Способ управления многоступенчатым вентильным мостовым преобразователем Советский патент 1982 года по МПК H02P13/16 

Изобретение относится к электротехнике и может бять использовано в тяго вом электрогриводе железнодорожного транспорта, в мощных электроприводах металлургической промышленности, где существенное значение имеют энергетические показатели. Известен способ получения выходног напряжения многоступенчатого вентильного гфеобразователя, заключающийся в том, что формируют регулируемые по фазе импульсы управления, поочередно подают их на вентили соответствующих ступеней регулирования многоступенчато го вентильного преобразователя, преобразуют на15)яжвние регул1фуемой ступени в постоянное напряжение, пропускают вьшрямленный ток по вентилям последующих нерегулируемых ступеней, ми нуя обмотку трансформатора. При этом в каждом мосту нерегулируемых ступеней многоступенчатого вентильного преобразователя, участвующих в создании цепи тока нагрузки, работает лишь два плеча. Этот способ требует удвоения мощности вентилей в плечах нерегул1фуемых ступеней многоступенчатого векргкльного 1Чэеобразователя, создающих цепь для 1 ротеканяя полного выпрямленного тока нагрузки, в связи с тем, что увеличивается сложность в его реализации, а также стоимость щ ербразователя, 1фи котором реализуется 1федлагаемый способ. Наиболее близким к хфедлагаемому является способ у1ц авления преобразователем, заключакяанйся в том, что формируют регул1фуемые по фазе импульсы ухфавленяи, поочередно подают эти рвггулируемые по фазе импульсы управления на вентили одной из ступеней многоступенчатого вентильного мостового 1феобразователя, подают импульсы управления на вентили ветвей мостов нер&гу Л1фуемых ступеней хфеобразователя с частотой питающего нащ яжения, тем самым переводят ток нагрузки периодит чески с четных вентилей на нечетные и обратно 2. Недостатком известного способа является наличие двойной коммутации вентилей мостов нерегулируемых ступеней в начале и конце полупериода, что требует увеличения потребления реактивной мощности и приводит к снижению коэффициента мощности установки, реализующей способ. Цель, иаобретения - уменьшение потребления реактивной мощности. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения выходного напряжения многоступенчатого вентильного Преобразователя, снижают частоту импульсов управления вентилями ветвей мостов последующих нерегулируемых ступеней многоступенчатого вентильного преобразователя, участвующих в создании цепи тока нагрузки. Частоту переключен1Ш ветвей мостов нерегулируемых ступеней многоступенчатого преобразователя снижают до частоты, соответствующей максимально допустимой температуре нагрева тиристоров. если измеряемая температура тиристоров превысит допустимую максимальную величину, то полученной при этом величиной разности температ}ры производят повышение частоты переключения ветвей мостов нерегулщ)уемых ступеней многоступенчатого вентильного преобразовател На чертеже приведена функциональная схема трехступенчатого вентильного преобразователя с поочередным управлением ступенями регулирования, реализующего гфедлагаемый способ. Устройство состоит из нуль-органов 1 - 6, на входе-1 оторых подключены сиг налы управления у , смещения - U см и опорного напряжения - О on, формирователей 7-12 импульсов, входы которы подключены к выходам соответствующих нуль-органов, многоступенчатого вентильного преобразователя 13, управляющие входы вентилей первой ступени которого подключены к соответствующим формирователям 7 и 8 импульсов, а остальные ступени многоступенчатого вентильного преобразователя подключены к соответствующим формирователям 9 12 импульсов через последовательно включенные делители 14 - 17 частоты и переключающие блоки 18 - 21, причем вторые входы переключающих блоков 18-21 подключены к выходам соответ ствующих формирователей 9-12 импуль сов, датчиков 22-25 регулирования ступеней, первые входы которых подкл1дчены к выходам нуль-органов 1-4 соответственно, а вторые входы - к синзфониаирующему напряжению, выходы датчиков 22-25 регулирования ступеней подключены к третьим входам переключающих блоков .18 - 21 соответствен ю датчика 26 температуры тиристоров, участвующих в коммутации токов нагрузки, выход которого подключен к управляющим входам датчиков 14-17, блока 27 сравнения,, на вход которого таклсе подключен сигнал допустимой температуры тиристоров i jgд , регулятора 28 температ5ры, вход которого подключен к вы-ходу блока 27, а выход подключен к управляющим входам делителей 14 -17 частоты. Способ получения выходного напряжения многоступенчатого вентильного преобразователя можно пояснить, рассмотрев работу устройства, приведенного на чертеже на примере 3-х ступенчатого вентильного гфеобрааователя. При подаче на входы нуль-органов 1, 3 и 5 отрицательного опорного напряжения UOTI к отрицательного смещения -. c/w на их выходах формируются сигналы, которые проходят через форм{фователи 7,9 и 11 импульсов, преобразуются в импульсы управления тиристорами катодных групп 1 и 2 и 3-ей ступеней регулирования в углах управленияci la х, ве ичина которых зависит от величины напряжения - UCM ® время при подаче на входы нуль-органов 2,4 и 6 отрицательного опорного напряжения на их выходах формируются сигналы, которые, проходя через форм1фователи 8, 1О и 12 импульсов, гфеобразуются в импульсы управления тфисторами ацодных групп 1-3 ступеней регулирования с нулевым углом управления. При подаче положнтельного напряжения управления U , Не превьдцающего некоторого порогового значения для первой ступени регулировашш, фаза управления тиристорами катодной первой ступени начинает изменяться, а импульсы управления для тиристоров анодных групп всех ступеней остаются с нулевым углом управления. Работа второй и третьей ступени управления в это время происходит следу- ющнм образом. Импульсы управления для тиристоров анодных и катодных групп 2 и 3 ступени управления с формирователей 9-12 59о импульсов поступают на первые входы переключающих блоков 19 - 21, в то же время импульсы утфавления с выходов фqpмиpoвaтeлвй 9-12 импульсов, проходя через делители 14 - 17 частоты, подаются на вторые входы переключающих блоков 18 - 21, на третьи входы которых подаются импульсы управления с датчиков 22-25 регулирования ступени. На вентили катодных групп второй и третьей ступени подаются с пониженной частотой импульсы управления в конце положительных полупериодов питающих Напряжений. На вентили анодных групп второй и третьей ступеней подаются импульсы управления с этой же пониженной частотой в начале положительных полупериодов питающих напряжений. В результате каждый полупериод пониженной частоты происходит коммутЕЩИя тока с одной ветви на другую мостов нерегул1фуемых ступеней многоступенчатого вентильного преобразователя. Деление импульсов в делителях 14-17 частоты пронсходит до той частоты, при которой температура тиристоров не гфевышает допусти мую. Таким образом, в 1фоцессе регулирования первой ступени, когда напряжение управления + меньше некоторого порогового значения U р , сигналы с выходов датчиков 22 - 25, воздействуя на переключающие блоки 19 - 21, пропускают на вторую и третью ступени управления импульсы ущзавления пониженной частоты. В том случае, когда Uu начинает превьпнать значение порогового напряже ния, которое соответствует концу регулирования первой ступени управления, сиг налы с выходов датчиков 22 и 23 изменяются, в результате чего каналы прохож дения импульсов пониженной частоты в переключающих блоках 18 и 19 отключаются, и через эти переключающие бло- ки начинают проходить импульсы угфавле- ния с частотой сети, которые подаются на тирястсры анодной и катодной групп втярой ступени регулирования. В то же время сигналы упрегвления с выходов датчиков 24 и 25 не изменились, в результате чего через переключающие блоки 20 и 21 продолжают проходить иипульсы ущ}авлешш пониженной частоты, которые подаются на тиристоры катодной и анодной групп третьей ступени регуля-) .рования. Поэтому при регулнровбшин вто-рой ступени управления 13-2 на третью 1Ступвнь 15)одолжают подаваться импульсы 086 управлення пониженной частоты. Далее все происходит аналогично. -Таким образом , при управлении первой ступенью на вторую и третью подаются импульсы управления пониженной частоты. В конце регулирования первой ступени (и начале регулирования второй ступени) со Второй ступени снижакггся импульсы управления пониженной частоты и подают ся импульсы управления с частотой сети, а на 3-ю зону подаются импулЕэсы пониженной частоты. В конце регулирования 2-ой зоны (и начала регулирования третьей) с третьей ступени снимаются импульсы пониженной частоты и начинают подаваться импульсы с частотой сети, Датчик 26 температуры тиристоров позволяет постоянно следить за температурой тиристоров. В том случае, если температура тиристоров начинает щэевыщать некоторую допустимую температуру, 1ФОИСХОДИТ повышение частоты управляющих импульсов во второй и третьей ступенях управления до значений, при которык. температура тиристоров не превьшхает допустимую, Входные сигналы с датчиков регулированкя ступени ДРС позволяют получить данный способ утфавленин также и в инверторном режиме. Работа устройства в данном режиме происходит совершенно аналогично, только в ДРС вступают в работу Вторые каналы, пропускающие через ЛПУ либо импульсы с частотой сети, либо пониженной частоты в зависимости от регулирования I и 2 ступеней управления тиристорами анодных групп. Предлагаемый способ получения выходного напряжения многоступенчатого вентильного гфеобразователя дает возможность получить вькодное напряжение с ыеныякм потреблением реактивной, а следовательно, в полной мощности. Формула изобретения Способ управления многоступенчатым вентильным мостовым преобразователем, заключающийся в том, что формируют регулируемые по фазе импульсы ущэавленяя и подают их на дигигональные вентили одной аз ступеней многоступенчатого вентильного мостового преобразователя, подают поочередно импульсы управления на вентили ветвей мостов остальных ступеней Щ}еобразователя с частотой пи:Тающего напряжения, отличающийс я тем, что, с целью уменьшения потреб пения реактивной мощности, снижают частоту импульсов управления последующих нерегулируемых ступеней преобразователя, одновременно измеряют температуру вен- $ тилей последующих нерегулируемых ступеней преобразователя, задают максимально допустимую температуру этих вентилей, сравнивают вышеназваннь1в темпера- туры между собой и в случае их равен- to ства прекращают снижение частоты спв- . дования импульсов управления вентилями последующих нерегулируемых ступеней преьбр 13ователя, в случае превышения температуры указанных вентиЛей макси- 15

мально допустимой, повышают частоту импульсов управления вентилями последующих нерегулируемых ступеней преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Электротехнический сгравочник. Под ред. П. С. Грузинского. Т. 3, М., Энергия, 1976, с. 43.

2. Капустин Л. Д., Скиба Л. И., i Штибен Т. А. Выбор схем тиристорных преобразователей для электроподвижного состава переменного тока. Сбсрншс трудов ЦНИИМПС, вьш. 378, М., 1968.