Тиристорный преобразователь @ -фазного переменного напряжения в @ -фазное переменное Советский патент 1982 года по МПК H02M5/257 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в устройстве промышленной электроники для решения задач стабилизации, регулирования, симметрирования и коммутации переменных токови напряжений. Возможно использование такого устройства в качестве бесконтактных коммутаторов в системах защиты, в качестве местных источников стабильного электроснабжения промышленных предприятий, отдельных радиоэлектронных систем, вычислительных машин и комплексов, а также источников регулируемого напряжения в регулируемом электроприводе, для регулирования электрообогревом в печах, в электросварке и др., а также в устройстве защиты и пуска.

Известны устройства, представляющие трехфазные устройства для регулирования и коммутации переменных токов и являющиеся объектами того же назначения, что и предлагаемый, сходные с ним по технической сущности и резуль-тату, достигаемому при использовании. У казанные устройства также содержат схему управления, силовые вентильные ключи переменного тока, через которые нагрузка подключается к сети

питания, диодный выпрямительный мост/ выходные зажимы которого замкнуты шунтирующим тиристором, а входные подкл1()чены к выходу регулятору, и кc4v Myтирующую цепочку, состоящую из последовательно соединенных коммутирующего дросселя и кoiuwyтирующего конденсатора, которая через расЯределительные диоды подключается к сило10вым тиристорамги. .

Недостатком указанных устройств, является повышенное число силовых вентилей. Так, при отключении нагрузки от питающей сети нагрузка шунтиру15ется через диодный мост специальным тиристором. В результате этого ток нагрузки замыкается в конечном счете через три соединенных последовательно, вентиля. Следствием указанно20го недостатка является повышенная установленная мощность силовых вентилей и снижение КПД устройства. Другим недостатком является то, что диодный мост, шунтируемый тиристором,

25 при этого тиристора замыкает все фазы нагрузки одновременно. Это ограничивает функционгшьные возможности устройства, так как не позволяет замыкать лишь отдельно взятые 30 фазы нагрузки и этим самым делает ке-j возможным оптимизировать соответствующим образом процессы в системе источник-преобразователь нагрузки. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является тиристорный преобразователь п-фазного переменного напряжения в п-фазные переменное, содержгцций п силовых ключей из встречно-параллельно соеди ненных диода тиристора,каждый из кот рых включен последовательно с соотве ствующим демпфирующим дросселем между входным и выходным выводами соответствующей фазы, п-фазный шунтирую щий ключ, фазные выводы которого под ключены к входным выводам, п распределительных диодов, аноды которых объединены, а каждый из катодов соединен с общей точкой демпфирующего дросселя и kaтoдa тиристора силового ключа соответствующей фазы, и блок коммутации, включенный через переключатель между общей точкой анодов распределительных диодов и другим выводом шунтирующего ключа 2. В известном устройстве, при обоях в системе управления и необходимости защиты преобразователя невозможно одновременное выключение тиристоров силовых ключей и шунтирукядего ключа, что снижает надежность устройства, кроме того для принудительной коммутации тиристоров., входящих в состав силовых ключей, включагатся коммутирующий и шунтирукядий тиристоры. При этом, благодаря демпфирующему действию индуктивностей сети, по трем распределительным диодам и трем диодам, входящим в состав силовых ключей, и цепи, включающей выпрясмительный мост, шунтирующий тиристор, коммутирующую- цепочку и коммутирующий тиристор, проходит импульс тока коммутации, вызванный разрядом коммутирующего конденсатора. В результате . этого осуществляется выключение тири торов (силовых ключей). Для коммутации тиристора, шунтирукадего диодгалй выпрямительный мост, включаются тиристоры силовых ключей и зарядный тиристор. При этом, благодаря демпфи рующему действию индуктивностей сети импульс коммутации проходит по всем диодам выпрямит ель но го моста, осуществляя выключение шунтирующего ти|ристора, затем через выпрямительный диодный мост проходит заряд коммутирующего конденсатора. При включении тиристоров силовых ключей включается тиристор, шунтирующий диодный выпрямительный мост, что приводит к замыканиючерез этот мост всех фаз нагрузки одновременно. При этом ток нагруз ки замыкается каждый раз через два вентиля диодЕЮго моста и шунтирующий его тиристор, всего через три вентиля. Потери в этих вентилях снижают КПД устройства. Устройство содержит Шесть силовых вентилей в составе силовых ключей и семь силовых вентилей в составе диодного моста, включая , шунтирующий его тиристор, всего тринадцать силовых вентилей. Это делает устройство громоздким. Снижение числа силовых вентилей позволит не только повысить КПД, но и снизить его массогабаритные показатели. Цель изобретения - повышение надежности, а также снижение установленной мощности и габаритов, и повышение КПД. Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве шунтирующий ключ выполнен в виде п ключей из встречно-параллельно включенных диода и тиристора, аноды тиристоров которых объединены в общую точку и соединенные с соответствующим выводом блока коммутации, а катод каждого из тиристоров шунтируняцего ключа соединен с анодом тиристора силового ключа соответствующей фазы. На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 - эпюры импульсов, действующих на выходах блока управления (и , и,) ; на фиг. 3 - эпюры напряжений питающей сети и нагрузки (ис.,и UH). Устройство содержит силовую цепь, включающую демпфирующие дроссели 1, силовые ключи 2 переменного тока, которые составлены из ,встречно-паралл.ельно соединенных диодов и тиристоров и включены последовательно между входным и выходным зажимами устройства, к к рторым подключена сеть питания и нагрузка соответственно, шунтируквдий ключ из диодно-тиристорных ключей 3, шунтирующих нагрузку, в каждом из которых соединенные вместе катод тиристора и анод диода подключены к одному из выходных зажимов устройства, а анодаа всех тиристоров и катоды всех диодов соединены вместе в общую точку, распределительные диоды 4, аноды которых еоеданены , а катоды с катодами силовых тиристоров, распределительный мост на тиристорах 5-8, формирующих переключатель, катодная группа которого соединена с анодной группой распределив тельных диодов 4, а анодная группа соединена с общей точкой диодно-тиристорных ключей 3; блок 6 коммутации коммутирующей цепочки из последовательно соединенных коммутирующе-го дросселя 9 и коммутирующего конденсатора 10, которая подключена к вхо распределительного моста на тиристорах 5-8,и блок 11 управления,один из выходов которого подключен к управ ляющим электродам тиристоров 2 и тиристорбв 5 и б, а другой выход подключен к управлякщим электродам тиристоров 3 и тиристоров 7 и 8. Устройство работает следуюгцим образом. Тиристоры, входящие в состав каж дой группы диодно-тиристорных ключей 2 или 3, включаются одновременн При этом включение каждой из этих групп диодно-тиристорных ключей про водится поочередно через регулируемы отрезки времени. Вместе с включением тиристоров ключей 2 включаются расп делительные тиристоры 5 и 6. В резул тате этого нагрузка подключается к сети питания, а коммутирующий конде сатор 10 по цепи, состоящей из дросселя 9, тиристора 5, распределитель ных диодов 4, диодов диодно-тиристорных ключей 2 и 3 и тиристора б, заряжается . с полярностью, указанной на фиг. 1 в скобках. При включе нии- диодно-тиристорных ключей 3 нагрузка отключается от сети питания и замыкается, а тиристоры диоднотиристорных ключей.2 выключаются. Вместе с тиристорами ключей 3 включаются распределительные тиристоры 7 и 8. Это приводит к протеканию под действием заряда коммутирую щего конденсатора 10 импульса тока кo 4мyтaции по цепи, .состоящей из тиристора 7, распределительных ди. одов 4, диодов диодно-тиристорных ключей 2 и 3, тиристора 8 и дросселя 9. В результате этого силовые тиристоры ключей 2 выключаются, а коммутирующий конденсатор заряжается с полярностью, указанной на фиг. 1 без скобок. При последующем включении силовых ключей 2 нагрузка вновь подключается к питающей сети, коммутирукйдий конденсатор перезаряжается дс) обратной полярности, обеспечивая при этом протекание импульса тока коммутации по цепи, состоящей из дросселя 9, тиристора 5, распределительных диодов 4, диодов ключей 2 и 3 и тиристора , что приводит к выключению тиристоров ключей В дальнейшем работа вентилей повторя ется. Выключение каждого из тиристоров ключей 2 и 3 происходит под действием падения напряжения на шунтиру кяцем его диоде, распределительные тиристоры выключаются в конце каждого послекоммутационного заряда конденсатора 10. Послекоммутационный заряд конденсатора 10 происходит по цепи, состоящей из распределитель ных тиристоров 5 и 6 или 7 и 8 одного из распределительных диодов 4, демпфирующего дросселя 1, .сети питання, одного из диодов ключей 2 и од1ного из диодов ключей 3. При включении силовых диодно-ти- ристорых ключей 2 нагрузка подключается к питающей сети, а при их выклю чении она отключается от сети и шунтируется через диодно-тиристорные клю- . чи 3. В результате таких переключений, происходящих периодически, с частотой коммутации, а также путем регулирования относительной длительности вклю.ченного состояния диодно-тиристорных ключей,производится регулирование переменных напряжений на выходе устройства. Йа фиг. 3 показаны эпюры напряжения питающей сети (DC) и напряжения на нагрузке (U), пояснякхцие способ регулирования, реализуемый в регуляторе. Использование изобретения позво- лит снизить массо-габаритные показатели устройства на 6-10%,, одновременно повысить его КПД на 2-3% за счет снижения потерь в силовых вентилях, а также улучшить показатели надежности устройства. Формула.изобретения Тиристорный преобразователь п.-фазного переменного напряжения р п-фазное переменное, содержащий п-силовых ключей из вс.тречно-параллельно соединенных диода и тиристора, каждый йз- которых включен последовательнос соответствующим демпфирующим дросселем между входным и выходным выводами соответствующей фазы, п-фазный шунтирующий ключ, фазные выводы которого подключены к соответствующим выходным выводам, п распределительных диодов, аноды которых объединены, а каждый из катодов соединен б общей точкой д мпфирующего дросселя и като- да тиристора силового ключа соответствующей фазы, и блок коммутации, включе 1ный через переключатель между общей точкой анодов распределительных диодов и другим выводом шунтирующего ключа, отличающийся тем, что, с целью повышения надёЛсности, уменьшения массо-габаритных показателей и повышения КПД, шунтирующий ключ выполнен в виде п-ключей из встречно-параллельно включенных диода и тиристора, аноды тиристоров которых объединены в общую точку и соединены с соответствующим выводом блока коммутации, а катод каждого из тиристоров шунтирующего ключа соединен с анодом тирис ора силового ключа соответствукяцей фазы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 419363,. кл. G 05 F 1/16. 1972. 2. Авторское свидетельство СССР № 393736, кл. G 05 F 5/00, 1970. 9 9

a fMzjOH ir

rffo

Of

4u/9j

и.

.2