Способ управления @ -фазным преобразователем постоянного напряжения в постоянное Советский патент 1982 года по МПК H02P13/32 

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ П-ФАЗНЫМ -ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

Изобретение огносшчзя к элекгротезс ническим устройствам цля регулирования величины напряжения постоянного тока. Известен частотно-импульсный способ регулирования напряжения l. Недостатком этого способа является большие весогабаритные показатели преоб разователя, реализующего эгот способ. Наиболее близким к предложенному является способ управления Ц-фазным преобразователем постоянного напряж&кия в постоянное, согласно которому выходная цепь выполнена в виде последовательно соединенного индуктивного элемента и вькодных Выводов, зашунгарован ных в обратном направлении диодом, по которому изменение величины выходногонапряжения осуществляют изменением час тоты включения каждой из фаз, при посто ЯННОМ времени ее включенного состояния, при этом фазы преобразователя включают последовательно с временным сдвигом между включением двух соседних фаз. равном П-ой части периода работы фазы 2. Недостатком известного способа является уменьшение индуктивности катушки сглаживающего реактора управляемого преобразователя в 10-12 раз в прерьгвистом режиме работы фазы, вследствие насыщения сердечника реактора. Это выэвано уменьшением, по сравнению с реакторами для раздельного включения, сечения стали реактора, вычисляемого по разности токов магнитосвязанных фаз в номинальнсы режиме. Поэтому резко возрастает напряжение на разделительных диодах преобразователя, в связи с чем количество последовательно включенных разделительных диодов в каждой фазе до/окно быть увелшено. Вследствие насыщения сердечника сглаживающего реактора возрастает также амплитуда выходного напряжения и коэффициент пульсаций. Существенным недостатком данного способа является также скачкообразное увеличение обратного напряжения на разцелительных оиоаах при прекращении про текания тока по ооной из фаз, что требуе принятия специальных мер для ограничения скорости нарастания обратного напря жения. Цель изобрет«1ия - уменьшение количества полупровоцинковых вентилей и сни жение амплитуды выхооного напряжения и коэффициента пульсации, т.е уменьшение весогабаритных. показателей и улучшение качества выходного напряжения. Поставленная цель достигается тем, что меняют в функции тока нагрузки чис ло работающих фаз и частоту включения каждой фазы, при этом, при уменьшении тока нагрузки, число работающих фаз уме ньшают и пропорционально увеличивают частоту фазы, а при увеличении тока нагрузил/ число работающих фаз увеличива ют и пропорционально уменьшают частоту работы фазы. На фиг. 1 приведена принципиальная силовая схема устройства, реализующего предложенный способ ; на фиг. 2 - блоксхема управления. В качестве примера рассмотрен 12фазный преобразователь постоянного напряжения в постоянное;/каждыечетыре фазы пре эбразователя содержат четыре силовых тиристора 1-4, два коммутирующих реактора 5 и 6, два коммутирующих Конденсатора 7 и 8, два разделительных оиода 9 и 10, два обратных диода II и 12, два индуктивных элемента в виде сглаживающего реактора 13 .с двумя сек ПИЯМИ 14 и 15, нагрузку 16 (тяговые двигатели), общую для всех фаз, перек лючающее устройство 17. При подаче напряжения на вход коммутирующие конденсаторы 7 и 8 заряжаются до напряжения сети через разделительные диоды 9 и 1О, секции . 14 15, сглаживающего реактора 13 и нагру зку 16. При открытии таристора 1 наг рузка 16 получает питание по цепи: ре- актор 5, тиристор 1, диод 9, секция 14 Ооновременно происходит перезаряд консенсатора 7 через коммутирующий реактор 5 и тиристор I, в процессе перезаряда напряжение на обкладках конденсатора меняет свою полярность, при этом потенциал на обкладке со стороны сети сохраняется, а со стороны разделительного диода 9 к концу перезаряда достигает двойного значения потенциала сети. При обратном перезаряде по колебательному контуру ток перезаряда конденсатора 7 замещает ток тиристора 1 и запирает его. Дальнейший перезаряд конденсатора происходит через диод 9, секцию 14 и нагрузку 16, Во время потребления энерпт от сети через тиристор I и конденсатор 7 ток в секции 14 реактора 13 нарастает, при этом в секции 15, включенной встречно с секцией 14, находится электродвижу- .щая сила взаимоиндукции, поддерживаюгщая ток в смежном контуре 15, 16, 12. После окончания периода потребления энергии от контактной сети ток нагрузки поддержиВЕ еах:я через обратный диод II за счет энергии, запасенной в индуктивных элементах цепи 14 и 16. Со сдвигом в четверть периода.работы силового тиристора 1 открывается тиристор 3 и в этой фазе протекает процесс, описанный для фазы тиристора 1. При этом в интервале нарастания тока в секции 15, в секции 14 реактора 13 индуктируется ЭДС взаимоиндукции, поддерживающая ток в смежном контуре 14,16,11. Со сдвигом в половину периода работы тиристора 1 открывается тиристор 2, и со сдвигом в три четверти периода - тиристор 4. Регулирование напряжения на нагрузке осуществляется путем изменения час-, тоты включения силовых тиристоров 1-4 регулятора за счет изменения времени отдачи энергии индуктивнь.1ми элементами 13 и 16 при постоянном времени открытого состояния тиристоров 1-4. Многофазный регулятор напряжения набирается из одинаковых .описанных четырехфазных блоков, причем тиристоры включаются с равномерным сдвигом, соответствующим количеству фаз всего регулятора. При максимальном токе нагрузке работают все И фаз регулятора. При снижении тока нагрузки до величины, соответствующей моменту перехода фазы в прерывистый режим работы, один четырехфазный блок отключается, при этом пропорционально увеличивается частота работы оставшихся И-4-х фаз, которые продолжают работать в непрерывном режиме. При дальнейшем уменьшении тока нагрузки отключается следующий четырехфазный блок при соответствующем увеличении частоты работы оставшихся И-8 фаз и т.д. При увеличении тока пршсходит поочередное подключение четырехфазных блоков в обратном порядке. Переключение числа фаз регулятора производится путем подачи или снятия управлякицих импульсов на тиристорах под возаействйеь4 переключающего устройства 17.

Основой схемы управления тнристора« ми регулятора является задающий генератор 18 (фиг. 2) И распределитель вк пульсов 19, рассчитанный на такое ко лячество выходных импульсов, которое было бы кратно всем комбинациям чисел фаз регулятора Vi, И- 4,... 4, возможных при переключении.

Распределители 2О, 21. 22 на различное число работакшшх фаз (фиг. 2) выдают импульсы на открытие тиристоров эпос фаз прс подаче соответствующих им пульсе от основного распределителя 19 и наличия соответствующего сигнала от переключающего устройства 17. Такая схема обеспечивает симметрию работающих фаз относительно Сети и оцновремен но с переключением числа фаз изменение частоты работающих фаз, обеспечнваюшее плавность перехода с одного чзкпа фаз . на другое.

Использование данного способа управ ления позволяет уменьшить количество разделительных диодов устройства в 1,82 раза, ампштуоу переменной составляю щей вькоаного напряжения в 1,4-1,5 раз и коэффициент пульсации тока нагрузки в 1,15;.

Преимуществом данного способа управления 5шляется плавное нарастание обрати, ного напряжения на разделительных диодах одновременно с нарастанием напр1&ке- ния на нагрузке, что по;шоляет не принимать специальных мер для ограничения скорости нарастания обратного нагфяжения на этих диодах.

Формула изобретения

Способ управления Ин))азным преобразователем постоянного напряжения в постоянное, выходная цепь которого выполнена в виде последовательно срестнеяньк индуктивного элемента я в лсодных выводов, зашунтированных в обратном направлении диодом, по которс 4у изменение величины выходного напряж шя осуществляют изменением частоты включения каждой из фаз, ар« постоянном времваи ее включенного состояния, при этом фазы преобразюателя включают послвповательно с временным сдвигом между включением двух соседних фаз, равном И части Периода работы каждой фазы отличающийся тем, что, с целью уменьшения весогабаритвых показателей и удучщения качес1ва выходного напряжения, меняют в функции тока нагрузки чж;ло работающих фаз и частоту включения каждой фазьц щяи этом, при уменьшенго тока нагруи зкн, число работающих фаз уменьшают и пропорционально увеличивают частоту работы фазы/а при увеличении тока нагрузки число работающих фаз увеличивают и пропорциша%но уменьшают частоту работы фазы.

Источники информациИ| принятые во внимание при экспертизе

2 Авторское свидетельство СССР N(568134, кл, Н 02 М 3/135,1975.

if lfebr 574