Устройство для коммутации тиристоров преобразователя

, 133617 2 М 1/08. 7/515 СУД ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ Т ВИДЕТ К АВТОРСКОМ гябВ,Й ягг 7-,тг, я зюО 5 г,АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(71) Научно-исследовательский, проектноконструкторский и технологический институт комплектного электропривода(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОММУТАЦИИТИРИСТОРОВ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ(57) Изобретение относится к преобразовательной технике и м. б. использованов регулируемых выпрямителях и инверторах напряжения. Целью является повышение надежности путем исключения возможности образования цепи короткого замыкания при одновременном включении зарядных тиристоров. Устройство содержит две коммутирующие 1.С-цепи 33 - 36, соединенные последовательно через разделительный диод 37 и подключенные к выводам переменного тока моста коммутирующих тиристоров 27 - 30, Обмотки 40, 41 коммутирующего трансформатора соединены с зарядными тиристорами 38, 39, подключенными своими выводами к источнику питания 19 и выводам 1.С-цепей 33 - 36. Одноименные выводы зарядных тиристоров 38, 39 соединены с одноименными выводами разделительного диода 37. Поскольку разделительный диод 37 включен встречно протеканию тока к. з. через ти- Ж ристоры 38, 39, этот режим исключается. 4 ил.1Изобретение относится к силовой пре. образовательной технике и может быть использовано для принудительной коммутации тиристоров в регулируемых выпрямителях и инверторах напряжения, в частности в автономных инверторах напряжения электровозов переменного тока с асинхронными тяговыми двигателями.Цель изобретения - повышение надежности работы путем исключения возможности образования цепи короткого замыкания при одновременном включении зарядных тиристоров.На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства для принудительной коммутации тиристоров преобразователя; на фиг. 2 - кривые импульсов тока и напряжения на коммутирующих конденсаторах и диаграмма управления, поясняющая способ управления; на фиг. 3 - функциональная схема формирователя сигналов управления устройством принудительной коммутации; на фиг. 4 - диаграмма импульсов управления соответствующих элементов.Устройство принудительной коммутации (УПК) (фиг, 1) присоединяется своими выводами к шинам тиристорного преобразователя 1, состоящего из главных и обратных тиристоров 2 - 13 (главные обозначены четными, обратные - нечетными цифрами), нагрузки 14 - 16 и тирнсторов 17 и 18 связи.Источник 19 питания устройства принудительной коммутации выполнен в виде тиристорного моста 20 - 23 и фильтрового конденсатора 24 и подключен через диоды 25 и 26 к выводам постоянного тока моста коммутирующих тиристоров 27 - 30. Два зарядных тиристора 31 и 32 подключены к выводам источника питания и к выводам переменного тока моста коммутирующих тиристоров, коммутирующие 1.С- цепи 33, 34, и 35, 36 соединены через разделительный диод 37 и подключены к выводам переменного тока моста коммутирующих тиристоров, зарядные тиристоры 38, 39 подсоединены к выводам источника 19 питания и к одноименным выводам разделительного диода 37.Обмотки 40 - 42 коммутирующего трансформатора подсоединены к разрядным диодам 43 и 44 и к возвратным диодам 45 - 48.Анодная группа 49 распределительных тиристоров 50 - 52 подсоединяется к выводам преобразователя 1 и к катоду разделительного диода 37.Катодная группа 53 разделительных тиристоров 54 - 56 подсоединяется к аноду разделительного диода 37. Выходы формирователя 57 сигналов управления подсоединяются к выводам управления тиристоров 2, 4, 6, 8, 10, 2, 27 - 32, 38, 39, 50 - 52,54 - 56. 5 О 5 20 25 30 35 40 45 50 55 2Устройство принудительной коммутации при включении тиристоров преобразователя 1, выполненного в виде автономного инвертора напряжения, работает следующим образом.Предположим, что на интервале времени 1, - 1, (фиг. 2) включены тиристоры 2,6 и О преобразователя 1 и ток нагрузки протекает по цепи: плюс источника питания преобразователя 1, 2, 14, 15, 10, минус источника питания преобразователя 1, плюс источника питания преобразователя 1, 6, 16, 5, 10, минус источника питания преобразователя 1 (конденсаторы 33 и 35 заряжены полярностью напряжения, указанной на фиг. 1 без скобок). В момент времени 1 включают тиристоры коммутирующий 27 (фиг. 2 а), распределительный 50 и свя зи 17. При этом ток нагрузки из цепи тиристора 2 вытесняется колебательным пере- зарядом конденсатора 33 по цепи: плюс 33, 34, 37, 50, 2, 27, минус 33.В момент равенства тока нагрузки(1 н) току конденсатора 33 тиристор 2 выключается, и избыточный ток перезаряда конденсатора ЗЗ замыкается по цепи: 33, 34, 37, 40, 43, 27. При этом ток нагрузки 14 протекает по цепи: плюс источника питания преобразователя 1, 17, 27, 33, 34, 37, 50, 14, 15, О, минус источника питания преобразователя 1, перезаряжая коммутирующий конденсатор 33. В момент времени 1 (фиг. 2) включают тиристор 29 и ток нагрузки переводят из цепи конденсатора 33 в цепь конденсатора 35 (фиг. 2 а, б). При этом к выключенному тиристору 2 преобразователя 1 прикладывают в обратном направлении напряжение первичной обмотки коммутирующего трансформатора 40.В момент времени 1 з конденсатор 33 заканчивает перезаряд и вследствие потерь в колебательном контуре имеет напряжение ниже, чем исходное 1)со (фиг. 2 а, кривая 1.3 зз).В момент времени 1 избыточный ток перезаряда конденсатора 35 становится равным току нагрузки и разрядный диод 43 выключается. В момент равенства напряжений конденсатора 33 и источника питания преобразователя 1 начинается процесс выключения тиристоров 27, 17 и 50, в результате чего ток нагрузки 14 переводится в цепь обратного тиристора 9. Энергия, запасенная в коммутирующем реакторе 34 на интервале времени 14 - 1 ь, закачивается спадающим током нагрузки в конденсатор 35 (фиг. 2 а, кривая 1 з) и напряжение на конденсаторе (фиг. 2 а, кривая Бм) повышается выше исходного 11 со,В момент времени 1 коммутирующий ток заканчивается и заряжают только конденсатор 33, для чего со сдвигом во времени 1 ь - 1 ь согласно диаграмме управления (фиг. 2 б), на зарядные тиристоры 31 и 393подают управляющие импульсы. При этом конденсатор 33 заряжается по цепи: плюс 19, 31, 33, 34, 39, минус 19.Поскольку заряд конденсатора 33 происходит в колебательном режиме, то в момент времени 1 т конденсатор 33 заряжается до более высокого напряжения, чем исходное напряжение 11 (фиг. 2 а, кривая 11 зз) и на интервале времени 17 - 18 под действием разности напряжения 11 зз - 1.)со, приложенной к тиристорам цепи дозаряда 31, 39, выключают зарядные тиристоры по контуру: плюс 33, 31, 24, 39, 34, минус 33.При очередной коммутации тиристоров преобразователя 1 меняется очередность перезаряда конденсаторов 33 и 35, для чего в момент времени 18 включают коммутирующий тиристор 32 и затем со сдвитом во времени тиристор 28. В момент времени 1 д со сдвигом, равным 1 г - 1 и (фиг. 2); после окончания коммутирующего импульса тока включают зарядные тиристоры 32 и 38 и дозаряжают первый по очередности перезаряда конденсатор 35 (фиг. 2 а, кривая -1 35)В момент времени 114 процесс коммутации заканчивается, и конденсатор 35 дозаряжается до напряжения, превышающего 1)со. За счет разности напряжений конденсатора 35 и источника 19 питания выключают цепь дозаряда 32 и 38 по контуру: 35, 36, 38, 24, 32, 35, и процесс коммутации заканчивается.В момент времени 11 начинается очередная коммутация тиристоров преобразователя 1, вследствие чего вновь меняется очередность включения 1.С-цепей 33 - 36, т, е. первым перезаряжается конденсатор 33, а затем со сдвигом во времени конденсатор 35 и в момент времени 1 го осуществляют дозаряд первого по очередности включения конденсатора 33. В момент времени процесс дозаряда и коммутации заканчивается.В режиме холостого хода алгоритм работы УПК остается неизменным, вследствие чего конденсаторы 1 С-цепей дозаряжаются через одну коммутацию. Поскольку емкость коммутирующих конденсаторов выбирают с определенным коэффициентом запаса, то энергия, запасенная в конденсаторах, к очередной коммутации достаточна для обеспечения схемного времени выключения на уровне максимального тока нагрузки.Система формирователя 57 сигналов управления устройства принудительной коммутации (фиг. 3) состоит из регулятора 58 частоты и распределителя 59 импульсов, выполненного в виде двух каналов управления на логических элементах. Каждый канал распределителя 59 импульсов содержит усилитель-формирователь 60, рдновибраторы 61 и 62, и усилители-формирователи 63 - 65. Выход регулятора 58 соединяется с входом формирователя 60, вы 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ход которого соединяется с входами одновибраторов 62 и 61, выходы последних соединяются с входами усилителей-формирователей 63 - 65.С выходов усилителей формирователей 60, 63, 65 и 64 сигналы управления поступают на управляющие выводы тиристоров 27, 29, 31 и 39 в первом канале управления и на управляющие выводы тиристоров 30, 28, 38 и 32 во втором канале управления.Система формирователя 57 сигналов управления согласно диаграмме управления (фиг. 3) работает следующим образом. На вход регулятора 58 частоты подают сигнал Ц (задания по выходной частоте, фиг. 1 и 3). С выхода 58 для каждой фазы преобразователя 1 формируют два сигнала (например, +1.)А, - 1)А). Согласно диаграмме импульсов управления (фиг. 4) по заднему фронту этих сигналов формирователь 60 формирует импульсы, поступающие в каждом канале управления на управляющие выводы тиристоров 27 и 30 и на входы одновибраторов 61 и 62. Последние формируют импульсы, равные по длительности интервалам времени 1, - 1 и- по задним фронтам которых усилители-формирователи 63 - 65 формируют импульсы управления, поступающие в каждом канале на выводы управления тиристоров 29, 31 и 39 в первом канале и на выводы управления тиристоров 28, 38 и 32 во втором канале управления.Благодаря тому, что в предлагаемом устройстве принудительной коммутации дозаряжается первый по очередности перезарядившийся конденсатор, оказывается возможным надежно выключать зарядные тиристоры, поскольку в результате потерь в колебательном контуре при перезаряде первой по очередности 1.С-цепи напряжение на коммутирующем конденсаторе всегда (в зависимости от добротности колебательного контура) ниже на 10 - 20 ф, чем напряжение источника питания.В результате дозаряда конденсатора в колебательном режиме напряжение становится выше, чем Исо, вследствие чего цепь дозаряда надежно выключают.Таким образом, подключение катода зарядного тиристора 38 к катоду разделительного диода 37 и анода зарядного тиристора 39 к аноду разделительного диода 37 позволяет исключить режим короткого замыкания зарядных тиристоров по цепи: 19, 38, 37, 39 и 19, поскольку разделительный диод 37 включен в этом случае встречно протеканию тока короткого замыкания, что позволяет существенно повысить надежность работы УПК и тиристорного преобразователя в целом.формила изобретенияУстройство для коммутации тиристоров преобразователя, содержащее две пары сог1336170 ивз и и и 27 игв игв иво ив и,г ивв и 55 гг гв 524 25 гго Фиг.У ласно последовательно включенных коммутирующих тиристоров, подсоединенных общими точками соединения анодов и катодов к выводам источника питания через встречно включенные диоды, разрядные и возвратные диоды, подсоединенные своими соответствую- шими выводами к указанным общим точкам соединения анодов и катодов коммутирующих тиристоров, две последовательно включенные через разделительный диод коммутирующие 1.С-цепи, подсоединенные своими выводами к соответствующим точкам соединения коммутирующих тиристоров каждой пары, две пары встречно последовательно включенных анодами и катодами зарядных тиристоров, подсоединенных общими точками соединения анодов и катодов к соответствующим выводам источника питания, и двумя другими анодом н катодом к соответствующим выводам 1.С-цепей, коммутирующий трансформатор, подсоединенный своими соответствующими выводами к разрядным, возвратным и разделительному диодам, две группы распределительных тиристоров, подсоединенных общими точками соединения анодов и катодов соответственно к катоду и аноду разделительного диода и другими анодами и катодами к соответствующим выводам преобразо О вателя, и блок управления тиристорамиэтого устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности за счет исключения возможности образования цепи короткого замыкания при одновременном включении зарядных тиристоров, другие ка тод и анод зарядных тиристоров соединеныс одноименными выводами разделительНого диода.