Вентильный преобразователь с искусственной коммутацией вентилей

Вентильный преобразователь с искусственной коммутацией вентилей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Q д И ©,: фзНАgl: Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (и 586772

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) За я влено 24.08,70 (21) 14741 Я07 с присоединением заявки М (23) Приоритет— (51) М. Кл.

Н 02 М 7/12

3Ъеудврстввиньй комитет

СССР ав аелам изобретеиик к втхрытвк

Опубликовано 05.10 79 Бюллетень .%37

Дата опубликования описания 05.10.79 (53) УДК

621.3 16.722 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. П. Аркушин, В, П. Семенец и Ю. М, Осецкий (71) Заявитель (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С ИСКУССТВЕННОЙ

КОММУТАЦИЕЙ ВЕНТИЛЕЙ

Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники и может применяться, в частности, в регулируемом вентильном приводе постоянного тока.

Известны преобразователи с искусственной коммутацией вентилей, в которых при коммутации выходящий из работы тиристор запирается под действием прямого падения напряжения на диоде величиной 1 — 1,5 В.

Известны также схемы конденсаторных устройств запирания тиристоров выпрямителей с искусственной коммутацией с подключением конденсатора и соединенным последовательно нагрузке и запираемому тиристору. Они имеют коммутирующий конденсатор, шунтированный цепочкой из последовательно соединенных разрядного дросселя, диода и тиристора. При выключении основного тиристора к нему прикладывается напряжение величиной 1 — 1,5 В.

Однако в йэвестных устройствах вследствие малого обратного напряжения на тиристорах время выключения тиристоров увеличивается в 1,5 — 3 раза, что ведет к соответствующему увеличению емкости коммутирующих конденсаторов и дросселей и, следовательно, к увеличению габаритов устройства.

Предлагаемое устройство отличается от известного тем, что последовательно с разрядными дросселями дополнительно включены

S первичные обмотки общего для анодной и катодной групп вентилей коммутирующего дросселя с сердечником из ферромагнитного материала, вторичные обмотки коммутирующего дросселя через диоды подключены к

10 источникам постоянного тока, причем цепочки„образованные первичными обмотками коммутирующего дросселя и диодами, включены между основным и дополнительным управляемыми мостами вентильного преобразователя.

1S

Схема предлагаемого устройства представлена на чертеже.

Вентнльный преобразователь с искусственной коммутацией вентилей содержит параллельные

26 основной 1 и дополнительный 2 выпрямительные мосты, подсоединенные к сети переменно. го тока и соединенные между собой через последовательно соединенные диоды 3, 4 и первичные обмотки двух коммутирующих дрос586772

Н 1 1 C "11 (3) ц Ь )cuu

Конденсатор к этому моменту разрядится до напряжения о =0 (Ъ )соью +„ (4)

Начиная с момента t> ток разряда коммутирует первичную обмотку коммутирующего дросселя 5. При этом на ней возникает эапираюшее вентиль 21 напряжение, равное

c61U

"Зов ш (5) 50

3 селей 5; б с сердечником из ферромагнитного материала, вторичные обмотки которых через диоды 7, 8 подсоединены к двум источникам 9 и. 10 постоянного тока; два коммутирующих конденсатора 11, 12„выводы которых соответственно через разрядные дроссели

13, 14 и управляемые вентили 15, 16 подсоединены между указанными управляемыми выпрямительными мостами, а через зарядные дроссели 17, 18 и управляемые вентили 19, 20 — 10 к источникам постоянного тока.

Рассмотрим работу вентильного преобразователя, когда он служит выпрямителем в компенсационном режиме, отдавая в сеть реактивную мощность. В этом случае коммутация тока с вентиля (например, 21) на вентиль (например, 22) осуществляется при опережающем угле управления, когда напряжение в фазе вступающей, в работу (очередной) ниже„чем в фазе выходящей из работы (предыдущей). gp

Для перевода тока с вентиля 21 на вентиль 22 одновременно подают отпирающие импульсы на вентиль 23 дополнительного моста, вентиль 22 и вентиль 15, Конденсатор 11 начинает разряжаться по цепи: "плюс" конденса- 25 тора 11, разрядный дроссель 13, вентиль 21, вентиль 23, вентиль 15, "минус" конденсатора 11. Ввиду отсутствия потерь в контуре перезаряд конденсатора носит колебательный характер и ток в контуре изменяется в соответ З0 ствии с выражением.

)(=-0 (t всю 91И ОЗ Ь, (1) где 1 (,1,) — напряжение на конденсаторе в момент времени t = 0;

uu = — собственная частота колебаний Ес контура.

Напряжение на.конденсаторе в процессе переэаряда изменяется по закону

Ц ()=U (1 )соваф (2)

В момент времени t,, когда ток разряда достигает н величины тока нагрузки, ток в вентиле 21 прекратится. Время t1 Находится из выражения (1) для тока разряда 45

0 — напряжение источника постоянного тока

Ш4,Ю вЂ” число витков первичной и вторичной обмоток коммутирующего дросселя.

При этом небольшая часть энергии конденсатора 11 через вторичную обмотку коммутирую ° щего дросселя и диод 7 передается источнику

9 постоянного тока. "Плюс" запирающего напряжения первичной обмотки коммутирующе. го дросселя прикладывается к катоду, а "минус" через открытые диод 3 и вентиль 23— к аноду вентиля 21. Ток нагрузки в это время протекает через вентиль 23, диод 3 и первичную обмотку коммутирующего дросселя 5.

После коммутации тока на первичную обмотку коммутирующего дросселя 5 ток разряда изменяется по закону

1(;Ы=-U Ч вЂ” m ЬЮ 4с о о (6) — — - СО ИЗ т+ 91I103оф

< 0 Гс с О ЦОа11

Время t в равенстве (6) отсчитывается от момента t,, Ha восстановление запирающих свойств вентиля 21 в течение определенного времени, ток i (t) в равенстве (6) больше тока нагрузки.

После переэаряда конденсатора 11 напряжение на аноде вентиля 22 становится выше чем на аноде вентиля 23, и ток нагрузки коммутирует вентиль 22. Затем отпирается вентиль 19, конденсатор перезаряжается в исходное состояние, и схема готова к коммутации тока с вентиля 22 на вентиль 24.

Очередная коммутация тока с вентиля на вентиль в анодной группе происходит аналогично. При этом сердечник коммутирующего дросселя перемагничивается в противоположном направлении, Поскольку для эффективного запирания вентилей обратное напряжение Оэап составляет незначительную часть от напряжения на конденсаторе 11, оно практически не влияет на величину напряжения источника 9 постоянного тока и емкость конденсатора 11.

Сокращение времени восстановления запирающих свойств вентиля за счет приложения обратного напряжения к выходящему иэ работы вентилю в 2 — 6 раэ приводит к уменьшению емкости коммутирующего конденсатора

11 и икдуктивности разрядного дросселя 13 и, следовательно, их габаритов в 1,3 — 2 раза.

Поскольку сердечник коммутирующего дросселя перемагничивается в противоположных направлениях, время коммутации тиристоров мало (собственная частота контура ю велика по сравнению с частотой сети), его гаоариты будут небольшими. Потери энергии в дросселе так же будут незначительными, так как последняя передается источникам постоянного тока.

Формула изобретения

Вентильный преобразователь с искусственной коммутацией вентилей, содержащий два управляемых выпрямительных моста, основной и дополнительный, подключенный к сети переменного тока параллельно основному, два источника постоянного тока, к которым через зарядные дроссели и управляемые вентили подключены коммутирующие конденсаторы, каждый из которых шунтирован цепочкой из

586772

6 последовательно соединенных разрядного дросселя, диода и управляемого вентиля, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью уменьшения габаритов устройства, последовательно с разрядными дросселями дополнительно включены первичные обмотки общего для анодной и катодной групп вентилей коммутирующего дросселя с сердечником из ферромагнитного материала, вторичные обмотки которого

1о через диоды подключены к источникам постоянного тока, причем цепочки, образованные первичными обмотками коммутирующего дросселя и диодами, включены между основным и дополнительным управляемыми мостами.