Способ управления -фазным преобразователем постоянного напряжения в постоянное

чд 1930571 Сотоз СоветскикСоцмапистнчесннкРеспублик Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУно делаи нзебретенкй н открытнй(53) УДК 621. .316.722 (088.8) Дата опубликования описания 27.05.82(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ т 1 ФАЗНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕИзобретение относится к электротех-"= ническим устройствам цля регулирования величины напряжения постоянного тока.И звестен частотно-импульсный способ регулирования напряжения ( 1Нецостатком этого способа являетсябольшие весогабаритные показатели преобразователя, реализующего этот способ. Наиболее близким к прецложенному является способ управления 11-фазным1 О преобразователем постоянного на пряжения в постоянное, согласно которому выхоцная петя выполнена в вице послецовательно соединенного инцуктивного эле 15 мента и выхоцных вывоцов, зашунтированных в обратном направлении циоцом, по которому изменение величины выхоцногонапряжения осуществляют изменением частоты включения кажцой из фаз, при посто 20 янном времени ее включенного состояния, при этом фазы преобразователя включают последовательно с временным сцвигом между включением цвух сосецних фаэ,равном т 1-ой части периода работы фазы 21.Нецостатком известного способа является уменьшение инцуктивности катушки сглаживакеего реактора управляемого преобразователя в 10-12 раз в прерь- вистом режиме работы фазы, вслецствие насыщения серцечника реактора. Это вызвано уменьшением, по сравнению с реакторами цля раздельного включения, сечения стали реактора, вычисляемого по разности токов магнитосвязанных фаз в номинальном режиме. Поэтому резко возрастает напряжение на раэцелительных циоцах преобразователя, в связи с чем количест,во послецовательно включенных раэцелительных диоцов в каждой фазе должно быть увеличено. Вследствие насыщения сердечника сглаживающего реактора возрастает также амплитуца выходного напряжения и коэффициент пульсаций,Существенным недостатком цанного способа является также скачкообразное увеличение обратного напряжения на разцелительных диодах при прекрашении протекания тока по одной из фаз, что требует принятия специальных мер пля ограничения скорости нарастания обратного напря жения. 5Цель изобретения уменьшение количества полупроводниковых вентилей и снижение амплитуды выхопного напряжения и коэффициента пульсации, т.е. уменьшение весогабаритных показателей и улучшение 10 качества выходного напряжения.Поставленная цель цостигается тем, что меняют в функции тока нагрузки число работающих фаз и частоту включения каждой фазы, при этом, при уменьшении 15 тока нагрузки, число работающих фаэ уменьшают и пропорционально увеличивают частоту фазы, а при увеличении тока нагрузкиу число работающих фаз увеличива-. ют и пропорционально уменьшают частоту о работы фазы.На фиг. 1 приведена принципиальная силовая схема устройства, реализующего предложенный способ; на фиг. 2 - блок схема управления. 25В качестве примера рассмотрен 12- фазный преобразователь постоянного напряжения в постоянное; каждые четыре фазы преобразователя сопержат четыре силовых тиристора 1-4, пва коммутирую ших реактора 5 и 6, два коммутирующих конденсатора 7 и 8, пва разделительных диода 9 и 10, два обратных диода 11 и 12, два индуктивных элемента в вине сглаживаюшего реактора 13 с двумя сек-, циями 14 и 15, нагрузку 16 (тяговые двигатели), обшую для всех фаз, перек лючающее устройство 17. При подаче напряжения на вход коммутирующие конденсаторы 7 и 8 заря о жаются до напряжения сети через разделительные диоцы 9 и 10, секции, 14 и 15, сглаживаюшего реактора 13 и нагрузку 16. При открытии тиристора 1 наг.- рузка 16 получает питание по цепи: реактор 5, тиристор 1, диод 9, секция 14. Ооновременно происходит перезаряд конденсатора 7 через коммутирующий реактор 5 и тиристор 1, в процессе перезаряпа напряжение на обкладках конденсатора меняет свою полярность, при этом потенциал на обкладке со стороны сети сохраняется, а со стороны разделительного диопа 9 к концу перезаряда достигает двойного значения потенциала сети. 55При обратном перезаряде по колебательному контуру ток перезаряда конденсатора 7 эамешает ток тиристора 1 и 71 4запирает его. Дальнейший перезаряп конценсатора происходит через диод 9, секцию 14 и нагрузку 16,Во время потребления энерти от сетичерез тиристор 1 и конденсатор 7 ток всекции 14 реактора 13 нарастает, приэтом в секции 15, включенной встречнос секцией 14, находится электропвижу-:.шая сила взаимоинпукции, подперживаюшая ток в смежном контуре 15, 16, 12.После окончания периода потребленияэнергии от контактной сети ток нагрузкиподдерживается через обратный диод 11за счет энергии, запасенной в индуктивных элементах цепи 14 и 16.Со сдвигом в четверть периода работысилового тиристора 1 открывается тиристор 3 и в этой фазе протекает процесс,описанный пля фазы тиристора 1. Приэтом в интервале нарастания тока в секции 15, в секции 14 реактора 13 инпуктируется ЭЙС взаимоинпукции, попдерживаюшая ток в смежном контуре 14,16,11,Со сдвигом в половину периода работытиристора 1 открывается тиристор 2, исо сдвигом в три четверти периода - жристор 4.Регулирование напряжения на нагрузке осуществляется путем изменения частоты включения силовых тиристоров 1-4регулятора за счет изменения времениотдачи энергии индуктивными элементами13 и 16 при постоянном времени открытого состояния тиристоров 1-4.Многофазный регулятор напряжениянабирается из одинаковых .описанцыхчетырехфазных блоков,ф причем тиристоры включаются с равномерным сдвигом,соответствующим количеству фаз всегорегулятор а.При максимальном токе нагрузке работают все И фаз регулятора. При снижении тока нагрузки до величины, соотгветствуюшей моменту перехода фазы впрерывистый режим работы, один четырехфаэный блок отключается, при этомпропорционально увеличивается частотаработы оставшихся Их фаз, которыепродолжают работать в непрерывном режиме.При дальнейшем уменьшении тока нагрузки отключается следующий четырех- .фазный блок при соответствующем увеличении частоты работы оставшихся И фаз и т.п. При увеличении тока происходит поочередное подключение четырехфазных блоков в обратном порядке. Переключение числа фаз регулятора производитсяпутем подачи или снятия управляюших им5 9 З 0 пульсов нв тирнсторвх под возаейсгвием переключающего устройства 17.Основой схемы управления тиристорв ми регуляторв является звцвквцнй юнэрвгор 18 (фиг. 2) и. рвспрецегштель им 5 пульсов 19, рассчитанный нв такое количество вькоцных импульсов, которое было бы кратно всем комбинациям чисел фвз регулятора М, И, возможных при переключении.10Распределители 20, 21, 22 нв различное число работающих фвэ (фиг. 2) выдают импульсы нв открыже тиристоров этих фвэ при подаче соответствуювах импульсов от основного распределителя 19 . 15 и наличия соответствующего симали от переключающего устройства 17. Такая схема обеспечивает симметрию рабою вю" щих фвз относительно сетя и оаиовремен но с переключением числа фвз изменение 26 частоты работающих фвэ, обеспечивающее плавность перехода с одного числе фвз . нв другое.Использоввние цвнного способа управления позволяет уменьшить количество 25 рвзцелительнык анодов устройства в 1,82 рази, вмплитуцу переменной составляющей выкоаного нвпряжения в 1,4-1,8 рвэв . и коэффициент пульсации гока нагрузки в 1, 1830"Преимуществом данного способа управления является цлввное нарастание обрит ного напряжения нв рвэцелитеаных диодах одновременно с. нарастанием напряжения нв нагрузке, что позволяет не црини 35 май специвльныс мер аля ограничения скорости нарастания обратного напряжения нв этих циоцвх. 871 6 Формула изобретенияСпособ уцрввления И-фвэным цреобрвзоввтелем постоянного напряжения в постоянное, вьаоцнвя цепь которого выпоененв в вице цослецоввтеа но соединенньк инцуктнвного элемента н васоцных выво дов, звшунтироввнных в юбрвтном нвпрвв ленни диодом, по которому изменение величины выходного напряжения осуществляют изменением частоты вкаочения каждой нз фвз, при постоянном времеви ее вклю-, чееного состояния, при этом фазы преобразователя включвют последовательно с временным сдвигом межцу включением двух сосеаних фвз, рввном И-части перноцв работы каждой фазы,. о г л и ч в ющ и й о я тем, что, с целью уменьшения весогвбвритньк показателей и улучшения вчествв выходного напряжения, меняют в фунави тока нагрузки число работаю щих фвэ и чистоту включения квжаой фа зы, при этом, при уменьшении тока нагрузки, число работающих фвз уменьшают н пропорционально увеличивают частоту работы фазы, в при увеличении тока нагрузки число работающих фвз увеличивают и пропорциона- льно уменьшают частоту работы фазы.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Розенфельд В. Е, и др. Тирнсторноеупрввление электропоавнжным составомпостоянного гока, М., Трвиспортф, 1970,с. 62, рис. 28".2 Лвторское свицетельство СССРМ 868134, кл, Н 02 М 3/138, 1978.Тираж 719 Папесноедарствежого: оье тета СССРзобретейий и открытийва, Ж-З 8, Раушская маб., ь 4/5 ио аелак и13038, Моск лиал ППП Патентф, г. Ужгороа, ул. Проектная, 4