Устройство для управления преобразователем постоянного напряжения с тиристорным инвертором напряжения

37 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ИТЕТКРЫТИЯ 1щ.,,К. л ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕЛ АВТО РСКО яется повышеостоянного нанвертором наэобретения я образователя тиристорным Целью и ние КПД пр пряжения с пряжения,На фиг схема предл ния преобра 1 показана оженного ус зователем по принципиальная ойства управле- тоянногО напря(21) 4620961/07(71) Харьковский политехнический институт им. В.И, Ленина(56) Архиереев И,ПДанилевич О.И. Электромагнитные процессоры в тиристорном однофазном мотовом инверторе напряжения с одноступенчатой коммутацией при работе на выпрямитель с индуктивноемкостным фильтром. Электричество, 1986,Авторское свидетельство СССР Р 1377983, кл, Н 02 М 3/315.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ ЕМ ПОСТОЯ ННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ТИРИСТОРНЫМ ИНВЕРТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразоИзобретение относится к электротехнике и может. быть использовано при разработке преобразователей постоянного напряжения средней и большой мощности с тиристорными инверторами напряжения. вателях постоянного напряжения. Целью .изобретения является повышение КПД преобразователя постоянного напряжения с тиристорным инвертором напряжения путем ограничения мощности потерь электрической энергии в его тиристорном инверторе напряжения во всем диапазоне изменения. тока нагрузки. С помощью импульсов двух датчиков 30 и 31 тока, содержащих трансформатор 32 тока, нагрузочный резистор 22, источник 34 опорного напряжения, компаратор 35, дифференцирующую цепь 36 и диод 37 переключение тиристоров 7-10 инвертора 2 во всем диапазоне изменения тока нагрузки 20 осуществляется формирователями 22 и 23 управляющих импульсов в моменты времени, когда ток тиристоров становится равным величине номинального тока нагрузки преобразователя; приведенной к числу витков первичной обмотки 13 трансформатора 12. 2 ил,жения с тиристорным инвертором напряжения; на фиг. 2 - кривые напряжений и токов в преобразователе при токе нагрузки, равном половине ее номинального тока:а) напряжения Ос на коммутирующем конденсаторе и тока И в первичной обмотке инверторного трансформатора;б) тока Ь 1 в первой паре тиристоров; в) тока 1 т 2 во второй паре тиристоров; г) напряжения ОВ 1 на нагрузочном резисторе первого датчика тока;д) напряжения Ок 1 на выходе компаратора первого датчика тока;5 10 15 20 25 30 35 50 55 е) напряжения Од на выходе первогодатчика тока.Преобразователь постоянного напряжения с устройством управления содержитисточник 1 постоянного напряжения, тиристорный ин вертор,2, вкл ючающий диодн ыймост 3 обратного тока, подключенный диагональю постоянного тока к выводам одноименной полярности источника 1постоянного напряжения, токоограничивающие дроссели 4, 5, тиристорный мост 6 стиристорами 7 - 10 и коммутирующим конденсатором 11 в диагонали переменного тока, подключенный диагональю постоянноготока через токоограничивающие дроссели4, 5 к выводам противоположной полярности источника 1 постоянного напряжения,трансформатор 12 с первичной обмоткой 13с тремя секциями 14, 15, 16 и вторичнойобмоткой 17, крайние выводы первичнойобмотки подключены к диагонали переменного тока тиристорного моста б, а средние -к диагонали переменного тока диодного моста 3 обратного тока, выходной выпрями-тель 18, подключенный к выводамвторичной обмотки 17 трансформатора 12,индуктивно - емкостный фильтр 19, подключенный входом к выходному выпрямителю18, нагрузку 20, подключенную к фильтру19, устройство управления 21, включающееформирователь (блокинг - генератор) 22 управляющих импульсов тиристоров 7 и 8,формирователь (блокинг - генератор) 23 управляющих импульсов тиристоров 9 и 10,подключенный через диоды 24, 25 и дифференцирующие цепи 26 и 27, к управляющимвходам формирователей 22 и 23, задающийгенератор (мультивибратор) 28, выключатель 29 питания задающего генератора 28,два датчика 30 и 31 тока, каждый из которых 4содержи трансформатор 32 тока на входе,его нагрузочный резистор 33, источник 34опорного напряжения, компаратор 35, подключенный инвертирующим входом к нагру. зочиому резистору 33, а неинвертирующим - 4к источнику 34 опорйого напряжения, дифференцирующую цепь Зби диод 37 на вы,ходе компаратора, трансформатор токадатчика 30 включен в цепь катода тиристора8, а выход этого датчика подключен к входуФормирователя 23, трансформатор токадатчика 31 включен в цепь катода тиристора10, а вцход этого датчика подключен к входуФормирователя 22,Устройство работает следующим образом.Пуск преобразователя осуществляетсяс помощью задающего генератора (мультивибратора) 28 включением выключателя 29,Выходные противофазные напряжения задающего генератора 28 укорачиваются дифференцирующими цепями 26 и 27, импульсы с которых через разделительные диоды 24 м 25 поступают на управляющие входы формирователей (блокинг - генераторов) 22 и 23, Выходные импульсы Формирователей 22 и 23 являются управляющими для тиристоровинвертора: формирователя 22 - для тиристоров 7 и 8, формирователя 23 - для тиристоров 9 и 10. Частота задающего генератора выбирается равной граничной частоте инвертора, при которой мгновенные токи тиристоров в номинальном режиме становятся равными приведенному к числу витков первичной обмотки инвертороного трансформатора номинальному току нагрузки 1 но в момент переключения тиристоров. Граничная частота является наибольшей рабочей частотой инвертора.Напряжение Оо.источников 34 опорного напряжения датчиков 30 и 31 тока принимаются равными Оо = К 1 но, где К - коэффициент пропорциональности. Напряжение Ов на нагрузочных резисторах 33 датчиков 30 и 31 тока пропорционально токам Ь тиристоров, т. е. Ов = КЬ, При таком условии компараторы 35 датчиков 30 и 31 тока формируют выходные импульсы напряжения Ок в моменты, когда напряжение Ов становитсяравным напряжению Оо, т. е когда токи 1 тиристоров становятся равными току 1 ноТак как при работе инвертора от задающего генератора токи 1 т тиристоров в моменты переключения равны току 1 но приноминальном токе нагрузки и превышают значение 1 но при токах нагрузки, меньших номинального, то при всех значениях тока нагрузки на выходах датчиков 30 и 31 тока возникают управляющие импульсы Од, совпадающие по времени с соответствующими импульсами на выходах дифференцирующих цепей 26 и 27, поступающими от задающего генератора 28, т. е, управляющиеимпульсы Од датчиков тока практическидублируют управляющие импульсы от задающего генератора 28 и, следовательно, не влияют на работу формирователей 22, 23 управляющих импульсов тиристоров,После пуска задающий гегнератор 28 отключается и включение тиристоров 7 и 8 осуществляется импульсами датчика 31 тока, а включение тиристоров 9 и 10 - импульсами датчика 30 тока. формируемыми в момеитц снижения токов Ь тиристоров до значения тока 1 но. При номинальном токе нагрузки рабочая частота инвертора остается равной граничной, а при меньших токах нагрузки соответственно уменьшается, Работа устройства после отключения задаю 1663717щего генератора 28 иллюстрируются кривыми на фиг. 2.Допустим, в моменты то импульсом датчика 31 тока включились тиристоры 7 и 8. Вследствие колебательного перезаряда 5 конденсатора 11 напряжение О на нем изменяется от Оп до - Осп (фиг, 2 а), В момент ц, когда напряжение Ов становится равно - Осв, открываются диоды диодного моста 3 и токт 1 тиристоров 7 и 8 начинает линейно 10 снижаться от значения т 1 (11) = тн (фиг. 2 б). Амплитуда напряжения на коммутирующем конденсаторе Осп 1 (1 + Квэ)Е, где Квэ коэффициент возврата, равный отношению числа витков возвратных секций 14 и 16. 15 первичной обмотки 13 инверторного трансформатора 12 к числу витков ее средней секции 15, Е - напряжение источника питания 1.Напряжение Оя 1 на нагрузочном рези сторе 33 датчика тока 30 пропорционально току т 1 тиристоров 7 и 8, т, е. Ов 1 = К Ь 1.В момент 1 з ток 1 тиристоров 7 и 8 становится равным току но. а напряжение ОВ 1 становится равным напряжению Оо источника 34 опорного напряжения, и на выходе компаратора 35 возникает импульс напряжения Оц (фиг. 2 д), который укорачивается дифференцирующим звеном 36 (фиг, 30 2 е), и через диод 37 поступает на вход формирователя 23 управляющих импульсов тиристоров 9 и 10, вследствие чего последние включаются,Ток т 2 тиристоров 9 и 10 (фиг. 2 в) имеет 35 такую же форму, как и ток тиристоров 7 и 8 (фиг,26), но сдвинут относительно последнего на половину периода. Коммутации тока в выходном выпрямителе начинаются в моменты прохождения напряжения Ос че рез нулевое значения. На фиг. 2 а показана кривая тока 1 первичной обмотки инвертор-. ного трансформатора в предположении мгновенной коммутации тока нагрузки, равного 0,5 но Следующее включениетиристо- "5 ров 7 и 8 происходит в момент т 5, когда ток т 2 тиристоров 9 и 10 становится равным току но, далее процессы повторяются.Устройство для управления преобразователем постоянного, напряжения с тиристорным инвертором напряжения позволяет ограничить мощность потерь энергии в инверторе и соответственно повысить КПД преобразователя.,Ф ормула и зоб рете н и яУстройство для управления преобразователем постоянного напряжения. с тиристорным инвертором напряжения, вход которого подключен к источнику питания, а выход через выпрямитель и фильтр - к нагрузке, содержащее два формирователя управляющих импульсов каждый с двумя синфазными выходами, предназначенными для подключения к управляющим электродам двух тиристоров инвертора в противоположных плечах разных вентильных групп, две дифференцирующие цепи, два диода, задающий генератор переменного прямоугольного напряжения с двумя противофазными выходами, первый из которых подключен через дифференцирующую цепь и диод к входу одного формирователя управляющих импульсов, а второй - к входу другого формирователя управляющих импульсов, выключатель в цепи питания задающего генератора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения КПД преобразователя, в него введены два датчика тока, каждый из которых включает трансформатор тока, нагрузочный резистор, источник опорного напряжения, компаратор, подключенный инвертирующим входом к нагрузочному резистору, а неинвертирующим - к источнику опорного напряжения, дифференцирующую цепь, подключенную к выходу компаратора. диод, подключенный анодом к выходу дифференцирующей цепи, трансформатор тока первого датчика тока предназначен для включения в цепь катода первого тиристора катодной группы, а катоддиода первого датчика тока подключен квходу формирователя управляющих импульсов второго тиристора катодной группыи соответствующего ему тиристора аноднойгруппы, трансформатор тока второгодатчика тока предназначен для включения в цепь катода второго тиристора катодной группы, а катод диода второго датчика тока подключен к входу формирователя управляющихимпульсов первого тиристора катодной группы и соответствующего емутиристора анодной группы, причем величина напряжения источников опорного напряжения равна мгновенному напряжению на нагрузочном резисторе при мгновенном токе тиристора, равном номинальному току нагрузки но, приведенному к числу витков первичной обмотки инверторного трансформатора, частота задающего генератора равна граничной частоте инвертора, при которой мгновенный ток тиристоров в момент переключения тиристоров равен току но при номинальном токе нагрузки,