SU519832A1 - Выпр митель с искусственной коммутацией - Google Patents

Description

1

Известны управл емые выпр мители с искусственной коммутацией тиристоров 1, 2, содержащие силовой тиристорный мост и узел принудительной коммутации в виде вспомогательного диодного моста с конденсатором на выходе и двум  тиристорными ключами с конденсаторной коммутацией, включенными между одноименными полюсами силового и вспомогательного мостов. Однако эти схемы могут работать в ограниченном диапазоне нагрузок, так как внешние их характеристики существенно искажаютс  в области малых токов.

Недостаток этот объ сн етс  тем, что в межкоммутационном интервале необходим дозар д коммутирующего конденсатора от внешнего источника, что и приводит к увеличению напр жени  на нагрузке в области малых токов и делает непригодным использование таких выпр мителей дл  широко регулируемого электропривода. Кроме того, дл  зар да или дозар да конденсатора в динамических режимах работы выпр мителей требуетс  сравнительно мошный источник э. д. с.

Описываемый выпр митель отличаетс  от известных тем, что между входными зажимами указанных силового и вспомогательного мостов включены вторичные обмотки вольтодобавочного трансформатора, первичные обмотки которого подключены ко входным зажимам силового моста.

Это обеспечивает жесткость внешней (или иагрузочной) характеристики и позвол ет несколько улучшить технические показатели за счет уменьшени  мощности вспомогательного

источника дозар да.

На фиг. 1 иредставлеиа схема выпр мител ; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие работу выпр мител .

Выпр митель содержит силовой мост 1,

подключенный входными зажимами к питающей сети, а выходными - к нагрузке 2. К входным зажимам силового моста подключены первичные обмотки вольтодобавочного трансформатора 3, а его вторичные обмотки

включены между входами силового моста и вспомогательного моста 4. На выход моста 4 включен конденсатор 5. Между выходами силового и вспомогательного мостов включены ключи 6 и 7, схемы которых идентичны. Дл 

первоначального зар да конденсаторов и запуска преобразовател  служит маломощиый вспомогательный источник 8.

Неред началом работы выпр мител  кондеисатор 5 зар жен от источника 8 до напр жени , иесколько большего, чем амплитуда линейного напр жени  питающей сети. От этого же источника зар жены конденсаторы CK ключей 6 и 7 через нагрузку и высокоомные сонротивлени , шунтирующие тиристоры

Тк (на схеме эти сопротивлени  не показаны). При этом конденсатор Ск ключа 6 зар жен

плюсом на правой обкладке, а конденсатор ключа 7 - плюсом на левой обкладке. Оба 1слюча работают синхронно, поэтому ннже рассматриваетс  лишь работа ключа 6.

Допустнм, что ток нагрузки 1а протекает через силовой тиристор в анодной группе моста и фазу С и силовой тиристор в катодной групме моста и фазу А (на фиг. 1 показано сплошными стрелками). Пусть в момент /о (фиг. 2) необходимо скоммутировать ток в фазу В (пунктирна  стрелка). Включаетс  тиристор Т, и конденсатор Ск начинает перезар жатьс  но контуру « + , CK, Г,/)2, LK, CK. Через отнертые тиристоры Т ключей 6 и 7 к нагрузке оказываетс  приложенным напр жение конденсатора 5, большее,чем амплитуда линейного напр жени . Тем не менее ток в фазе А сразу исчезнуть не может, так как в питаюш,ей сети всегда есть индуктивность (реакторы при бестрансформаторном преобразователе или индуктивность рассе ни  обмоток трансформатора ). Под действием э.д. с. самоиндукции и э.д. с. сети ток продолжает нротекать но фазе А в течение некоторого времени, но не через силовой тиристор этой фазы, а через диод моста 4 и тиристор Т, так как параллельно силовому тиристору кроме диода включено небольшое напр жение фазы вольтодобавочного трансформатора 3, причем это напр жение в диапазоне углов-150 эл. град. эл. град, в трехфазных схемах и -180 эл. град. эл. град, в однофазных схемах направлено «плюсом к катоду запираемого силового тиристора. Таким образом, практически во всем рабочем диапазоне опережаюш,их углов включени  преобразовател  (т. е. при искусственной коммутации вольтдобавочный трансформатор обеспечивает мгновенный переход тока в цепь моста 4, который будет отперт , пока не израсходуетс  электромагнитна  энерги , накопленна  в индуктивност х LS в предкоммутационный период.

В интервале (фиг. 2, а) через тиристор Т протекает сумма двух токов: перезар да Ск и тока нагрузки. К моменту ti Ск полностью перезар дитс  и напр жение на его обкладках изменит знак (активные потери не учитываютс ). Тиристор Т продолжает быть отпертым , так как через него идет ток Id, равный сумме двух токов: убывающего тока фазы Л (в фазе С процесс идентичен) и возрастающего тока конденсатора 5.

В момент 3, когда ток фазы А близок к нулю , а ток конденсатора 5 почти достиг тока нагрузки Id, включаетс  Гк и происходит колебательный перезар д Ск, в ходе которого ток в Т снадает до нул  (момент t и в течение времени /в тиристор Т запираетс  (в времени восстановлени ). В интервале 5 весь ток нагрузки идет через конденсатор 5 и смещенный диод Di. В момент д ток перезар да Ск становитс  меньше тока нагрузки, DI запираетс . В это же врем  подаетс  отпирающий импульс на силовой тиристор фазы В в катодной группе (импульс на силовом тиристоре фазы С анодной группы имеетс  при «широких управл ющих импульсах либо передаетс  повторно через 60 эл. град, при узких управл ющих импульсах). Поскольку в момент диод D заперт, ток нагрузки под действием э.д. с. самоиндукции не прерветс , а будет идти по двум ветв м: через Ск, заверша  его перезар д, и через фазы С и В, к которым через мост 4 подключен конденсатор 5.

Папр жение на Ск ввиду его малой емкости по сравнению с конденсатором 5 быстро возрастает , ток в цепи CK к моменту t становитс  равным нулю (ось этого тока смещена относительно оси / на фиг. 2,а). Ток в В и С не может мгновенно нарасти из-за индуктивности LS, поэтому с момента t ток нагрузки идет но двум ветв м: через конденсатор 5, постепенно убыва , и через фазы сети, постепенно возраста . Когда ток в фазах В и С станет равным току нагрузки, ток через конденсатор 5 спадет до нул , коммутаци  закончитс . Если пренебречь активными потер ми и считать Ld Ls(Ld-индуктивность нагрузки), что в электроприводе средней и большой мощности всегда выполн етс , то очевидно, что энерги , израсходованна  конденсатором 5 на первом этапе , будет возвращена обратно на втором этапе и напр жение конденсатора 5 восстановитс .

В|переходных режимах ток нагрузки может быстро измен тьс  от нул  до максимального значени . При этом в известных схемах конденсатор 5 может не успеть зар дитьс  в межкоммутационный интервал времени (этот интервал в динамике также измен етс ) до напр жени  больше амплитуды линейного. Тогда неизбежен срыв коммутации. Чтобы его избежать в известных схемах, необходимо увеличивать мощно€ть источника 8 до вел-ичины:

(Af/,, + f/,,(1)

где С/лто - амплитуда линейного напр жени ;

- добавочные несколько вольт, необходимые дл  обеспечени  коммутации силовых тиристоров.

В предлагаемой схеме тот же эффект достигаетс  с помощью вольтодобавочного трансформатора , мощность которого:

,„ « (if/л г + л™) /.шах-(12)

В этом случае источник 8 нужен лишь дл  запуска схемы, его мощность ничтожно мала (доли ватта) и определ етс  лишь токами утечки Ск и конденсатора 5.

Claims (2)

1. Следует отметить, что ключи 6 и 7 выполпены но типовой схеме LC-коммутации (см., например , книгу Забродина Ю. С. «Узлы принудительной конденсаторной коммутации тиристоров . Энерги . М. 1974, рис. 1-5,6). Возможен и другой вариант схемы ключей, однако в цел х обеспечени  жестких нагрузочных характеристик преобразовател  необходимо, чтобы работа ключей не отражалась на величине выпр мленного напр жени  нагрузки. В прин тых схемах ключей это обеспечиваетс  перезар дом Ск по замкнутому каналу через «обратные диоды DI и DZ, т. е. напр жение , создаваемое ключами во внешней цепи, практически равно нулю. Донолнительным достоинством предлагаемого выпр мител  вл етс  возможность значительного уменьшени  габаритов ключей; Тк и Т могут выбиратьс  с малым временем восстановлени , что позволит уменьшить Ск и LK, в то врем  как силовые тиристоры могут быть с любым временем восстановлени . Их запирание обеспечиваетс  однопол рным конденсатором 5, работающим в режиме .частичного зар д-разр да (см. фиг. 2,6). Предлагаема  схема выпр мител  с искусственной коммутацией выгодно отличаетс  от известных жесткими нагрузочными характеристиками и малой мощностью вспомогательного источника. 6 Формула изобретени  Выпр митель с искусственной коммутацией, содержащий силовой тиристо-рный мост и узел принудительной коммутации в виде вспомогательного диодного моста с конденсатором на выходе и двум  тиристорными ключами, включенными между одноименными полюсами силового и вспомогательного мостов, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  жесткости нагрузочных характеристик и улучшени  технических показателей, между входными зажимами указанных силового и вспомогательного мостов включены вторичные обмотки вольтодобавочного трансформатора, первичные обмотки которого подключены ко входным зажимам силового моста. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе: 1. Ю. М. Божин, Г. С. Мыцык: «О возможност х применени  компенсационных выпр мителей . Труды МЭИ, вып. 147, 1972, стр. 49-53.
2. 2. Авт. св. № 319999 Н 02М 7/12.

   Аff С