Устройство для управления силовыми тиристорными цепями Советский патент 1978 года по МПК H02P13/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЫМИ ТИРИСТОРНЫМИ ЦЕПЯМИ

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в широтно-импульсных преобразователях, инверторах, мощных генераторах импульсов для включения (гашения) тиристоров с использованием не только тока разряда предварительно заряженного конденсатора, но Н тока заряда конденсатора при нулевом иачальном значении напряжения иа нем и трансформаторной (или дроссельной) связи рабочего тнрнстора н коммутирующего устройства.. .

Известны устройства, в которых для крм1йутацин нагрузки используется предварительно заряженный конденсатор (1). Один (первый) .(нлн несколько цнклов) в эти.х устройствах являются подготовительными, и амплнтуда напряжения на коммутирующем конденсаторе в установившемся режиме существенно нревыщает напряжение источника питания, а при увеличении тока нагрузки в коммутирующей . цепи она еще более возрастает, кроме того, существенно возрастают активные потерн в зарядном дросселе.

Известны также устройства выключения тиристоров, состоящие из источника постоянного тока,- зарядного дросселя и коммутирующего нонденсатбра (2|. Однако после каждого включения тнристора через него и вторичную обмотку импульсного трансформатора протекает ток нагрузки, энергия, запасенная трансформатором, переходит по окончаннн колебательного процесса в коммутирующий конденсатор, швыщается амплнтуда напряжения на коммутирующем конденсаторе до величины, большей чем это необходимо для выключения рабочего тирнстбра. Мощность, потребляемая устройством от источннка питания, значнтельно увеличивается. После включения источника питания устройство не сразу готово к выключению на0фузки. Потребуется время, в теченне которого напряжение на коммутирующем конденсаторе достнгиет установивщейся величины.

Из известных устройств тиристорных коммутаторов, в которых коммутирующие импульсы формируются за счет заряда н разряда конденсатора, наиболее близким по техничес, кой сущности к нзобретению является устройство однофазного инвертора, которое в частн схемы гашения тиристоров содержит в каждом плече последовательйо соединенные первичную

0 обмотку импульсного трансформатора, коммутирующий конденсатор и тнристор {3|.

В таком устройстве в такты включений тнристоров, последующие посл первого, амплитуда напряжения на коммутирующем кондеисаторе увеличивается в каждый такт заряда

очти на величину двойного напряжения исгочика питания. При увеличении амплнтуды на оммутирующем конденсаторе потребление нергии от источника питания значительно увеичивается, а это. требует необходимости повыения тиристоров, увелнчения сечения сердечиков трансформатора, увеличения весогаба- итных показателей всех элементов схемы.

Переходный процесс в устройстве гашения того типа при включеиии источника питання остигает своего установившегося значения через 8--10 тактов коммутации, только после этого оно будет готово к отключению тиристоров В нагрузочной цепи.

Целью изобретения является умеиьшение потребления энергии и сокращение времени подготовки к работе.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления силовыми тиристорными цепями, содержащее коммутирующие тиристоры, коммутирующий конденсатор, накопительный конденсатор, подключаемый параллельно источнику питания, управляющий зарядный дроссель и импульсные трансформаторы, введены дополнительные обратные диоды, а управляющий дроссель, коммутирующий конденсатор и коммутирующие тиристоры соединены в последовательную цепочку, подключенную параллельно конденсатору, причем тиристоры включены пЬ отношению друг к другу встречно, а параллельно каждому из них включена цепочка, состоящая из последовательно включенных импульсного трансформатора и обратного диода.

На чертеже представлена схема устройства для управления силовыми тирйсторными цепями.

Предлагаемое устройство состоит из управляёмого зарядного дросселя 1, последовательно соединённого с коммутирующим конденсатором 2, который присоединен к двум последовательно встречно включенным ветвям, каждая из которых состоит из тиристора 3 (4), шуитированиого первичной обмоткой импульсного .трансформатора 5 (0) и диодом 7 (8), присоединенным анодом к катоду тиристора 3(4), причем одна ветвь присоединена катодом тиристора 3 к обкладке коммутирующего конденсатора, а другая катодом тиристора 4 к отрицательному полюсу накопительного конденсатора 9 и минусу источника питания 10, управляемый зарядный дроссель 1 подсоединен к положительному полюсу накопительного конденсатора 9 и плюсу источника питания 10, коммутиру бщий конденсатор 2 подсоединен к управляющейцепи И.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии начальное значение иа пряжеиая иа конденсаторе 2 равно нулю. При подаче управляющего сигнала на тиристор 4 последний включается и. образуется ц.епь l 2--7 5-4-10.

Напряжение на конденсаторе 2 и ток в контуре определяются выражениями

Уя (t) Ui« (I --costotV

i(t)

1-,ло, si not,

с7

где

.(О

I max LJ 1 о

L.H-L+

где 1„«д

амплитудное значение тока в кон туре I

ш

где Lcv« L -I- L4

я

Из (1) получаем U 2Uo при t

т. е. когда ток спадает до нуля, конденсатор 2 заряжается до двойного напряжения источника питания 10 без учета незначительных потерь в колебательном контуре.

По окоичании заряда конденсатора тиристор 4 отключается обратной волной тока, а на конденсаторе 2 сохраняется напряжение.

При включении тиристора 3 конденсатор 2 разряжается по цепи 2-1-9-8-6-3, причем энергия, полученная в процессе заряда в предыдущем такте, возвращается в источник 10. После разряда конденсатора 2 на источник 10 тиристор 3 отключается обратной волной тока колебательного процесса; Тиристоры 3 и 4 включаются поочередно с временным сдвигом, превышающим период собствен5 ных колебаний каждого контура.

Индуктируемая в обмотках импульсных трансформаторов 5 и 6 ЭДС поочередно отключает рабочие тиристоры.

Вторичные обмотки импульсш 1Х трансформаторов включены последовательно между полюсами силового источника питания и тиристорным мостом, образованным рабочими тиристорами. Во второй диагонали этого моста включена нагрузка, например малоинерционный двигатель постоянного тока. При. заряде

5 коммутирующего конденсатора 2 отключается один рабочий тиристор диагонали моста, а при разряде коммутирующего конденсатора иа источник питання отключается второй рабочий тиристор (исходя из поочередного закона коммутации тиристоров), благодаря этому уст0 раняется существующее в известных устройствах определенное запаздывание (равное нескольким периодам коммутации) между возрастанием тока нагрузки и соответствующим ему увеличением напряжения на коммутнрую,, щем конденсаторе.

Управляющая цепь И после каждого цикла разряда коиденсатора Q на накопительный конденсатор 9 сбрасывает остаточное напряжение, и поэтому колебания в симметричных контурах носят незатухающий характер.

O Устройство позволяет генерировать импульсы напряжения во вторичных обмотках импульсных трансформаторов 5 и 6 .с частотой, равной «естоте включения тиристоров 3 и 4.

Управляющий дроссель 1 позволяет регулиipoB3Tb ток заряда коммутирующего конденса тора. Так как. при включении тиристора 3 суммарная энергия, полученная в процессе заряда в предыдущем такте, возвращается в цепь исто 1ника питания, исключается увеличение напряжения н конденсаторе 2 при коммутации

f

fn ЯПЧПЯГТЯЮШРГГ ТГЧГЯ uarnvnl/u ооп шей, чем это требуется для обеспечения надежного выключения тиристоров в цепи нагрузки, что, в конечном итоге, исключает необходимость повышения класса тиристоров, увеличения сечения магнитных сердечников импульсных трансформаторов из-за насыщения и увеличения устаиовочной габаритной мощности других элементов. Время готовности к работе при подключении к источнику питания составляет практически один первый период и не зависит от сопротивления нагрузки. Таким образом, предлагаемое устройство является более быстродействующим, более экономичным, чем известное. Формула цзобретения Устройство для управления силовыми тиристорными цепями, содержащее коммутирующие тиристоры, коммутирующий конденсатор, накопительный конденсатор, подключаемый параллельно источнику питания, управляющий зарядный дроссель и импульсные трансформаторы; отличающееся тем, что, с целью уменьшения потребления энергии и сокращения времени подготовки, оно снабжено дополнительными обратными диодами, а управляющий дроссель, коммутирующий конденсатор и коммутирующие тиристоры соединены в последовательную цепочку, подключенную параллельно накопительному конденсатору, причем тиристоры включены по отношению друг к другу встречно, а параллельно каждому из них включена цепочКй, состоящая из последовательно включенных им пульсного трансформатора и обратного диода. Источники информации, принятые во внима ние при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР № {77950, кл. Н 02 Р 3/12, 1964.. 2.Гольц М. и др. Устройства искусственной коммутации тиристоров щиротнЬ-импульсиы преобразователей систем электропривода. Материалы к семинару «Тиристорные системы электропривода и промышленной автоматики постоянного ч. I ЛДНТП, Л., 1970 г., с. 47-49. 3.Авторское свидетельство СССР JVs 261546, кл. Н 02 Р 13/16, 1967 г.