Одноканальное устройство для управления вентильным преобразователем

Одноканальное устройство для управления вентильным преобразователем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тиристррных преобразователях. Цель изобретения - повьшение быстродействия и уменьшение пульсаций выпрямленного toKa. Введение цепи принудительной коммутации, позволяющей преобразователю работать с частотой переключения большей частоты питающей сети, . повьш1ает быстродействие вследствие перехода в инверторный режим по кривой разряда конденсатора цепи принудительной коммутации. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А2 (511 4 Н 02 М 5!00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 1001428 (21) 3538515/24-07 (22) 10.01.83 (46) 23.07.88. Бюл. У 27 (71) Ленинградский механический институт (72) С.Г. Костенко, С.А. Аскаров, А.И. Коршунов, Б.А. Казначеев и П.А. Филиппов (53) 621.316.727(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1001428, кл. Н 02 Р 13/16, I982. (54) ОДНОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО .ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тиристорных преобразователях. Цель изобретения — повышение быстродействия и уменьшение пульсаций выпрямленного тока. Введение цепи принудитель- ной коммутации, позволяющей преобразователю работать с частотой переключения большей частоты питающей сети, повышает быстродействие вследствие перехода в инверторный режим по кривой разряда конденсатора цепи принудительной коммутации. 2 ил.

1411897

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано тиристорными преобразователями переменного напряжения в постоянное, у которых катоды тиристоров имеют об5 щую точку (например, нулевые полууправляемые и другие подсобные схемы преобразователей), и является усовершенствованием устройства по авт.сВ 1g

Ф 1001428.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства и уменьшение амплитуды пульсаций выпрямленного тока. 15

На фиг. 1 представлена принципиальная схема одноканального устройства управления вентильным преобразователем с катодной группой тиристоров; на фиг. 2 — пример выполнения релейного элемента.

Одноканальное устройство для управления вентильным преобразователем с катодной группой тиристоров содер.жит датчик 1 тока, в качестве кото— рого использован измерительный шунт, включенный последовательно с нагрузкой 2 вентильного преобразователя.

Выход датчика 1 тока соединен с входом релейного элемента 3 последовательно с источником 4 напряжения управления. Релейный элемент 3 может представлять собой последовательно соединенные усилитель 5 постоянного тока, триггер Шмидта 6, усилитель 7 и ключ 8. Ключ 8 введен в нулевой

35 провод диодного распределителя 9 импульсов. Диодный распределитель 9 импульсов содержит трехфазный трансформатор 10 и диоды 11-!3. Обмотки трансформатора 10 включены в "звез" ду" с нулевым проводом, первичные обмотки подключены к сети,а вторичные через диоды 11-13 соединяются с управляющими электродами соответст 45 вующих тиристоров 14-16. Нулевая точка вторичных обмоток через ограничивающий резистор 17 и ключ 8 соединены с катодами тиристоров 14-16 вентильного преобразователя.

Инверторный диодный распределитель

18 импульсов состоит из диодов 19-21 и трансформатора 10, вторичные обмотки которого соединены следующим образом: конец обмотки фазы С вЂ” с началом

«обмотки фазы В и с конца обмотки фазы55

В через диод 19 к управляющему электроду тиристора 14; ана. гично включены обмотки фаз В и А через диод 20 к тиристору 15 аналогично обмотки фаз А и С вЂ” через диод 21 к тиристору 16. Нулевая точка вторичных обмоток через ограничивающие сопротивления 22 и ключ 23 соединена с катодам тиристоров 14-16 вентильного преобразователя. Соединенные в общую точку катоды тиристоров 14-16 через диод

24, дроссель 25, конденсатор 26 соединяются с 1 нулем" сети. Параллельно диоду 24 и дросселю 25. подключен тиристор 27, катод которого соединен с катодами тиристоров 14-16, анод †.. с конденсатором 26, а управляющий электрод через ограничивающий резистор

28 — с катодом диода 24.

Устройство работает следующим . образом.

На вход релейного элемента 3 с источника 4 напряжения управления подается напряжение управления U. Ключ 8 релейного элемента 3 замыкается, так ,как выполняются условия:

U-KI )Llp где КТБΠ— выходное напряжение датчика 1 тока нагрузки 2;

Ширина петли 2 8 гистереэиса ре лейного элемента 3 подбирается меньшей, чем амплитуда пульсаций напряжения датчика 1 тока нагрузки 2.

Величина KI=U равна нулю в наос чальный момент времени и распределитель 9 импульсов, собранный на трансформаторе 10, осуществляют подачу отпирающего сигнала на тот из тиристоров 14-16, на аноде которого . наиболее высокий потенциал. Если наи" более высокий потенциал на аноде тиристора 14, то отпирающий сигнал проходит по цепи: конец обмотки фазы А б распределителя 9 импульсов — диод13 — управляющий электрод тиристора

14 — катод тиристора 14 — замкнутый ключ 8 — ограничивающий резистор !7 общая точка диодного распределителя 9.

Тиристор 14 открывается и к на грузке 2 прикладывается напряжение фазы А. Ток I нагрузки 2 под действием- напряжения фазы А возрастает.

Напряжение с датчика 1 тока увеличивается и при U-KI — срабатывает релейный элемент 3 и размыкает свой ключ 8, снимая отпирающее напряжение с тиристора 14. При этом замыкается ключ 23 релейного элемента 3 и инверторный распределитель 18 импульсов подает отпирающий сигнал на один из

3 14118 тиристоров 14-16, на анода которого присутствует наиболее отрицательный потенциал. Этот тиристор в данный момент времени не может зажечься, 5 поэтому продолжает проводить ток тиристор 14.

Одновременно с этим по цепочке диод 24 — дроссель 25 протекает зарядный ток конденсатора 26. Конденса- 10 тор 26 заряжается по кривой, соответствующий заряду конденсатора, включенного последовательно с катушкой индуктивности, до напряжения полного заряда, близкого к удвоенному напряжению фазы А. По окончании заряда конденсатора 26 ток через диод 24 спадает до "0"1. Перезаряд конденсатора

26 через дроссель 25 произойти не может вследствие односторонней проводи- 20 мости диода 24 и к катоду диода 24 прикладывается напряжение конденсатора 26, превышающее напряжение фазы А, которое приложено к аноду диода 24.

Диод 24 запирается и к управляющему электроду тиристора 27 через ограничивающий резистор 28 прикладывается положительное напряжение U относительно его катода, равное напряжению заряженного конденсатора 26.

Тиристор 27 открывается, а конденсатор 26 подключается к нагрузке

2 и к катодам тиристоров 14-16. Напряжение конденсатора 26 является запирающим для открытого тиристора 14.

Ток разряда конденсатора, оказываясь отрицательным для проводящего тиристора 14, принудительно уменьшает прямой ток тиристора 14 до "О". Параметры цепи принудительной коммутации выбираются так, чтобы время нахождения катода проводящего тиристора 14 под запирающим напряжением конденсатора 26 с момента подключения конденсатора 26 к тиристору 14 было достаточно для отключения тиристора 14.

Тиристор 14 отключается и, конденсатор 26 продолжает процесс ° разряда то. ком нагрузки 2.

Напряжение U конденсатора 26

50 уменьшается и достигает значения, равного наиболее отрицательному напряжению на аноде одного из группы тиристоров преобразователя.

Под воздействием уменьшающегося напряжения U конденсатора 26 ток

55 через нагрузку 2 спадает и соответственно напряжение датчика 1 тока начинает уменьшаться. При выполнении

97

4. условия U-KI 7 и срабатывает релейный элемент 3, замыкает ключ 8 и размыкает ключ 23. Диодный распределитель 9 импульсов подает отпирающий сигнал на тиристоры 14-16.

При соответствующем выборе индуктивности дросселя 25 и емкости конденсатора 26 время заряда конденсато-. ра 26 и время его разряда много меньше периода Т сети. В этом случае при малой длительности разряда конденсатора 26 и срабатывании релейного элемента 3 анод тиристора 14 ранее проводивший ток, продолжает быть под наиболее высоким потенциалом, тиристор 14 снова открывается, отпирающий импульс проходит по цепи, описанной выше.

Вновь начинается процесс заряда конденсатора 26 до величины, превышающей напряжение фазы А. В устройстве устанавливается автоколебание с частотой, зависящей от параметров дросселя 25 и конденсатора 26. При уменьшении напряжения фазы А, начиная с момента естественной коммутации, напряжение фазы В становится выше напряжения фазы А. При поступлении отпирающих импульсов с диодного распределителя 9 открывается тиристор

15. Отпирающий сигнал проходит по цепи: конец обмотки фазы В распределителя 9 — диод 12 — управляющий электрод тиристора 15 — катод тиристора

l5 — замкнутый ключ 8 — ограничивающий резистор 17 — общая точка диодного распрецелителя 9. Далее напряжение фазы С становится выше напряжения фазы В. Работает тиристор 16. Отпирающий импульс проходит по цепи: конец обмотки фазы С распределителя 9 диод ll — управляющий электрод тиристора 16 — катод тиристора 16 замкнутый ключ 8 — ограничивающий резистор 17 — общая точка диодного, распределителя 9.

Таким образом, схема работает в автоколебательном режиме с частотой переключения, зависящей от параметров дросселя 25 и конденсатора 26. Время нахождения преобразователя в .инверторном режиме обуславливается уровнем заданного тока источника напряжения управления. Релейный элемент 3 управляет положением ключа 8 в зависимости от указанных выше соотношений величин (U-KI) и +Q.

1411897

При большом входном напряжении управления U напряжение UD =Ki датчика 1 тока не успевает достичь величины U+d эа время заряда конденса5 тора 26. Ключ 8 остается замкнут. На управляющих электродах тиристоров 1416 присутствует отпирающее напряже ние ° Продолжает гореть тиристор, пропускавший ток до поступления скачка 1О напряжения управления. Ток может не, достигнуть значения верхнего порога !, срабатывания релеиного элемента 3, т.е. выполняется условие U-КЕ)0 и за ( время горения одного тиристора. В 15 этом случае происходит естественная коммутация, и зажигается следующий по порядку включения тиристор, что обеспечивает максимальное напряжение на нагрузке 2 до момента достижения 2О напряжением U =КЕ величины U+d. Посос ле этого устанавливается рассмотрен ный выше автоколебательный режим.

При скачкообразном уменьшении на" пряжения управления U напряжение 25 ( ос

: U =KI датчика 1 тока становится боль;ше 1Е+Л. Замыкается ключ 23 и раэмыIêàåòñÿ ключ 8. Отпирающий импульс с диодного распределителя 9 импульсов на тиристор, пропускавший в данный ЗО момент ток, не поступает. Вентильный

:преобразователь переходит в инверторный режим по кривой разряда конденсатора 26. Далее инверторный распре1

; дитель 18 импульсов вследствие того, 1 ,что ключ 23 продолжает находиться в замкнутом положении, подает отпирающие сигналы на каждый из тиристоров

14-16 при угле управления Ы=180 -со

-у, где о"и у- углы включения и ком- щ мутации.

Вентильный преобразователь работает в инверторном режиме с максимальным отрицательным выпрямленным напря- . жением на нагрузке до момента спада тока I нагрузки 2 до заданного.

Использование предлагаемого одноканального устройства для управления вентильным преобразователем обеспечивает по сравнению с известными устрой-50 ствами расширение функциональных возможностей вентильного преобразователя за счет введения в него цепи принудительной коммутации, позволяющей преобраэователю работать с частотой переключения, много большей частоты питающей сети, что обеспечивает: значительное повьш(ение быстродействия преобразователя вследствие перехода в инверторный режим по кривой разряда конденсатора цепи принудительной коммутации и уменьшение амплитуды пульсаций выпрямленного тока.

Угол запаздывания при отработке сигнала на спад тока нагрузки в известном устройстве поступления сигнала на переключение схемы в инверторный режим при угле управления о(, близком к нулю, достигает значения я .

Такое запаздывание не позволяет использовать известные устройства в системах, требующих высокого быстродействия, например, как элемента систем автоматики и т.д.

При использовании в вентильных преобразователях тиристоров с малым временем восстановления t =1О мкс

Восст частоту f переключения одйоканальнои го устройства можно повысить до (3-5) кГц, соответственно подобрав параметры дросселя и конденсатора. По сравнению с известным устройством быстродействие предлагаемого устройства повышается в 20-50 раз.

Амплитуда пульсаций выпрямленного тока снижается пропорционально повышению частоты переключения устрой-. ства.

Формула и з обретения

Одноканальное устройство для управления вентильным преобразователем по авт, св. Р 1001428, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства и умень" шения амплитуды пульсаций выпрямленного тока, оно снабжено целью принудительной коммутации, выполненной в виде последовательно соединенных диода, дросселя и конденсатора, подключенных параллельно нагрузке, и тиристора; катод которого подключен к нагрузке, анод к конденсатору, а управляющий электрод через резистор подключен к дросселю.

141!897

Редактор П. Гереши Техред М.Дидык орректор

Заказ 3667/52 Тираж 665 Подписное

И1ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4