Одноканальное устройство для управления вентильным преобразователем

(50 4 Н ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ САНИЕ ИЗОБРЕТ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ С.А. Аскаров,Казначеев 7(088.8)свидетельство ССС Н 02 Р 13/16, 98(54) ОДНОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО .ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано втиристорных преобразователях. Цельизобретения - повышение быстродействия и уменьшение пульсаций выпрямленного тока. Введение цепи принудитель-ной коммутации, позволяющей преобразователю работать с частотой переключения большей частоты питающей сети,повышает быстродействие вследствиеперехода в инверторный режим по кривой разряда конденсатора цепи принудительной коммутации. 2 ил.Изобретение относится к электротехнике и может быть использованотиристорными преобразователями переменного напряжения в постоянное, укоторых катоды тиристоров имеют об 5щую точку (например, нулевые полууправляемые и другие подсобные схемыпреобразователей), и является усовершенствованием устройства по авт.св.В 1001428.Цель изобретения - повышение быстродействия устройства и уменьшениеамплитуды пульсаций выпрямленного тока. 5На фиг. 1 представлена принципиаль. ная схема одноканального устройства управления вентильным преобразователем с катодной группой тиристоров;на фиг. 2 - пример выполнения релейного элемента.Одноканальное устройство для управ. ления вентильным преобразователем с катодной группой тиристоров содер,жит датчик 1 тока, в качестве кото рого использован измерительный шунт, включенный последовательно с нагрузкой 2 вентильного преобразователя. Выход датчика 1 тока соединен с входом релейного элемента 3 последовательно с источником 4 напряжения управления. Релейный элемент 3 может представлять собой последовательно соединенные усилитель 5 постоянного тока, триггер Шмидта 6, усилитель 7 и ключ 8. Ключ 8 введен в нулевой35 провод диодного распределителя 9 импульсов. Диодный распределитель 9 импульсов содержит трехфазный трансформатор 10 и диоды 11-3. Обмотки трансформатора 10 включены в "звез" ду" с нулевым проводом, первичные обмотки подключены к сети,а вторичные через диоды 11-13 соединяются с управляющими электродами соответст 45 вующих тиристоров 14-16. Нулевая точка вторичных обмоток через ограничивающий резистор 17 и ключ 8 соединены с катодами тиристоров 14-16 вентиль- ного преобразователя.Инверторный диодный распределитель50 18 импульсов состоит из диодов 19-21 и трансформатора 10, вторичные обмотки которого соединены следующим образом: конец обмотки фазы С - с началом .обмотки фазы В и с конца обмотки фазы 55 В через диод 9 к управляющему электроду тиристора 14; ана. гично включены обмотки фаз В и А через диод 20 к тиристору 5; аналогично обмотки фаз А и С - через диод 21 к тиристору 16. Нулевая точка вторичных обмоток через ограничивающие сопротивления 22 и ключ 23 соединена с катодам тиристоров 14-16 вентильного преобразователя. Соединенные в общую точку катоды тиристоров 14-16 через диод 24, дроссель 25, конденсатор 26 сое" диняются с нулем" сети. Параллельно диоду 24 и дросселю 25 подключен тиристор 27, катод которого соединен с катодами тиристоров 14-16, анод в . с конденсатором 26, а управляющий электрод через ограничивающий резистор 28 - с катодом диода 24.Устройство работает следующим, образом.На вход релейного элемента 3 с источника 4 напряжения управления подается напряжение управления П. Ключ 8 релейного элемента 3 замыкается, так ,как выполняются условия:П-К 1 ) Лгде К 1 Бо - выходное напряжение датчика 1 тока нагрузки 2;Ширина петли 2гистереэиса релейного элемента 3 подбирается меньшей, чем амплитуда пульсаций напряжения датчика 1 тока нагрузки 2.Величина К 1=Ц равна нулю в наосчальный момент времени и распределитель 9 импульсов, собранный на трансформаторе 10, осуществляют подачу отпирающего сигнала на тот из тиристоров 14-16, на аноде которого, наиболее высокий потенциал. Если наи" более высокий потенциал на аноде тиристора 14, то отпирающий сигнал проходит по цепи: конец обмотки фазы Ай распределителя 9 импульсов - диод 13 - управляющий электрод тиристора 14 - катод тиристора 14 - замкнутый ключ 8 - ограничивающий резистор 7 общая точка диодного распределителя 9.Тиристор 14 открывается и к на грузке 2 прикладывается напряжение фазы А. Ток 1 нагрузки 2 под действием напряжения фазы А возрастает. Напряжение с датчика 1 тока увеличивается и при 11-К 1 -1 срабатывает релейный элемент 3 и размыкает свой ключ 8, снимая отпирающее напряжение с тиристора 14. При этом замыкается ключ 23 релейного элемента 3 и инверторный распределитель 18 импульсов подает отпирающий сигнал на один из3 14118тиристоров 14-16, на анода которогоприсутствует наиболее отрицательныйпотенциал. Этот тиристор в данныймомент времени не может зажечься,5поэтому продолжает проводить ток тиристор 14.Одновременно с этим по цепочкедиод 24 - дроссель 25 протекает зарядный ток конденсатора 26. Конденсатор 26 заряжается по кривой, соответствующий заряду конденсатора, включенного последовательно с катушкойиндуктивности, до напряжения полногозаряда, близкого к удвоенному напряжению фазы А. По окончании зарядаконденсатора 26 ток через диод 24 спадает до 101, Перезаряд конденсатора26 через дроссель 25 произойти не может вследствие односторонней проводимости диода 24 и к катоду диода 24прикладывается напряжение конденсатора 26, превышающее напряжение фазы А,которое приложено к аноду диода 24.Диод 24 запирается и к управляющемуэлектроду тиристора 27 через ограничивающий резистор 28 прикладываетсяположительное напряжение П относительно его катода, равное напряжениюзаряженного конденсатора 26.30Тиристор 27 открывается, а конденсатор 26 подключается к нагрузке2 и к катодам тиристоров 14-16. Напряжение конденсатора 26 является запирающим для открытого тиристора 14.35Ток разряда конденсатора, оказываясьотрицательным для проводящего тиристора 14, принудительно уменьшает прямой ток тиристора 14 до "О". Параметры цепи принудительной коммутациивыбираются так, чтобы время нахождения катода проводящего тиристора 14под запирающим напряжением конденсатора 26 с момента подключения конденсатора 26 к тиристору 14 было достаточно для отключения тиристора 14.Тиристор 14 отключается и, конденсатор 26 продолжает процесс разряда то.ком нагрузки 2.Напряжение Б конденсатора 2650уменьшается и достигает значения,равного наиболее отрицательному напряжению на аноде одного из группы тиристоров преобразователя,Под воздействием уменьшающегосянапряжения Б с конденсатора 26 ток55через нагрузку 2 спадает и соответственно напряжение датчика 1 тока начинает уменьшаться. При выполнении 974.условия 13-К 17 д срабатывает релейныйэлемент 3, замыкает ключ 8 и размыкает кгйоч 23, Диодный распределитель 9импульсов подает отпирающий сигнал натиристоры 14-16,При соответствующем выборе индуктивности дросселя 25 и емкости конденсатора 26 время заряда конденсато-.ра 26 и время его разряда много меньше периода Т сети. В этом случае прималой длительности разряда конденсатора 26 и срабатывании релейного элемента 3 анод тиристора 14 ранее проводивший ток, продолжает быть поднаиболее высоким потенциалом, тиристор 14 снова открывается, отпирающийимпульс проходит по цепи, описаннойвыше,Вновь начинается процесс зарядаконденсатора 26 до величины, превышающей напряжение фазы А. В устройстве устанавливается автоколебание счастотой, зависящей от параметровдросселя 25 и конденсатора 26, Приуменьшении напряжения фазы А, начинаяс момента естественной коммутации,напряжение фазы В становится вьппенапряжения фазы А. При поступленииотпирающих импульсов с диодного распределителя 9 открывается тиристор15. Отпирающий сигнал проходит по цепи: конец обмотки фазы В распределителя 9 - диод 12 - управляющий электрод тиристора 15 - катод тиристора15 - замкнутый ключ 8 - ограничивающий резистор 17 - общая точка диодного распрецелителя 9. Далее напряжениефазы С становится выше напряженияфазы В. Работает тиристор 16. Отпирающий импульс проходит по цепи: конец обмотки фазы С распределителя 9диод 11 - управляющий электрод тиристора 16 - катод тиристора 16замкнутый ключ 8 - ограничивающийрезистор 17 - общая точка диодного,распределителя 9,Таким образом, схема работает в автоколебательном режиме с частотой переключения, зависящей от параметров дросселя 25 и конденсатора 26. Время нахождения преобразователя в инверторном режиме обуславливается уровнем заданного тока источника напряжения управления. Релейный элемент 3 управляетположением ключа 8 в зависимости от указанных выше соотношений величин (Б-К) и +д.При большом входном напряжении управления 11 напряжение У =К 1 датчика 1 тока не успевает достичь величины 11+6 эа время заряда конденса 5 тора 26. Ключ 8 остается замкнут, На управляющих электродах тиристоров 1416 присутствует отпирающее напряже-ниеПродолжает гореть тиристор, про-пускавший ток до поступления скачка 1 О напряжения управления, Ток может не , достигнуть значения верхнего порога , срабатывания релеиного элемента 3,т.е. выполняется условие Б-К 1)0 и за время горения одного тиристора. В 15 этом случае происходит естественная коммутация, и зажигается следующий по порядку включения тиристор, что обеспечивает максимальное напряжение на нагрузке 2 до момента достижения 2 О напряжением 11 =КЕ величины Б+й. Пососле этого устанавливается рассмотрен ный выше автоколебательный режим,При скачкообразном уменьшении на" пряжения управления П напряжение 25Ос11 =К 1 датчика 1 тока становится боль,ше П+Л. Замыкается ключ 23 и размыкается ключ 8. Отпирающий импульс с диодного распределителя 9 импульсовна тиристор, пропускавший в данный ЗО момент ток, не поступает. Вентильный :преобразователь переходит в инверторный режим по кривой разряда конденсатора 26. Далее инверторный распре; дитель 18 импульсов вследствие того, ,что ключ 23 продолжает находиться взамкнутом положении, подает отпирающие сигналы на каждый из тиристоров 14-16 при угле управления Ы=180 -о"- о -у, где о"и у- углы включения и ком- дО мутации.Вентильный преобразователь работает в инверторном режиме с максимальным отрицательным выпрямленным напряжением на нагрузке до момента спада 45 тока 1 нагрузки 2 до заданного.Использование предлагаемого одноканального устройства для управления вентильным преобразователем обеспечивает по сравнению с известными устройствами расширение функциональных возможностей вентильного преобразователя за счет введения в него цепи принудительной коммутации, позволяющей преобраэователю работать с частотой переключения, много большей частоты питающей сети, что обеспечивает: значительное повьшение быстродействия преобразователя вследствие перехода в инверторный режим по кривой разряда конденсатора цепи принудительной коммутации и уменьшение амплитуды пульсаций выпрямленного тока,г1Угол запаздывания при отработке сигнала на спад тока нагрузки в известном устройстве поступления сигнала на переключение схемы в инверторный режим при угле управления о(, близком к нулю, достигает значения я . Такое запаздывание не позволяет использовать известные устройства в системах, требующих высокого быстродействия, например, как элемента систем автоматики и т.д.При использовании в вентильных преобразователях тиристоров с малым временем восстановления=1 О мксВОССТ частоту Г переключения одйоканально"иго устройства можно повысить до (3- -5) кГц, соответственно подобрав параметры дросселя и конденсатора, По сравнению с известным устройством быстродействие предлагаемого устройства повышается в 20-50 раз.Амплитуда пульсаций выпрямленного тока снижается пропорционально повышению частоты переключения устрой-.ства.Формула изобретенияОдноканальное устройство для управления вентильным преобразователем по авт, св. 9 1001428, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства и умень" шения амплитуды пульсаций выпрямленного тока, оно снабжено целью принудительной коммутации, выполненной в виде последовательно соединенных диода, дросселя и конденсатора, подключенных параллельно нагрузке, и тиристора; катод которого подключен к нагрузке, анод к конденсатору., а управляющий электрод через резистор подключен к дросселю.141 897 едактор П, Г хред М.Диды орректор М раж 66 аказ 366 одписное ИИП ва, Жственно-полиграфическое предприятие г. Ужгород, ул. П Про ая и 035, Государс елам изо венного комитета СССРретений и открытий5, Раушская наб., д, 4