Способ раздельного управленияРЕВЕРСиВНыМ пРЕОбРАзОВАТЕлЕМ Советский патент 1981 года по МПК H02P13/16 

1

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в электролизе, электроприводе, а также там, где требуется реверсивное преобразование переменного тока в постоянный.

Известен способ управления преобразователем, состоящий в том, что величину выпрямленного тока изм-зняют от нулевого до номинального значения с помощью системы импульсно-фазового управления тиристорами однокомплектного преобразователяд а изменение направления тока в нагрузке осуществляют контактным или бесконтактным реверсором 1.

Этот способ обеспечивает сколь угодно плавное регулирование и реверс тока в нагрузке. Однако его использование из-за достаточно большой стоимости и сложности реверсора целесообразно .гапйь для потребителей относительно небольшой мощности.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ раздельного управления реверсивным преобразователем с прямым и обра иым комплектом тиристоров, состоящий в том, что регулируют угол зажигания тиристоров работающего комплекта в выпрямительном или инверторном режимах работы и запрещают подачу импульсов на неработающий комплект 2,

В данном способе необходимая токограмма прямого выпрямленного тока обеспечивается с помощью системы импульсно-фазового управления прямого комплекта тиристоров. При этом работает только прямой комплект тиристо5ров, а обратный комплект заперт по цепи управления. В следующий момент времени необходимая токограмма обратного тока формируется аналогичной системой импульсно-фазового управле5ния обратного комплекта тиристоров. Работает обратный комплект тиристоров с той же длитель ностью вентильного тока, а прямой комплект заперт. В данном способе обеспечивается не0. обходимое по технологии плавное регулирование и изменение направления выпрямленного тока. При этом в устройстве требуется 4эньшaя установленная мо-цносгь тиристоров и обаспечивается более высокий КПД преобразователя за счет меньших потерь энергии в вентилях.

Однако при реверсе, когда прямой ток меняется на обратный и ЭДС в це0пи нагрузки начинает преодолевать противо- ЭДС обратного комплекта тиристоров, работающего в инверторном режиме, .обратный комплект обязан работать с большими углами инвертирова ния, так как противо- ЭДС инвертора для обеспечения возможности протека-иия обратного тока допжна быть мень ше ЭДС нагрузки„ Работа обратного комплекта с большими углами инвертирования неизбежно сопровождается зна тельным потреблением из питающей сети реактивной мощности, а в период реверса приводит к большим толчкам реактивной мощности. Цель изобретения - повышение коэффициента мощности преобразователя и снижение толчков реактивной мощное ти. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу-раздельног управления реверсивным преобразователем с прямым и обратным комплектам тиристоров длительность работы обрат ного комплекта тиристоров В вентильном режиме работы устанавливают в два раза большей, чем прямого комплекта, С увеличением длительности вентильного тока,, как известно, уменьшается ЭДС холостого хода преобразователя. Прямой комплект тиристоров, работающий в выпрямительном режиме и имеющий меггьшую длительность вентильного то::а, создает большую ЭДС холостого хода,- чем обратный комплект тиристоров, работающий в инверторном режиме. Поскольку ЭДС нагрузки по величине всегд а меньше ЭДС холостого хода прямого комплекта тирис торов то ЭДС холостого хода обратного комплекта тиристоров целесообразно иметь меньшую, чем ЭДС холосто го хода .прямого комплекта тиристоров При этом обеспечивается уменьшени углов инвертирования обратного комплекта тиристоров и, как следствие, возрастает коэффициент мощности прео разователя, а также снижаются толчки реактивной мощности при реверсе тока На чертеже приведена схема одного из возмохсных реверсивных преобразова телей, в котором применен предлагаемый, способ управления. Преобразователь содержит трансформатор 1 со схемой соединения обмо ток Д/ЛУ, два реверсивных выпрямительных моста 2 и 3, содержащих комп вентилей прямого и обратного тёжа и ключевой элемент 4. Способ раздельного управления реверсивным преобразователем имеет несколько конкретных реализаций, связа ных как с изменением в силовой схеме положения ключевого элемента 4, так и с изменением последовательности подачи управляющих импульсов на венти ли. Приведем некоторые из них. Пример 1. Системы управления мостов 2 и 3 обычные, т.е. импульсы управления с интервалом 60° подаются на вентили в последовательности, соответствующей номерам венти-лей на чертеже. Эта последовательность подачи импульсов имеет место как при работе прямого, так и обратного комплектов тиристоров. При работе одного из комплектов на другой комплект импульсы не подаются. В интервале времени работы прямого комплекта тиристоров ключевой элемент 4 замкнут, что обеспечивает шестидесятиградусный режим работы прямого комплекта (длительность вентильного тока без учета угла коммутации составляет бО) с ЭДС холостого хода Ejjnp равной 2,70 Е2ф , где - фазная ЭДС вторичной обмотки трансформатора 1. В интервале работы обратного комплекта тиристоров ключевой элемент 4 разомкнут, за счет чего обеспечивается стодвадцатиградусный режим работы обратного комплекта тиристоров с ЭДС холостого хода , равной E( 2,34 Е,.,ф . Соотношение Ejjnp приводит к необходимому результату. Пример 2. Ключевой элемент 4 как при работе прямого, так и обратного комплектов тиристоров остается замкнутым. Система управления прямым комплектом тиристоров остается той же, что и в примере 1. Следовательно, прямой комплект работает с ЭДС холостого хода Ednp 2,70 . Система управления обратным комплектом тиристоров формирует импульсы управления либо только для моста 2,либо только для моста 3, либо поочередно для мостов 2 и 3. При этом обратный комплект тиристоров работает в стрдвадцатиградусном режиме, т.е. имеет ЭДС холостого хода doep 2,34 Езф. За счет этого обеспечивается тот же положительный эффект, что и в примере 1. Пример. 3. Ключевой элемент 4 остается замкнутым. Прямой комплект вентилей работает как и в предыдущих примерах. Следовательно, Ednp 2,70 Е.2. . Система управления обратным комплектом обеспечивает п.одачу импульсов только на вентили 5-7 мостов 2 и 3. Причем импульсы подаются одновременно на оба вентиля 5, затем через 120° одновременно на оба вентиля 6 и, наконец, еще через 120 одновреенно на оба вентиля 7 и т.д. Импульсы на вентили 8-10 обратного компекта обоих мостов не подаются. Анаогично импульсы могут формироватья только на вентилях 8 - 10 обоих остов, а на вентилях 5-7 импульы отсутствуют, либо, наконец, поочередно работаютвентили 5 - 7 и 8 10. Во всех этих случаях обратный комплект работает с ЭДС холостого хода

doffp 2,34 Езф.

Это и приводит к необходимому результату,

При применении предлагаемого способа обратный комплект тиристоров, работая с малыми углами инвертирования, потребляет из сети значительно меньшую реактивную мощность, чем при известном способе управления. Например, если ЭДС поляризации ванн электролиза составляет 75% от ЭДС холостого .хода прямого комплекта тиристоров, то для обеспечения номинальных тока и напряжения в инверторном режиме обратный комплект в известном способе должен работать с углом инйертирования порядка 60-70 При этом реактивная мощность, потребляемая обратным комплектом, превышает активную мощность, преобразуемую этим комплектом примерно в 1,7 т 2,5 раза.

Q Pjtg « (l,7-f2,5)Pd.

В предлагаемом способе реактивная мощность составляет (угол р. порядка 30-40°)

Q РЙ tg fi (0,6тО,8)Р

Таким образом, при ЭДС поляризации волны, составляющей 75% от ЭДС холостого хода прямого комплекта; предлагаемый способ управления обеспечивает снижение потребления реактиной мощности в инверторном режиме примерно в три раза. Это приводит к

повышению коэффициента мощности преобразователя и, как следствие, к существенному сокращению потерь энергии в питающей сети. Кроме того, при использовании данного способа управления уменьшаются толчки реактивной мощности при реверсе тока, что повышает качество напряжения питающей сети.

Формула изобретения

Способ раздельного управления реверсивным преобразователем с прямым и обратным комплектами тиристоров, . состоящий в том, что регулируют угол зажигания тиристоров работсоощего комплекта в выпрямительном или инверторном режимах работы и запрещают подачу импульсов на неработанлций комплект, отличающий с я тем, что, с целью повышения коэффициента мощности и снижения толчков реактивной мощности, длительность работы обратного комплекта тиристоров в вентильном режиме работы устанавливают в два раза большей чем прямого комплекта.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Солодухо Я.Ю. и др. Тиристорные электроприводы с реверсорами. М. , Энергия, 1977, с. 35.

2.Авторское свидетельство СССР № 658698, кл. Н 02 Р 13/16, 1977.