Способ управления последовательно включенными преобразователями

29428 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союа Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт, свидетельства явлено 08.Ч .1968 ( 1260883/24-7рисоединением заявкир 13 Д 6 Приор ите Комитет оо делам бретений н откры УДК 621.316,718.1,07публиковано 26.1.1971. Бюллетень6 ата опубликования описания 21 Х,1971 ори Совете Министров СССРАвторыизобретени Э. Гольденталь и В. Д. Латышк градское проектно-экспериментальное отделение институт Вниипроектэлектромонтаж аявител СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СЛЕДОВАТЕЛЬНО ВКЛЮЧЕННЪМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯсравнению ателей.При управлении вентилями посредством узких отпирающих импульсов возникает трудность начального включения пребразовательной установки в работу или повторного приема нагрузки после паузы в протекании тока. Эта трудность заключается в том, что для включения установки под нагрузку необходимо, чтобы отпирающие импульсы одновременно присутствовали на управляю 1 цих электродах вентилей двух последовательно включенных преобразователей. В указанных схемах углы зажигания вентилей каждого пз преобразователей регулируются одновременно и моменты отпирания вентилей не совпадают. Поэтому требуется применение широких отпирающих импульсов, что, в свою очередь, ведет к повышению мощности и габаритов системы управления вентилями. Помимо значительного повышения коэффициента мощности известный способ последовательного включения преобразователей обеспечивает снихсение рабочего напряжения вентилей вдвое по сравнению с обычными схемами преобразователей. Класс вентилей может выбираться в соответствии с анодным напряжением каждого из последовательно включенных преобразователей, которос вдвое них 1 е по сравнению с обычными преобразователями, выполненными на то же значсИзвестны схемы вентильных преобразователей, состоящие из двух управляемых преобразователей, выходы которых включены последовательно на общую нагрузку. Регулирование выпрямленного напряжения в этих схемах 5 осуществляется способом поочередного управления углами зажигания вентилей первого и второго преобразователей. Процесс регулирования выпрямленного напряжения в таких схемах осуществляется в два этапа. 10При снижении выпрямленного напряжения вначале изменяются углы зажигания вентилей одного из преобразователей а, от нуля до максимального значения в инверторном режиме а 1 макс а Углы зажигания вентилей второго 15 преобразователя остаются неизменными и равными нулю ах=О. Этим достигается изменение выпрямленного напряжения от максимального значения до величины, близкой нулю. На втором этапе углы зажигания вентилей перво го преобразователя остаются равными а 1 манс а углы второго преобразователя а 2 изменя- ЮТСЯ ОТ Нуля до МаКСИМуМа а 2 макс. ЧЕМ ОбЕС- печивается максимальное напряжение инверторного режима установки. 25При таком способе регулирования значительно снижается величина реактивной мощности установки при глубоком регулировании выпрямленного напряжения и уменьшаются пульсации выпрямленного напряжения по 30 с обычными схемами преобразовние выпрямленного напряжения, Однако это преимущество может быть реализовано не во всех случаях. Максимальное напряжение, прикладываемое к вентилям в трехфазной,выпрямительной схеме, равно амплитуде линейного напряжения. В то же время это положение справедливо только в случаях, когда в цепи выпрямленного тока отсутствуют источники э.д.;с. Если же последовательно в цепь выпрямленного тока включены дополнительные источники э. д.с., то это положение сохраняется лишь в случае, когда в любой момент времени хотя бы один из трех вентилей выпрями- тельной группы открыт и проводит ток в прямом направлении. Только при этом условии напряжение на запертых вентилях строго определено и равно линейному напряжению вентильных обмоток трансформатора. В противном же случае, т. е. если все вентили выпрямительной группы заперты, напряжение, приложенное к вентилям, будет равно сумме напряжений вентильных обмоток трансформатора и источника э.д.с., включенного в цепь выпрямленного тока. Для рассматриваемого способа управления с последовательным включением двух преобразователей каждый из преобразователей играет по отношению к другому роль такой внешней э.д.с. в цепи выпрямленного тока. Кроме того, такую же роль играет э. д, с. двигателя в схемах вентильных приводов постоянного тока.На фиг. 1 приведена схема преобразователя, питающего реверсивный привод постоянного тока и состоящего из двух групп преобразователей (хода вперед и назад) с последовательным включением трехфазных мостовых выпрямительных схем; на фиг. 2 приведена схема реализации предложенного способа.Направление протекания выпрямленного тока 1 д и полярность э.д. с. приводного двигателя е (см. фиг. 1) показано при работе привода назад, Когда все вентили группы вперед заперты (уравнительный ток между группами преобразователей отсутствует или имеет прерывистый характер) в цепи вентилей В В В, В, действует сумма мгновенных значений линейных напряжений обмоток трансформатора и э.д. с, двигателя: Уа,с,+Уа,с, +ЕПоскольку наибольшее значение э, д. с. двигателя может быть примерно равным Е:2 1,35 УЛ, (где К, - эффективное значение линейного напряжения обмоток трансформатора, питающих выпрямительные мосты), а наибольшее значение напряжений равно амплитуде линейных напряжений, то максимальное значение суммы напряжений, действующих в цепи вентилей при указанной на чертеже полярности всех составляющих, будет равно 2 Я 2+1,35) /, т. е. равно почти четырехкратному рабочему напряжению вентиля,Распределение напряжения между каждым из вентилей В В, В, В, зависит от их сопротивлений в запертом состоянии, а также 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 от сопротивлений остальных вентилей Вз - В 6, Вз - Вц, При равномерном распределении напряжений, которое может быть обеспечено посредством шунтирования вентилей активными сопротивлениями, напряжение на каждом из вентилей не будет превышать его максимального рабочего напряжения, равного амплитуде линейного напряжения вентильных обмоток тр а нсфор м атор а.Однако при отпирании вентилей одного из мостов посредством подачи на управляющие электроды отпирающих импульсов, к вентилям Ви В, второго моста будет приложено в прямом направлении повышенное напряжение, превышающее максимальное рабочее почти в два раза. Это может привести к выходу их из строя в случае, если выбор вентилей производился без учета возможности таких перенапряженийий.Рассмотренный случай является характерным для реверсивных схем с поочередным управлением последовательно включенными преобразователями, так как для повышения коэффициента мощности установки вентили двух последовательно включенных преобразователей отпираются с различными значениями углов регулирования, т. е. неодновременно, что и приводит к неравномерному делению напряжений между ними при отсутствии протекания выпрямленного тока. Во избежание этого необходимо обеспечить непрерывное протекание уравнительного тока через неработающую на нагрузку группу вентилей или использовать для управления вентилей импульсы, шириной не менее 120 эл, градусов. В первом, случае обеспечивается в любой момент времени проводящее состояние хотя бы одного из вентилей в каждой трехфазной группе и, следовательно, строго ограничивается напряжение на остальных вентилях величиной линейного напряжения вентильных обмоток.Во втором случае обеспечивается протекание тока в любой момент времени при приложенном к мосту внешнем напряжении, не превосходящем мгновенного значения линейного напряжения вентильных обмоток трансформатора, так как в любой момент на управляющем электроде одного из вентилей трехфазной выпрямительной схемы присутствует отпирающий сигнал.Однако указанные меры нельзя считать достаточными, поскольку они не могут обеспечить надежности работы преобразователей. Так, например, при перерыве уравнительного тока или исчезновении (или сужении) одного из управляющих импульсов преобразователя, регулируемого из-за неисправности в системе управления, или в силу других причин, возникающее на вентилях повышенное напряжение может привести к выходу их из строя. Кроме того, в настоящее время широкое распространение получают, именно системы реверсивных вентильных преобразователей с раздельным управлением группами вперед и назад (т. е. без уравнительного тока) и системы управле 294218ния вентилями с узким управляющим импульсом. Поэтому в этих условиях приходится завышать мощность вентилейвыбирая их на максимально, возможное напряжение, примерно вдвое превосходящее напряжение их нормального рабочего режима.На управляющие электроды вентилей одного из преобразователей П, углы зажигания а которого при снижении выпрямленного напряжения регулируются вторыми (т. е. после соответствующего увеличения углов зажигания а вентилей преобразователя П подаются также управляющие импульсы используемые для управления вентилями преобразователя, регулируемого первым. Вентили преобразователя П отпираются импульсом, фаза которого минимальна, а второй импульс поступает уже на открытый вентиль. В силу закона регулирования углы а во всем диапазоне регулирования не могут быть меньше углов и (а(а), поэтому вентили преобразователя П отпираются с углами регулирования а, и обычный режим преобразовательной установки не нарушается. Вместе с тем одновременное поступление импульсов с углом зажигания а на управляющие электроды вентилей обоих преобразователей обеспечивает их одновременное отпирание при начальном включении установки или при приеме нагрузки после предшествующей паузы в протекании выпрямленного тока, Это способствует установлению рабочего режима при управлении вентилями посредством узких импульсов.При снижении величины выпрямленного тока до уровня, при котором возникает режим прерывистых токов преобразовательной установки, импульсы, генерируемые системой управления СУ 2 и регулирующие углы зажигания а, автоматически отключаются, Оба последовательно,включенных преобразователя при этом управляются от системы управления СУ 1 и все вентили при этом отпираются с одинаковым углом зажигания,Таким образом, преобразовательная установка переводится в режим одновременного управления последовательно включенными преобразователями, при котором не обеспечивается снижение потребляемой реактивной мощности. Однако, поскольку величина реактивной мощности, прямопропорциональная ьыпрямленному току, ничтожно мала, такой режим не оказывает существенного влияния на энергетические показатели установки. Вместе с тем это позволяет исключить возможность появления на вентилях повышенного напряжения вследствие влияния э. д. с. в цепи выпрямленного тока в режиме прерывистых токов и при отсутствии выпрямленного тока.Так в интервалы времени, прп которых в связи с отсутствием тока управляющие импульсы также отсутствуют, вентили обоих преобразователей заперты и сумма э, д. с, нагрузки и напряжений вентильных обмоток трансформатора может быть равномерно поделена между вентилями. В результате напряжение на каждом из вентилей не будет превосходить максимального рабочего значения. При поступлении отпирающего импульса вентили обоих преобразователей отпираются одновременно, в результате чего исключается возможность прикладывания суммы всех напряжений к вентилям одного из преобразователей и величина напряжения на вентилях ограничивается на уровне максимального рабочего значения. Предложенный способ позволяет осуществлять управление вентилями посредством узких отпирающих импульсов при отсутствии непрерывного уравнительного тока в реверсивных установках. Отключение импульсов системы СУ 2 может осуществляться теми же средствами, что и в реверсивных схемах с раздельным управлением группами вентилей. В качестве датчика тока ДТ может быть использован измеритель любого типа, осуществляющий измерение непосредственно в цепи выпрямленного тока (см. фпг. 2) или на стороне переменного тока одного из преобразователей.Для того, чтобы включение и отключение импульсов от СУ 2 не вносило больших возмущений в систему автоматического регулирования преобразовательной установкой, можно использовать дополнительный сигнал, который одновременно с отключением импульсов СУ 2 осуществляет переключение на входе СУ 2 и обеспечивает такое изменение фазы импульсов а чтобы величина выпрямленного напряжения и коэффициент усиления системы остались неизменными. Способ управления последовательно включенными преобразователями путем поочередной подачи управляющих импульсов на каждый из преобразователей, отличающийся тем, что, с целью уменьшения величины максимального напряжения, прикладывасмого к вентилям, на преобразователь, управляемый вторым, подают также управляющие импульсы преобразователя, регулируемого первым, а в режиме прерывистого тока управление осуществляют только пмпульсамн первоо преобразователя. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Предмет изобретения1 сг Риз Составитель Г. Ьейдер. Кравцова Техрсд Л, Л. Евдонов Корректор В, И. Жолуд едакто ппографпя, пр. Сапунова, 2 Заказ 126117ЦНИИПИ Комитета Изд.560 Тираж 473 Подписно елам изобретений и открытий при Совете Министров ССС госква, Ж, Раушская наб д. 45