Способ коммутации тока вентилей Советский патент 1982 года по МПК H02M7/155 H02M7/515 

(54) СПОСОБ КОММУТАЦИИ ТОКА ВЕНТИЛЕЙ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в управляемых вентильных преобразователях переменного тока в постоянный с конденсаторной коммутацией.

Известны способы одноступенчатой емкостной коммутации в управляемых вентильных преобразователях переменного тока в постоянный, в которых коммутирующий конденсатор подключают параллельно вентилю выключаемой или включаемой фазы 1.

Основным недостатком этих способов является большая установленная мощность коммутирующих конденсаторов .

Известен также способ двухступенчатой конденсаторной коммутации в управляемом вентильном преобразователе, у которого вентильные обмотки преобразовательного трансформатора разделены на две разные части, позволяющий сократить мощность коммутирующих конденсаторов, заключающийся в том, что для коммутации первой половины приведенного тока фазы (первая ступень коммутации) предварительно заряженный ком-МУТИРУЮЩИЙ конденсатор подк.пючают

последовательно.с первой полуобмоткой включаемой фазы, а для коммутации второй половины приведенного тока фазы (вторая ступень коммутации) подключают тот же конденсатор, перезаряженный выпрямленным током, последовательно со второй полуобмоткой выключаемой фазы. Указанный способ предусматривает необходи10мость предварительного заряда (до начала первой ступени коммутации) коммутирующего конденсатора до максимального напряжения, обеспечивающего устойчивость наиболее тяжелого

15 режима коммутации, соответствующего максимальному значению выпрямленного тока и углу регулирования, при котором мгновенное значение ЭДС вентильных полуобмоток в контуре ком20мутации максимально 12.

При более легких режимах коммутации соответствующих другим углам регулир1эвания и меньшим значениям тока, запас энергии коммутирующего 25 конденсатора является избыточным, что приводит к ухудшению использования конденсатора по мощности, увеличению потерь и к ухудшению внешних характеристик преобразова30те.ля. Кроме того, недостатком спо1 сба является наличие больших напряжений на вентилях, обусловленных тем, что к вентилям прикл.адьшается сумма ЭДС вентильных полуобмоток и максимального Напряжения конденсатора. Цель изобретения - снижение установленной мощности коммутирующего конденсатора и уменьшение напряжения на вентилях. Поставленная цель достигается те что согласно способу коммутации тока вентилей,, каждый из которых включен между частями разделенной фазной обмотки трансформатора управ ляемого преобразователя путем последовательного перевода В; цепь конденсаторов токов, каждый из которых равен половине фазного тока, одну половину фазного тока пропускают через конденсатор, подключаемый параллельно вентилю выключаемой фазы а другую половину - через тот же конденсатор, подключаемый параллель но вентилю включаемой фазы. Коммутацию начинают выключением вентиля работающей фазы с помощью включенного параллельно этому венти лю предварительно заряженного конденсатора, после чего перезаряжают конденсатор выпрямленным током до напряжения, превьлиающего ЭДС в кон туре коммутации, коммутируют первую половину тока, переключают конденсатор параллельно вентилю включаемо фазы и коммутируют оставшуюся поло вину тока. Вентиль включаемой фазы отпирают пбсле перезаряда конденса тора выпрямленньм током до исходного уровня напряжения. Согласно предлагаемому способу напряжение конденсатора до и после коммутации невелико и выбирается и условия запирания вентиля. На пер вой ступени коммутации (коммутации первой половины приведенного тока фазы) конденсатор заряжают током . выключаемой фазы до напряжения, зависящего от значения коммутирующего тока и угла регулирования. Втр , рую ступень ког.1мутации (коммутацию второй половины приведенного тока фазы) осуществляют за счет энергии, запасенной в конденсаторе на первой ступени. Поскольку индук тивности коммутируемых фаз в койтуpax первой и второй ступеней коммутации одинаковы, а выпрямленный ток за время коммутации не изменяется, в конденсаторе на второй ст пени коммутации расходуется ровно столько энергии, сколько запасается на первой. Предлагаемый способ коммутации может быть реализован в преобразователях с искусственной коммутацией с помощью различных устройств, осуществляющих поочередную коммутацию по половине приведенного тока фазы. На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема трехфазного нулевого преобразователя, в которой реализуется предлагаемый способ конденсаторной коммутации,-на фиг.2 временные диаграммы, поясняющие процесс коммутации. На фиг. 1 обозначено: основные тиристоры 1-3, соответственно разделенные вторичные 4 - 9 и первичные 10 - 12 обмотки трансформатора 13, коммутирующие тиристоры 14 17, коммутируюгдай конденсатор la, . коммутирующие тиристоры 19 - 22, коммутирующий конденсатор 23, коммутирующие тиристоры 24 - 27, коммутирующий конденсатор 28. Процесс коммутации в преобразователе с искусственной коммутацией, в котором поочередная коммутация приведенного тока фазы осуществлена с помощью разделения вентильных обмоток, трансформатора в каждой фазе н две равные части происходит следующим образом. При протеканий тока нагрузки, например, по вентильным полуобмоткам 4 и 5 фазы А и тиристору 1 для коммутации тока с тиристора 1 на тиристор 2 сначала отпирают тиристоры 14 н 15. При этом под действием напряжения конденсатора 18 тиристор 1 запирается, ток переходит в цепь 14, 18;и 15, и конденсатор 18 заряжается током нагрузки. Когда напряжение на тиристоре 16 становится положительным на него подается отпирающий импульс, после чего начинается этап перевода тока из цепи 14, 1В, -15 и 5 в цепь 14, 16 и 7. По окончании этого этапа отпирают тиристор 17, при этом ток из цепи 4 и 14, переводится в цепь б, 17 и 18, т. е. протекает по контуру 6, 17, 18, 16 и 7, По окончании коммутации конденсатор разряжается током нагрузки до прежнего (начального) напряжения. Затем отпирают тиристор 2, и процесс раЬоты преобразователя продолжается. На диаграммах обозначено: ij- ток тиристора 1; Ц, напряжение и ток конденсатора 18; t ток ти- . ристора 14; i/ij- ток тиристора 15; ii6 - ток тиристора 16; - ток тиристора. 17; ±2.- ток тиристора 2. Коммутация тока в других фазах происходит аналогичным образом. Отсутствие избытка энергии в коммутирующем конденсаторе, а также низкий уровень напряжения, конденсатора вне зоны коммутации приводит к снижению установленной мощности коммутирующего конденсатора, потерь

в нем и к повышению жесткости внешних характеристик. .

Кроме того, предлагаемый способ позволяет снизить класс вентилей. Это обусловлено тем, что к запертым вентилям схемы не может быть приложена сумма максимального напряжения конденсатора и ЭДС фазных обмоток, так как при наличии максимального напряжения на конденсато.рё его полярность направлена встречно полярности ЭДС фазных обмоток..

Формула изобретения

Способ коммутации тока вентилей, каждый из которых включен между частями разделенной фазной обмотки трансформатора управляемого преобраА

//

10

зователя путем последовательного перевода в цепь конденсаторов токов, каждый из которых равен половине фазного тока, отличающийся тем, что, с целью снижения установленной мощности конденсаторов и уменьшения напряжения на вентилях, одну половину фазного тока пропускают через конденсатор, подключаемый, параллельно вентилю выключаемой фазы, а другую половину через тот же конденсатор, подключаемый параллельно вентилю включаемой фазы.

Источники информации,

5 принятые во внимание при экспертизе

с

-1

cvt

дзиг.г