Способ управления тиристорным преобразователем @ -фазного переменного напряжения и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК H02P13/30 

3630S шим электродом соответствующего. тиристора 3. В ценном техническом устройстве происхооит псючерецное включение тиристоров. В момент включения ооного из тиристоров s начинается коммутация тока в цругом тирисгоре. Процесс коммутации цлится о№рецеленное время t|. В течение этого промежутка времени оба циоцных выпрямигельных моста оказываются оановремен- 0 но замкнутыми накоротко (опин - включенным тиристором, цругой - за счет протекания импульса тока коммутации через все диоды моста одновременно). Это приводит к режиму короткого замыкания си- 15 л(жого трансформатора, в результате чего погребляемый устройством ток от сети резко нарастает, а в индуктивностях рассеяния и коммутирующем дросселе накапливаются излишки энергии. По окончании ю процесса коммутации, когда ток импульса коммутации спадает, один из диодных моестов размыкается, а излишек энергии, накопленной в индуктавностях рассеяния и . коммутирующем дросселе, поступает в 25 коммутирующие конденсаторы, приводя к росту напряжения на элементах устройства. В результате описанных кратковременных режимов короткого замыкания трансформатора потребляемый: ус тройств ом ток JQ от сети содержит импульсы с частотой коммутации, сильно снижающие качество энергии на входе. Целью изобретения является уменьшение степени влияния устройства на пита- j, ющую сеть и повьпиение за счет этого коэффициента мощноста устройства, а также снижение перенапряжений на его элементах и уменьшение за счет этого их установленной мощности (масса, габариты, стоимость). Достижение цели возможно путем устранения режимов кратковременного короткого замыкания силового трансформатора. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включение вводимой в работу группы тиристоров осуществляют с задержкой времени относительно начала искусственной коммутации отключаемой группы тиристоров, а в устройстве в качестве элементов выпрямительных мое- . тов применены тиристфы, управляющие электроды которых соединены выходом блока управления через блок задержки, врезультате чего выпрямительные мосты, 55 через которые осуществляется замыкание каждой из двух групп выводов первичных обмоток силового трансформатора, стано04вятся управляемыми, включение каждого из этих мостов происхосиг с задержкой на время tx относительно момента вклю чения тиристора, замыкающего этот мост. результате этого, в процессе коммутации оановременно не возникают состояния короткого замыкания обоих выпрямительных мостов, а режим кратковременного короткого замыкания силового трансформатора не имеют место, Наличие блока зацержки не оказьюает качественного влияния на перезаряц коммутирующих кшценсаторов и процессы коммутации тиристоров, замыкающих выходы выпрямительных мостов. Блок задержки в системе управления тиристорами непосредственно влияет на длительность режимов короткого замыкания силового трансформатора, а выбор тиристоров в качестве элементов выпрямительных мостов обеспечивает возможность этого влияния, Соответствующий выбор длительности задержки позволяет устранить режимы короткого замыкания силового трансформатора. приведена схема устройст а, реализующего предложенный способу « 2 - опоры импульсов управления ™Р сторами выпрямительных мостов ( 1 Уд ) тиристорами, шунтирующими ЭТИ мосты ( и к Oi, )i на фиг. 3 эпюры напряжений питающей сети и нагрузки; на фиг. 4 - схема выполнения устройсгва вариант,на фиг. 5-го же, вариант, Устройство состой из ИЦ-азного трансформатора 1, двух тиристорных выпрямительных мостов 2,3, двух тиристоров 4,5, двух конденсаторов 6, 7 и двух -,и, цвух понценсагоров о, / и авуд Формирующих цепи коммутации дросселей 8)9 блока управления 10 и блока задержки 11. Устройство (фиг. 1)работает следующим образом. Тиристоры 4, 5 включаются поочередно через регулируемые промежутки времени. При этом включение каждого из тиристоров 4, 5 производится периодически, через равные отрезки времени, опре- деляемые частотой коммутации . Тиристоры каждого из выпрямительных мостов 2, 3 включаются одновременно, но поочередно. Тиристоры выпрямительных мостов 2, 3 работают синхронно с тиристорами 4,5 но со сдвигом на интервал -t) . Когда включены таристоры выпрямительного моста 2 и тиристор 4, оказывается замкнутым, левая группа крайних вьюодов первичвых обмоток трансформатора 1, а конценсаторы 6, 7 оказываютсязаряженными в поля жости (фиг. I). При включении тиристора 5 к тиристору 4 сфиклааывается обратное напряжение от конаенсаторов 6, 7 и он выключается. После выключения тиристора 4 конаенсаторы 6, 7 перезаря жаются через тиристоры выпрямительного моста 2, ароссели 8, 9 и тиристор 5. Им пульс тока перезаряаа поааерживает в от крытом состоянии все тиристоры выпрями тельного, моста 2. Это алится в течение промежутка времени -fc. К концу этого промежутка, снижения тока перезаряца коммутирующих конаенсаторов ао опрецеленного уровня , в провоа5Щ1ем состоянии оказываются лишь ова тиристора выпрямительного моста 2 (оцин в анодной и оонн в катооной группе). В ре льтате этого левая группа крайних вывоцов первичных обмоток трансформатора I размыкается. В этот момент включают ся тиристоры выпрямительного моста 3 и оказывается замкнутой правая группа крайних вывоцов первичных обмоток транс форматора 1. После перезаряда конаенсаторов 6 7 они оказываются заряженнь ми в полярности, обратной той, которая указана на фиг. 1, и поцготовленными к коммутации тока в тиристоре 5. Коммутация тиристора 5 происхооит аналогично и начинается включением тиристора 4. Таким образом, замыкание кажаой из групп крайних выводов первичных обмоток трансформатора 1 происходит поочередно, а одновременное замыкание обоих групп, т.е. короткое замыкание силового трансформатора, исключается. Очередность включения тиристоров поясняется эпюрами импульсов управления, поступаквдими на управляклцие электроды тиристоров (фиг. 2). В результате периодического переключения первичных обмоток трансформатора 1 на его вторичных обмотках наводится периодически инвертированные напряжения, частота инвертирования которых определяется частотой коммутации, а промежутки времени, через которые происходит инвертирование, сжазьюаются регулируемыми . Эти напряжения складываются с напряжениями питакицей сети. На нагрузку подается сумма напряжения сет и напряжений, действующих на вторичных обмотках трансформатора. Регулирование напряжения на нагрузке осуществляется путем изменения промежутков времени, через которые происходит инвертирование напряже1тй на втори шых обмотках тра сформатора, связанное с изменением пр& межутков времени, через которые поочередно включаются тиристоры 4, 5, регулирования зависит от коэффициента трансформации трансформатора. Возможно и другое выпо шение ус ройства, например по схеме, представленной на фиг. 4. Такое устройство эквива лентно предложенному. В нем выпрямительные диодные мосты 2, 3 дополнены тиристорами 12, 13 и 14, 15, которые включаются последовательно с выходами катодных и анодных групп выпрямительных .диодных мостов 2, 3 соответственно. Управляющие электроды этих тиристоров соединены со схемой управления через блок задержки. Включение тиристоров 12-15 в известное устройство позволяет включать выпрямительные мосты с определенной задержкой во времени после включения шунтирующих их тиристоров. Устройство (фиг. 4) работает аналогично гфедложенному. Его преимуществом является меньшее количество тиристоров в схеме, что утфощает схему управления Однако больщее число вентилей, включенных последовательно несколько снижает КПД устройства по сравнению с предложенным. Вариант схемы усройства.в котором также можно реализовать предложенный способ, приведен на фиг. 5. Это устройство содержит силовую цепь, включающую демпфируюише дроссели 16 и диодно-тиристорные ключи 17, включенные последовательно между входными и выходными выводами, к которым подключается сетьпи-, тания и нагрузка соответственно, диодный выпрямительный мост 18, выход которого зашунтирован тиристором 19, а входы которого соединены с выходными зажимами регулятора, цепь коммутации, включающую распределительные диоды 2О22, коммутирующий тиристор 23, зарядный тиристор 24, коммутирующую цепочку, состоящую из последовательно соединенных коммутирукицегодросселя 25 и коммутирующего конденсатора 26, блок управления 27 и блок задержки 28. Диодно- тиристорные ключи 17 включаются одновременно. При этом диоднотиристорные ключи 17 и тиристор 19, щунтируюший диодный мост 18, включаются поочередно через регулируемые промежутки времени. Включение диосщо-тиристорных ключей 17, так как и шунтируюего ти1Я1СТ(фа 19, производится периодически через равные отрезки времени, опредепяемые частотой коммутации . Заряоны тиристор 24 включается синхршно с тиристорами оиоано-тиристорных ключей 17, но с опережением во времени на опрецепенный интервал.. Коммутирующий тиристор 23 включается oш oвpeмeннo с шунтируюшим тиристором 19. При включении коммутирующего тиристора 29 осуществля ется прдауоительная коммутация тиристоров оиоано-тиристорных ключей 17, Это происходит за счет протекания импульса тока коммутации через тиристор 23, распрецелительные циоцы 20-22, циопно-тиристорных ключей 17, циоцный мост 18, шунтирующий тиристор 19 и коммутируюЩую цепочку из цросселя 25 и конденсатора 26, предварительно заряженного до полярности (указанной без скобок на фиг. 5). Процесс коммутации длится время Ьк , соответствующее времени выКлю чения тиристоров, по истечению которого продолжается перезаряд конденсатора 26 до полярности (указанной в скобках на фиг. 5), по цепи, включающей один из распределительных диодов 2О-22, питающую сеть, демпфирующие дроссели, силовые диоды диодно-тиристорных ключей 17 диоды выпрямительного моста 18 и шунтирующий тиристор 19. После окончания перезаряда все силовые, тиристоры диодн 0-ти рис торных ключей 17 выключаются. При включении зарядного тиристора 24 осуществляется принудительная коммутация щунтирующего тиристора 23. Это про исходит за счет протекания импульса тока коммутации через все диоды выпрямительного моста 18 одновременно, зарядный тиристор 24 -ц коммутирующую цепоч ку из дросселя 25 и конденсатора 26, предварительно заряженного до полярности (указанной в скобках на фиг. 5). Этот процесс также длится время х , по истечению которого продолжается заряд конденсатора 26 до полярности (указанной без скобок на фиг. 5). Спустя время задержки -t- после включения зарядного тиристора 9 включаются циодно-тиристорные Ключи, через которые нагрузка подключается к сети питания, а в цепь заряда Конденсатора 26 через выпрямитель- ный мост - 18 дополнительно подается энерпня. При включен ш ди о дно-тирис торных ключей. 17 нагрузка подключается к питающей сети, а при их отключении она отключается от сети и щунтируется через диодный мост 18 включающимся тиристором 19. В результате таких переключеИИ, происходящих периодически, с частотой коммутации, а также путем регулирования относительной длительности включенного состояния диодно-тиристорных лючей 17, производится регулирование еременных напряжений на выходе устройства. Использование изобретения позволяет снизить массо-габаритные показатели элементов коммутирующей цепочки в 1,2. 1,5 раза, а амплитуды импульсов напр5 жений на вентилях в 1,1-1,3 раза. При этом происходит повышение КПД регулятора за счет снижения уровня энергии, циркулирующей в цепи коммутации, при коммутации одного и того «е тока в силовой цепи. Формула изобретения 1.Способ управления тиристорным преобразователем Vi -фазного переменного напряжения, по которому искусственную коммутацию отключаемой группы тиристоров производят при включении вводимой в работу группы тиристоров, отличающийся тем, что, с целью повьшения КПД и уменьшения весога- i баритных показателей цепи коммутации, включение вводимой в работу группы тиристоров осуществляют с задержкой времени относительно начала искусственной коммутации отключаемой группы, тиристоров. 2.Способ по п. 1, о т л и ч а. ю щ и и с я тем, что задержка времени выбирается раиной времени выключения силовых тиристоров. 3.Устройство для осуществления Способа попп. 1 и 2, содержащее Vi-фаз- ный трансформатор, средний вывод каждой из первичных обмоток которого соединен с соответствующим входным выводом, а каждый из крайних выводов подключен к соответствующему выводу переменного тока соответствующего выпрямительного моста, выводы постоянного тока каждого из которых защунтированы тиристорами, аноды и катоды которых соединены коммутирующими цепочками из последовательно соединенньк дросселя и конденсатора, каждая из вторичных обмоток Трансформатора включена между входным и выходным выводами, и блок управления, каждый из выходов которого соединен с управляющими элeктpoдa ra соответствующего Тиристора, отличающееся тем, чго введен блок зэ-

пэржки, выпрямительные мосты выполнены на тиристорах управлякшие элект роаы котбрых соеоинены с вькоаом блока зтравлежй через блок .

Источники информации, прштятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свиаете/ьство СССР № 342247, кл. Н 02 Р 3/1в, 1971.

2.Авторское сшаетельство СССР N. 393736, кл. е05 Р 5/ОО, 1971.

3.Авторское свидетельство СССР М 318137, кл. Н 02 Р 13/1, 1971.

Фкг. /

U,i

П

futiUtaM )i «99

L5

К

5

V

hl

t

is