом варианте после запирания управляемых вентилей 4 и 5 процесс резонансного перезаряда емкости 7 продолжается и примерно через период собственных колебаний контура, образованного из емкостей б и 7 и индактивности 8, напряжение на емкости 7 восстанавливают исходную величину. Затем отпираются, вентили 2 и 3, и процесс далее протекает, как было описано выше. Общим недостатком устройств искусственной коммутации изображенных на фиг, I и 2, является большая амплитуда напряжения на коммутирующей емкости 7, что увеличивает ее установленную мощность, которая пропорциональна квадрату напряжения. О целью снижения мощности коммутирующей емкости предлагается вместо общего коммутирующего узла включить по аналогичному узлу параллельно каждому управляемому вентилю коммутирующего устройства. Такое устройство изображено на фиг. 3, где параллельно управляемому вентилю 4 включены индуктивность 8 и коммутирующая емкость 7, а параллельно вентилю 5 индуктивность 13 и емкость 14. В данном ваоиантб также при включении вентилей 4 и 5 произойдет резонансный перезаряд емкостей 7 и 14, а затем их обратный через диоды II и 12, Таким образом, разряд емкосfH фильтра б будет продолжаться В течение периода собственных колебаний коммутирующих контуров, образованных емкостью 7 с индуктивностью 8 и еикостью 14 с индуктивностью 13, Затеи откроются диоды 2 и 3, и процесс будет продолнагься, как описано выше. Нетрудно заметить, чю хотя суммарная величина коммутирующих емкостей возросла Б два раза,установленная их мощность уменьшилась в полтора раза. ПРЕДМЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯ I. Устройство искусственной коммутации, содержащее конденсатор фильтра, коммутирующие конденсатор и дроссель, отличающееся тем, что, с целью снижения коммутационных перенапряжений и повышения энергетических показателей, оно выполнено в виде неполностью управляемого однофазного моста, в диагонали которого соостороны переменного тока включен конденсатор фильтра, а со стороны постоянного тока - последовательно включены коммутирующие конденсатор и дроссель, 2,Устройство по п. I о т л и ч а ю щ е е с я тем, что встречно-параллельно управляемым вентилям моста включены диоды, 3,Устройство по пп, I и 2, о тли. чающееся тем, что цепочки из последовательно соединенных коммутирующих конденсатора и дросселя включены параллельно каждому управляемому вентилю полу управляемого моста.

иг. 1

. „J

Фиъ 2