Вентильный преобразователь с искусственной коммутацией вентилей Советский патент 1979 года по МПК H02M7/12 

I

Изобретение относится к области силовОй. преобразовательной техники и может применяться, в частности, в регулируемом вентильном приводе постоянного тока.

Известны преобразователи с искусственной коммутацией вентилей, в которых при комм)тации выходящий из тиристор запирается под действием прямого падения напряжения на диоде величиной 1-1,5 В.

Известны также схемы конденсаторных устройств запирания тиристоров выпрямителей с искусственной коммутацией с подключением конденсатора и соединенным последовательно нагрузке и запираемому тиристору. Они имеют коммутирующий конденсатор, шунтированньш цепочкой из последовательно соединенных разрядного дросселя, диода и тиристора. При выключении основного тиристора к нему прикладывается напряжение величиной 1-1,5 В.

Однаков известных устройствах вследствие малого обратного напряжения на тиристорах время выключения тиристоров увеличивается в 1,5-3 раза, что ведет к соответствующему увеличению емкости коммутируюишх конденсаторов и дросселей и, следовательно, к увеличению габаритов устройства.

Предлагаемое устройство отличается от известного тем, тао последовательно с разрядными дросселями дополнительно включены первичные обмотки общего для анодной и катодной групп вентилей коммутирующего дросселя с сердечником из ферромагнитного материала, вторичные обмотки коммутирующего дросселя через диоды подключены к нстоодикам постоянного тока, причем цепочки, образованные первичными обмотками коммутирующего дросселя и диодами, включены между основным и дополнительным управляемыми мостами вентильного преобразователя.

Схема предлагаемого устройства представлена на чертеже.

Вентильный преобразователь с искусственной коммутацией вентилей содержит параллельные основной 1 и дополнительный 2 выпрямительные мосты, подсоединенные к сети переменного тока и соединенные между собой через последовательно соединенные диоды 3, 4 и первичные лбмотки двух коммутирующих дросселей 5; б с сердечником из ферролгагни ного материала, вторичные обмотки которых через диоды 7, 8 подсоединены к двум источгшкам 9 и 10 постоянного тока; два коммутирующих конденсатора 11, Ц, вьшоды которых соответственно через разрядные дроссели 13, 14 и управляемые вентили 15, 16 подсоединены между указанными зттравляемыми выпрямительными мостами, а через зарядные дро сели 17, 18 и управляемые вентили 19, 20 - к источникам постоянного тока. Рассмотрим работу вертильного преобразователя, когда он сл)окит выпрямителем в ком пенсацио}шом режиме, отдавая в сеть реактивную мощность. В этом случае коммутация тока с вентиля (например, 21) на вентиль (например, 22) осуществляется при опережающем угле управления, когда напряжение в фа зе вст)а1ающей; в работу (очередной) ниже, ,чем в фазе выходящей из работы (предыдущей). Для перевода тока с вентиля 21 на вентиль 22 одновременно подают отпираюидае импульсы на вентиль 23 дополнительного моста, вентиль 22 и вентиль 15, Конденсатор 11 начинает разряжаться по цепи: плюс ковденсатора 11, разрядный дроссель 13, вентиль 21, вент1шь 23, вентиль 15, минус конденсатора 11. Ввиду отсутствия потерь в контуре перезаряд конденсатора носит колебательный характер и ток в контуре изменяется в соответ ствии с выражением- . -iCtT -U Ct tc jjSincw t, напряжение на конденсаторе в момент времени t 0; - собственная частота колебаний контура. Напряжение на .конденсаторе в процессе перезаряда изменяется по закону Uj,et) 0)0094)(2) В момент времени tj, когда ток разряда достигает 3 ц величины тока нагрузки, ток в вентиле 21 прекратится. Время t, находится из выражения (1) для тока разряда t .:qrc sill . Конденсатор к этому моменту разрядится до напряжения (to-)cos(JUQ-b (4) Начиная с момента ti ток разряда коммутирует первичную обмотку коммутирующего дросселя 5. При зтом на ней возникает запирающее вентиль 21 напряжение, равное . зап ai2 и - напряжение источника постоянного тока число витков первичной и вторичной обмоток коммутирующего дросселя. При зтом небольщая часть энергии конденсатора 11 через вторичную обмотку коммутирующего дросселя и диод 7 передается источнику 9 постоянного тока. Плюс запирающего напряжения первичной обмотки коммутирующего дросселя прикладывается к катоду, а минус через открытые диод 3 и вентиль 23 к аноду вентиля 21. Ток нагрузки в это время протекает через вентиль 23, диод 3 и первичную обмотку коммутирующего дросселя 5. После коммутации тока на первичную обмотку коммутирующего дросселя 5 ток разряда изменяется по закону -iC-t)--u Ь ,-cosujQt + ,-SihUJot время t в равенстве (6) отсчитьтается от момента tj. На восстановление запирающих свойств вентиля 21 в течение определе1шого времени, ток i (t) в равенстве (6) больше тока нагрузки. После перезаряда конденсатора 11 напряжение на аноде вентиля 22 становится выше чем на аноде вентиля 23, и ток нагрузки коммутирует вентиль 22. Затем отпирается вентиль 19, конденсатор перезаряжается в исходное состояние, и схема готова к коммутации тока с вентиля 22 на вентиль 24. Очередная коммутация тока с вентиля на вентиль в анодной группе происходит аналогично. При этом сердечник коммутирующего дросселя перемагничивается в Противоположном направлении. Поскольку для эффективного запирания вентилей обратное напряжение Usan составляет незначительную часть от напряжения на конденсаторе 11, оно практически не влияет на величину напряжения источника 9 постоянного тока и емкость конденсатора 11. Сокращение времени восстановления запирающих свойств вентиля за счет приложения обратного напряжения к выходящему из работы вентилю в 2-6 раз приводит к уменьщению емкости коммутирующего конденсатора 11 и индуктивности разрядного дросселя 13 и, следовательно, их габаритов в 1,3-2 раза. Поскольку сердечник коммутирующего дросселя перемагничивается в противоположных направлениях, время коммзггации тиристоров мало (собственная частота контура со о иелика по сравнению с частотой сети), его габариты будут небольшими. Потери энергии в дросселе так же будут незначительными, так

как Последняя передается источникам постоянного тока.

Формула изобретения

Вентильный преобразователь с искусственной коммутацией вентилей, содержащий два управляемых выпрямительных моста, основной и дополнительный, подключенный к сети переменного тока параллельно основному, два источника постоянного тока, к которым через зарядные дроссели и управляемые вентили подключены коммутирующие конденсаторы, каждый из которых щунтирован цепочкой из

последовательно соединенных разрядного дросселя, даода и управляемого вентиля, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов устройства, последовательно с

разрядными дросселями дополнительно включены первичные обмотки общего для анодйой и катодной групп вентилей коммутирующего дросселя с сердечником из ферромагнитого материала, вторичные обмотки которого

через диоды подключены к источникам постоянного тока, причем цепочки, образованные первичными обмотками коммутирующего дросселя и диодами, включены между основным я дополнительным управляемыми мостами.