Способ управления статическим преобразователем

(61) Дополнительное к авт. свид(22) Заявлено 08.08,77 (21) 25с присоединением заявки М -14843 7 51)М. Кд. Н 02 Р 13/1 еударственньй номнт СССР а денны нзобретеннй н юткрытнй(71) Заявите ПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СТАТИЧЕСКИМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ Изобретение относится к электротехнике, в частности, к способам управления статическими преобразователями, и может быть использовано в гтт -фазных преобразователях напряжения промышленной частоты в выпрямленное постоянное или в гтт -фазное переменное напряжение регулируемой частоты.Известен способ фазового управления статическими преобразователями, основан ный на отсчете угла задержки подачи импульса управления от определенной фазы напряжения сети, питающей преобразователь. Отсчет угла задержки производят фазосдвигающим устройством, действующим по принципу развертывающего преобразования, получившим название вертикального, принципа управления 1.Сущность развертывающего преобразования заключается в определении знака суммы развертывающего периодического сигнала, синхронного с напряжением сети (преобразуемой частоты), и сигнала управления, Наибольшая простота реализасии развертки обеспечивается при использовании в качестве сигнала развертки певой гармоники напряжения преобразуемойчастоты, сдвинутой по фазе таким образом, чтобы совместить диапазон изменения угла подачи импульса с требуемым диапазоном угла управления.Сигнал синусоидальной развертки предварительно фильтруют по длительности, а затем с помощью усилителя-формирователя формируют по амплитуде и повторно по длительности,Недостатком известного способа является относительная сложность его реализации и ограниченность используемого диапазона управления из-за малой скорости изменении сигнала синусоидальной развертки на краях диапазона, в результате чего ассиметрия импульсов управления достигает " недопустимых величин.Известен также способ фазового управления статическим преобразователем, о ,нованный на формировании требуемой задержки включения основной р-и-р-п- струк6965 3туры (тока основного катода) каждого форвистора относительно точек естественной коммутации соответствующих фаз преобразуемой частоты 21.От источника п 1 -фаэного синусоидально 5 го напряжения, один полупериод которого не менее чем в 2 раза превышает полу- период преобразуемой частоты.Недостатком известного способа является то, что суммарная мощность управ О ления, рассеиваемая в цепях питания вспомогательных катодов и управляющих электродов токами развертки и управления при напряжении преобразуемой частоты, приложенном обратной полярностью 15 к основной р-п-р-и-структуре соответствующего форвистора, не выполняет полезной функции. При этом в результате смещения в прямом направлении, эмиттерного перехода общего для основной и вспомогательной структур, основная структура полностью утрачивает вентильные свойства, что влечет за собой необходимость использования в цепях питания этих структур дополнительных силовых отсекаю щих диодов, рассчитанных на ту же мощность рассеяния. Кроме того, наличие в эмиттерном переходе вспомогательной структуры тока, смещающего этот переход в запорном направлении при закрытом состоянии вспомогательной структуры, приводит к электрическому пробою упомянутого перехода в результате резкого возрастания его сопротивления току управления и пропорционального падения нап- З 5 ряжения на нем.Белью изобретения явлчются повышение эффективности и уменьшение средней мощности упр авления.40Для этого в известном способе управа пения статическим преобразованием включают синхронно с началом и включают синхронно с концом положительной полу- волны каждого периода соответствующей45 фазы напряжения преобразуемой частоты токи развертки и управления.На фиг, 1 представлены диаграммы напряжений и токов на отдельных участках схемы одной из фаз щ -фазного од 50 нополупериодного выпрямителя, поясняющие сущность способа управления; на фиг, 2 - выпрямитель, который является одним из вариантов устройств, реализующих данный способ, структурная схема.Сущность способа заключается в том, что смешают в запорном направлении то. ком управления 1, р-п-период вспомогательной структуры, связанный с управляю 87 4шим электродом в каждом форвисторе. Затем импульсы тока , синхронные с1началом положительной полуволны каждого периода соответствующей фазы напряжения Упреобразуемой частоты, подают на включающие электроды форвисторов и этим осуществляют синхронное включение их вспомогательной структуры. При этом проходящий через вспомогательную структуру ток 10 каждого из импульсов синусоидальной развертки начинает возрастать,во времени и приближается к своемумаксимуму в момент окончания выше указанного полупериода напряжения Цд, Включение основной структуры форвисторов происходит при определенном соотношении прямого тока 10 развертки и обратного тока 1, управления.Прямой ток 1 разверткй и обратный ток 1, управления включают и выключают синхронно с началом и концом положительной полуволны каждого периода соответствующей фазы напряжения преобразуемой частоты. Такое включение и выключение развертки и управления, осуществляемое, например, с помощью одного из известных .фазочувствительных усилителей-коммутаторов, исключает возможность смещения в прямом направлении эмиттерного перехода, общего для основной и вспомогательной структур соответствующего форвистора при обратном напряжении У на основной структуре, БлагоПдаря этому обеспечивается сохранение способности блокирования таким переходом, приложенного к нему обратного. напряжения и соответственно обеспечивается сохранение вентильных свойств основной структуры форвистора, Включенное состояние вспомогательной структуры характеризуется тем, что все ее эмиттерные переходы смещены в прямом направлении, поэтому при включенной вспомогательной структуре напряжение на управляющем электроде, образующееся в результате прохождения через связанный с ним эмиттерный переход тока смещенияэтого перехода в запорном направлении, падает не на этом переходе, а на сопротивления базового слоя, При выключенной вспомогательной структуре это напряжение падает на сопротивления выше указанного эмиттерного перехода, что может привести к его необратимому электрическому пробою.Таким образом, ограничение продолжи-, тельнести тока управления длительностью положительной полуволны напряжения преобразуемойй частоты приводит к снижениюсредней суммарной мощности управления и одновременно исключает возможность выхода форвистора из строя в результате электрического пробоя эмиттерного перехода, связанного с управляющим электро дом.Устройство, позволяющее реализовать предложенный способ, содержит М одинаковых блоков 1, каждый из которых 10 состоит из форвистора 2, раздельных источников 3 тока развертки и регулируемого источника 4 постоянного тока управления, секции гп -фаэного трансфсрматора 5 и фазочувствительного усилителя 6, ис точник тока развертки 3 соединен положительным. полюсом с анодом, а источник 4 тока управления - отрицательным, полюсом с управляющим электродом форвистора 2, Противоположные полюса источни ков 3 и 4 соединены через фазочувствительный усилитель 6 со вспомогательным катодом форвистора 2, Цепь управления фазочувствительного усилителя соединена со вторичной обмоткой секции трансформатора 5, первичная обмотка которого подключена к одной из фаз напряжения преобразуемой частоты,Диаграммы напряжений токов, пред 30 ставленные на фиг. 1, поясняют принцип действия одной из фаз выпрямителя, В исходном состоянии структура каждого форвистора 2 подключена через сопротивление нагрузки 7 к соответствующейфазе напряжения Уп (фиг. 1, а) преобразуемой частоты. Положительная полуволна напряжения преобразуемой частоты через секцию трансформатора 5 осушест 40 вляет синхронное включение фаэочувствительного усилителя 6, который, в свою очередь, обеспечивает синхронное подключение цепей питания вспомогательной структуры (анод- вспомогательный катод)45 и управляющего (фаэосдвигающего) электрода форвистора к источникам 3 тока развертки и управления 4, При этом через р-и-переход вспомогательной структуры начинают проходить импульсы тока (фиг,50 1, б), смещающего этот переход в запорном направлении в интервалы времени, соответствующие продолжительности положительной полуволны соответствующей фазы напряжения Ул преобразуемой час 55 тоты (фиг, 1, а). Импульсом тока синхронизации 0 (фиг. 1, в), поданного на включающий электрод 8, включается вспомогательная структура форвистора 2 и через нее начинает проходить ток развертки (фиг. 1, г). Включенное состояние вспомогательной структуры форвистора, появившееся в зоне расположения управпяющего электрода, распространяется вдоль вспомогательной структуры в сторону основной.При достижении включенным состоянием границы с основной структурой последняя включается, Задержка включения основной р-и-р-п-структуры относительномомента включения вспомогательной структуры определяется скоростью распросчранения включенного состояния вдоль вспомогательной структуры и размерами этойструктуры. Изменение уровня тока источника 4 приводит к изменению скоростираспространения вкл 1 оченного состоянииа следовательно, к изменению задержкивключения основной р-п-р-п-структуры,т. е. к фазовому управлению током нагрузки преобразователя,Использование данного способа фазового управления статическими преобразователями позволяет по сравнению с известным способом исключить необходимость применения в силовом контуре преобразователя отсекаюших диодов н, следовательно, необходимость обеспечения отвода тепловой энергии с поверхности их радиаторов. Исключается также вероятность возникновения электрического пробоя перехода вспомогательной структуры по связанному с ним управляющему электроду и выхода из строя по этой причине форвисторов преобразователя. При этом существенно уменьшается средняя суммарная мощность управления, рассеиваемая в цепях питания вспомогательных структур от источника тока развертки и управления.формула изобретенияСпособ управления статическим преобразователем на форвпсторах, заключающийся в том, что изменяют соотношения токов развертки и управления и формируют задержки включения основного катода каждого форвистора, о т л и ч а ю щ и йс я тем., что, с целью повышения эффективности и уменьшения средней суммарной мощности управления, токи развертки и управления включают синхронно с на:чалом и выключают синхронно с концом6587 7 69положительной полуводны каждого периодасоответствующей фазы напряжения преобразуемой частоты,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Писарев А. ЛДеткин Л. П, Управление тиристорными преобразователями,М., Энергия", 1975, с, 22, 54.2. Авторское свидетельство СССР, 5 % 503456, кл, Н 03 К 17/28, 1977.