Устройство искусственной коммутации Советский патент 1981 года по МПК H03K17/16 H02M1/00 H02M7/00 

I

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к устройствам искусственной коммутации в преобразователях большой мощности, используемых с целью улучшения их энерг гетических показателей при глубоком регулировании.

Известны устройства для осуществления искусственной коммутации в вьшрямителях, в которых силовые тиристоры запираются с помощью коммутирующих тиристоров и конденсаторов, подключенных параллельно силовым тиристорам выпрямителя l и 2 .

Недостатками этих устройств являются значительная установленная мощность коммутирующих конденсаторов и наличие перенапряжений на. силовых тиристорах во время коммутации.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, в котором для осуществления искусственной- коммутации параллельно коммутируемым силовым тиристорам

подключены коммутирующие цепи, кдхдая из которых состоит из последовательио соединенных коммутирующего тиристора и коммутирукяцего конденсатора

3.

Однако в известном устройстве переход тока из фазы в фазу происходит при напряжении на коммутирукицем конденсаторе, не меньщем линейного напря- жения трансформатора, достигаемом в результате перезаряда конденсатора током нагрузки после запирания силового тиристора. В связи с этим при больщом линейном напряжении трансфор-, матора требуемая мощность коммутирующего конденсатора велика. Кроме того, энергия, накопленная на индуктивности рассеяния обмоток трансформатора, во время коммутации передается на коммутируюпщй конденсатор и создает на нем значительиое напряжение, что приводит к появлению коммутационных перенапря(жений на силовых тиристорах. Цель изобретения - снижение коммутационных перенапряжений и уменьшение установленной мощности коммутирующих конденсаторов. Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее коммутирую щие тиристор и конденсатор, соединенные последовательно, причем свободный вывод коммутирующего тиристора соединен с одноименным первым силовым выводом коммутирующего тиристора, а свободный вывод коммутирующего конденсатора связан со вторым силовым вьшрдом коммутирующего тиристора, снабжено двумя дросселями и вспомогательными вентилями, причем средний вывод обмотки первого дросселя подключен к общей точке коммутирующего и коммутируемого тиристоров, крайние выводы через первьй и второй вспомогательные диоды связаны с одним из вы водов ограничителя напряжения, свободный вьшод коммутирующего конденсатора соединен со средним выводом обмотки второго дросселя, крайние выводы которой связаны через первый и вто рой вспомогательные тиристоры со вторым силовым выводом коммутируемого тиристора, к которому подключен также второй вьшод ограничителя напряжения, один из крайних вьшОдов обмотки первого дрос.селя связан с первым крайним выводом обмотки второго дросселя через третий вспомогательный тиристор, а общая точка коммутирующих конденсатора и тиристора связана со вторым крайним выводом обмотки второго дросселя через четвертый вспомогательный тиристор. Кроме того, в качестве ограничител напряжения может быть использован вспомогательный инвертор, стабилитрон и т.д. На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого устройства. В вьшрямителе, содержащем силовые тиристоры 1 и 2, параллельно силовому тиристору 1, подключено коммутирующее устройство, в состав которого входят два дросселя 3 и 4. К средней точке обмотки дросселя 3 через тиристор 5 подключен вывод коммутирующего конден сатора 6. Второй вывод коммутирздощего конденсатора 6 подключен к средней точке обмотки дросселя 4. Между крайними вьго одами обмотки дросселя 3 подключены диоды 7 и 8. Общая точка диодов 7 и 8 подключена к выводу источника 9 напряжения, представляющего собой выпрямитель, работающий в инвер.торном режиме. Между крайними выводами обмотки дросселя 4 подключены тиристоры 10 и 11, общая точка которых подключена ко второму выводу источника 9 напряжения. К одному крайнему вьшоду обмотки дросселя 4 подключен, тиристор 12, второй вывод которого подключен к одному крайнему вьгооду обмотки дросселя 3. Ко второму крайнему выводу обмотки дросселя 4 подключен тиристор 13, второй вывод которого подключен к первому выводу коммутирующего конденсатора 6. К конденсатору 6 подключено зарядное устройство 14. Устройство коммутации работает следующим образом. Предположим, требуется запереть тиристор 1. Дпя этого с помощью зарядного устройства 14 конденсатор 6 предварительно заряжается с указанной на чертеже полярностью. Затем на тирис- ;.торы 5 и 11 подсштся отпирающие им- пульсы, в результате чего образуется Замкнутая цепь тиристор 5- сонденсатор обмотка дросселя 4 - тиристор 11 - тиристор 1. Таким образом напряжение конденсатора 6 прикладывается к обмотн ке дросселя 4 и осуществляется подмаг- ничение сердечника реактора С.некоторой задержкой времени, в течение которой происходит подмагничение реактора, на тиристоры 2,10 и 12 подаются отпирающие импульсы. Благодаря напряжению на конденсаторе 6, после отпирания тиристора 10 тиристор 1 запирается. Далее происходит перезаряд конденсатора 6 током нагрузки, проходящим через него после запирания тиристора 1. В результате отпирания тиристора 12 напряжение на конденсаторе 6 после изменения его полярности прикладывается к обмотке дросселя 3 между средней точкой и точкой подключения тиристора 12. Таким образом меаду крайними вьшодами обмотки дросселя 3 индуцируется ЭДС. В тот момент, когда напряжение на конденсаторе достигает величины, при которой индуцируемая между крайними вьшодами обмотка дросселя 3, тиристор 5 закрывается и, благодаря реактору 3, часть тока нагрузки через диод 7 ереходит 6 цепь ограничителя 9 напяжения, а другая часть - к тиристоам 11 и 12.

После запирания тиристора 5 при полярности напряжения на когзденсато ре 6, противоположной указанной на чертеже, отпирают тиристоры 13 и 10. Таким образом, осуществляется эапира- j ние тиристора 11, и ток, проходящий через тиристор 11, переходит к .тиристору 10. Лри открытом тиристоре 13, после запирания тиристора М напряжение на конденсаторе 6 прикладывается ю к обмотке дросселя 4 между средней точкой и тиристором 13, и меаду крайними выводами обмотки дросселя 4 ин дуцируется ЭДС. В то :же время происходит перезаряд конденсатора 6 тока- is ми. Проходящими через обе части обмотки дросселя 4. . ...

. В тот момент, когда после изменения полярности напряжение на конденсаторе 6 достигает велгичины, при ко- зо торой индуцируемая между крайними выводами обмотки дросселя 4 ЭДС достигает величины напряжения ограничителя, 9, -шристоры 10 и 12 запираются и открывается диод 8. Таким образом, 25 через открытые диоды 7 и 8 ограничитель напряжения 9. подключается к выводу проводящей фазы трансформаTopai. Далее под действием напряжения ограничителя 9 отпирается тирйстОр 2 зо В начинается переход тока нагрузки из азы в фазу. Подмагничение реактора в начале процесса являетсяодним из воз-, можшлх способов поддержания обратного напряжения на тиристорах 10 и 12 послез5 их запирания. Благодаря энергии, на-Капливаемой в поле дросселя 4 во время нодмагничения, тиристор 13 остается открытьр после перехода тиристоров 10 и 12 через нуль. Таким образом, . 40 в течение необходимого для запирания тиристоров 10 и 12 времени поддерживается ЭДС, индуцируемая между крайними выводами обмотки дросселя 4 и, следовательно, на тиристорах 10 и 12 45 создается обратное напряжение.

Благодаря введенным в устройство дросселям искусственная коммутация осуществляется при напряжении на коммутирукщем конденсаторе, меньшем ли- $0 нейного трансформатора. При этом, чем меньше отношение числа витков части обмотки реактора, к. которой во время коммутации прикладьгоается напяжение конденсатора, к общему числу 55 витков реактора, тем меньше напряжение на-конденсаторе.

Таким образом, введе ше дросселей устройство коммутации способствует

уменьшению установленной мощности конденсатора. Кроме того, в выпрямителе переход тока из фазы в фазу, происходит под действием напряжения источника напряжения, представляющего собой работающий в. инверторном режиме вентильнь1й преобразователь, через который накопленная на индуктивности рассеяния обмоток трансформатора энергия возвращается в сеть. Таким образом, снижаются перенапряжения, возникающие на элементах во время коммутации.

Формула изобретения

1.Устройство искусственной коммутации, содержащее коммутирующие тиристор и конденсатор, соединенные последовательно, причем свободный вывод коммутирующего тиристора соединен с одноименным первым силовым вьшодом коммутируемого тиристора, а свободный вьшод коммутирующего конденсатора связан с вторым силовым выводом коммутируемого тиристора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения коммутационных перенапряжений

и уменьшения мощности коммутирующего конденсатора, оно снабжено двумя дросселями и вспомогательными вентилями, причем средний вывод обмотки первого дросселя подключен к общей точке коммутирующего и коммутируемого тиристоров, крайние щьгооды через первьй и второй вспомогательШ)е диоды связаны с одними из вьшодов ограничителя напряжения, свободный вывод коммутирую- щего конденсатора соединен со средним выводом обмотки второго Дросселя Крайние выводы которой связаны через первьй и ВТОРОЙ вспомогательные т ристоры со вторым силовым выводом коммутируемого тиристора, к которому подключен также второй вывод ограничителя напряжения, один из крайних выводов обмотки первого дросселя связан с первым крайним выводом обмотки второго дросселя через третий вспомогательньй тиристор, а общая точка коммутирукицих конденсатора и тиристора связана со вторым крайним выводом Ьбмотки второго дросселя через четвертый вспомогательный тиристор.

2.Устройство по п. 1, о. т л 1| чающееся тем, что в качестве ограничителя напряжения использован вспомогательный инвертор. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР IP А47801, кл. Н 02 М 5/28, 1975. 2, Краткие тезисы докладов к Всесоюзному научно-техническому совеща327208нию Вентильные автоматизированные электроприводы и преобразователи, Л., 1978, с.21, рис.1. 3. Устройства преобразовательной j техники. Киев, Наукова Думка, 1969, вып.2, с.134.