Способ управления статическим преобразователем Советский патент 1979 года по МПК H02P13/16 

I

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к способам управления статическими преобразователями, и может быть использовано в m -фазных преобразовател5пс напряжения промышленной частоты в выпрямленное постоянное или в гп -фазное переменное напряжение регулируемой частоты.

Известен способ фазового управления статическими преобразователями, основанный на отсчете угла задержки подачи импульса управления от определенной фазы напряжения сети, питающей преобразователь. Отсчет угла задержки производят фазосдвигающим устройством, действующим по принципу развертывающего цреобразования, получившим название вертикального, принципа управления 1.

Сущность развертывающего преобразования заключается в определении знака суммы развертывающего периодического сигнала, синхронного с напряжением сети (преобразуемой частоты), и сигнала управления. Наибольшая простота реализации развертки обеспечивается при использовании в качестве сигнала развертки первой rapMOHHitH напряжения преобразуемой частоты, сдвинутой по фазе таким образом, чтобы совместить диапазон изменения угла подаП импульса с требуемым диапазоном угла управления.

Сигнал синусоидальной развертки предварительно фильтруют по длительности, а затем с помощью усилителя-формировате- ля формируют по амплитуде и повторно по длительности.

Недостатком известного способа является относительная сложность его реали- запии и ограниченность используемого .диапазона управления иэ-за малой скорости изменения сигнала синусоидальной p iaвертки на краях диапазона, в результате чего ассиметрия импульсов управления достигает недопустимых величин.

Известен также способ фазового управления статическим преобразователем, осгнованный на формировании требуемой задержки включения основной р-п-р-п-структуры (тока основного катода) каждого форвистора относительно точек естественной коммутации соответствующих фаз пре образуемой частоты 2. От источника m -фазного синусоидальн го напряжения, один полупериод которого не менее чем в 2 раза превьпиает попупериод преобразуемой частоты. Недостатком известного способа является то, что суммарная мощность управпения, рассеиваемая в цепях питания вспомогательных .катодов и управляющих электродов токами развертки и управления при напрях енш1 преобразуемой частоты, приложенном обратной полярностью к основной р-п-р-п-структуре соответствующего форвистора, не выполняет полезной функции. При этом в результате смешения в прямом направлении, эмиттерного перехода общего для основной и вспомогательной структур, основная струк тура полностью утрачивает вентильные свойства, что влечет за собой необходимость использования в цепях питания эти структур дополнительных силовых отсекаю щих диодов, рассчитанных на ту же мощность рассеяния. Кроме того, наличие в эмиттерном переходе вспомогательной структуры тока, смещающего этот перехо в запорном направлении при закрытом состоянии вспомогательной структуры, приводит к электрическому пробою упомянутого перехода в результате резкого возрастания его сопротивления току управления и пропорционального падения нап ряжения на нем. Целью изобретения являются повышение эффективности и уменьшение средней мощности управления. Для этого в известном способе управления статическим преобразованием включают синхронно с началом и включают синхронно с концом положительной полуволны каждого периода соответствующей фазы напряжения преобразуемой частоты токи развертки и управления. На фиг, 1 представлены диаграммы напряжений и токов на отдельных участках схемы одной из фаз т-фазного однополупериодного выпрямителя, поясняющие сущнсють способа управления; на фиг 2 - выпрямитель, который является одним из вариантов устройств, реализуюшлх данный способ, структурная схема. Сущность способа заключается в том, что смещают в запорном направлении то. ком управления 1ф р-п-период вспомогаЛ Lnьнoй структуры, связанный с управляю щим электродом в каждом форвисторе. Затем импульсы тока j , синхронные с началом положительной полуволны каждого соответствующей фазы напря- жения V, преобразуемой частоты, подают на включающие электроды форвисторов и этим осуществл5пот синхронное включение их вспомогательной структуры. При этом проходящий через вспомогательную структуру ток ig каждого из импульсов синусоидальной развертки начинает возрастать .во времени и приближается к своему максимуму в момент окончания выше указанного полупериода напряжения IT- f Включение основной структуры форвисторов происходит при определенном соотношении прямого тока ig развертки и обратного тока i управления. Прямой ток ig развертки и обратный ток 1 управления включают и выключают синхронно с началом и кондом положительной полуволны каждого периода соответствующей фазы напряжения преобразуемой частоты. Такое включение и выключение развертки и управления, осуществляемое, например, с помощью одного из известных фазочувствительных усилителей-коммутаторов, исключает возможность смещения в прямом направлении эмиттерного перехода, общего для основной и вспомогательной структур соответствующего форвистора при обратном напряжении Up на основной структуре. Благодаря этому обеспечивается сохранение способности блокирования таким переходом. приложенного к нему обратного, напряжения и соответственно обеспечивается сохранение вентильных свойств основной структуры форвистора. Включенное состояние вспомогательной структуры характеризуе- ся тем, что все ее эмиттерные переходы смещены в прямом направлении, поэтому при включенной вспомогательной структуре напряжение на управляющем электроде, образующееся в результате прохождения через связанный с ним эмиттерный переход тока смещения этого перехода в запорном направлении, падает не на этом переходе, а на сопротивления базового слоя. При выключенной вспомогательной структуре это напряжение падает на сопротивления выше указанного эмиттерного перехода, что может привести к его необратимому электрическому пробою. Таким образом, ограничеш е продолжительноста тока управлеютя длительностью положительной полуволны напряжения преобразуемой частоты приводит к снижению средней суммарной мощности управления и одновременно исключает возможность выхода форвистора из строя в результате электрического пробоя эмиттерного перехода, связанного с управляющим электродом. Устройство, позволяющее реализовать предложенный способ, содержит ГП одинаковых блоков 1, каждый из которых состоит из форвистора 2, раздельных источников 3 тока развертки и регулируемого источника 4 постоянного тока управ ления, секции m -фазного трансформатора 5 и фазочувствительного усилителя 6, ис точник тока развертки 3 соединен положительным, полюсом с анодом, а источник 4 тока управления - отрицательным полю сом с управляющШЛ электродом форвистора 2. Противоположные полюса источников 3 и 4 соединень через фазочувствительный усилитель 6 со вспомогательным катодом форвистора 2, Цепь управления фазочувствительного усилителя соединена со вторичной обмоткой секции трансформатора 5, первичная обмотка которого подключена к одной из фаз напряжения преобразуемой частоты. Диаграммы напряжений токов, представленные на фиг. 1, поясняют принцип действия одной из фаз выпрямителя, В исходном состоянии структура каждого форвистора 2 подключена через сопротивление нагрузки 7 к соответствующей фазе напряжения U (фиг. 1, а) преобразуемой частоты. Положительная полувопна напряжения преобразуемой частоты через секцию трансформатора 3 осушест,вляет синхронное включение фазочувствительного усилителя 6, который, в свою очередь, обеспечивает синхронное подклю чение цепей питания вспомогательной структуры (анод- вспомогательный катод) и управляющего (фазосдвигающего) электрода форвистора к источникам 3 тока развертки и управления 4. При этом чере р-п-переход вспомогательной структуры начинают проходить импульсы тока (фиг. 1, б), смещающего этот переход в запор ном направлении в интервалы времени, соответствуюише продолжительности поло жительной полуволны соответствующей фазы напряжения Ufj преобразуемой частоты (фиг. 1, а). Импульсом тока синхро 1шза1лии fg (фиг. 1, в), поданного на включающий электрод 8, включается вспо могательная структура форвис1Х)ра 2 и через нее начинает проходить ток развертки (фиг. 1, г). Включенное состояние вспомогательной структуры форвистора, оявившееся в зоне расположения управляющего электрода, распространяется вдоль вспомогатеттьиой структуры в стоону основной. При достижении включенным состоянием границы с основной структурой поеледщяя включается. Задержка включения ооновной р-п-р-п-структуры относительно момента включения вспомогательной структуры определяется скоростьй распространения включенного состояния вдоль вспомогательной структуры и размерами этой структуры. Изменение уровня тока источника 4 приводит к изменению скорости распространения включенного состояния, а следовательно, к изменению задержки включения основной р-п-р-п-структуры, т. е. к фазовому управлению током нагрузки преобразователя. Использовашге данного способа фазового управления статическими преобразователями позволяет по сравнению с известным способом исключить необходимость применения в силовом контуре преобразователя отсекающих диодов и, следовательно, необходимость обеспечения отвода тепловой энергии с поверхности их радиаторов. Исключается также вероятность возникновения электрического пробоя перехода вспомогательной структуры по связанному с ним управляющему электроду и выхода из строя по этой причине форвисторов преобразователя. При этом существенно y eньшaeтcя средняя суммарная мощность управления, рассеиваемая в цепях питания вспомогательных структур от источника тока развертки и управления. Формула изобретения Способ управления статическим преобразователем на форвисторах, заютючаю- щцйся в том, что изменяют соотношения токов развертки и управления и формируют задержки включения основного катода каждого форвистора, отличающийс я тем, что, с Целью повышения эффективности и уменьшения средней суммарной мощности управления, токи развертки и управления включают синхронно с началом и выключают синхронно с кондом

7696587Я

положительной полуволны каткдого периода1. Писарев А. Л.. Деткин Л. П. Управсоответствующей фазы напряжения преоб-лание тиристорными преобразователями,

разуемой частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

М., Энергия, 1975, с. 22, 54.

2. Авторское свидетвльс гво СССР, 5 № 503456, кл. Н 03 К 17/28, 1977.

Un

i(p

т

6

S:4

т

к

N

N.