Тиристорный преобразователь -фазного переменного напряжения в -фазное переменное

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик нц 955439(22) Заявлено 050880 (21) 2968450/24-07с присоединением заявки Мо -(23) Приоритет -Опубликовано 30.08,82, Бюллетень М 32Дата опубликования описания 30,0882 151) М. Кл.з Н 02 М 5/257 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ и-ФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕН ИЯ В и -ФАЗ НОЕ ПЕРЕМЕННОЕИзобретение от носится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в устройстве промышленной электроники для решения задач стабилизации, регулирования, симметрирования и коммутации переменных токов и напряжений. Возможно использование такого устройства в качестве бесконтактных коммутаторов в системах защиты, в качестве местных источников стабильного электроснабжения промышленных предприятий, отдельных радиоэлектронных систем, вычислительных машин и комплексов, а также источников регулируемого напряжения в регулируемом электроприводе, для регулирования электрообогревом в пе" чах, в электросварке и др., а также в устройстве защиты и пуска.Известны устройства, представляющие трехФаэные устройства для регулирования и коммутации переменных токов и являющиеся объектами того же назначения, что и предлагаемый, сходные с ним по технической сущности и результату, достигаемому при использовании. Указанные устройства также содержат схему управления, силовые вентильные ключи переменного тока, через которые нагрузка подключается к сети питания, диодный выпрямительный мост, выходные зажимы которого замкнуты шунтирующим тиристором, а входные подключены к выходу регулятора, и коыиутирующую цепочку, состоящую из последовательно соединенных коммутирующего дросселя и ксемутирующего конденсатора, которая через расйреде О лительные диоды подключается к силовым тиристорамПЗ.Недостатком указанных устройств,является повышенное число силовых вентилей. Так, при отключении нагрузки от питающей сети нагрузка шунтируется через диодный мост специальным тиристором, В результате этого ток нагрузки замыкается в конечном счете через три соединенных последовательно.вентиля. Следствием укаэанного недостатка является повышенная установленная мощность силовых вентилей и снижение КПД устройства. Другим недостатком является то, что диодный мост, шунтируемый тиристором, при включении этого тиристора замыкает все фазы нагрузки одновременно.Это ограничивает Функциональные возможности устройства, так как не позволяет замыкать лишь отдельно взятые ЗО Фазы нагрузки и этим самым делает не 7возможным оптимизировать соответствующим образом процессы в системе источник-преобразователь нагрузки.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является тиристорный преобразователь 9-фаэного переменного напряжения в и-фазные переменное, содержащий и силовыхключей иэ встречно-параллельно соединенных диода тиристора, каждый из кото-рых включен последовательно с соответ 110ствующим демпфирующим дросселем между входным и выходным выводами соответствующей фазы, и-фаэный шунтирующий ключ, фазные выводы которого подключены к входным выводам, и распределительных диодов, аноды которыхобъединены, а каждый из катодов соединен с общей точкой демпфирующегодросселя и катода тиристора силового ключа соответствующей фазы, и блок коммутации, включенный через переключатель между общей точкой анодов распределительных диодов и другим выводом шунтирующего ключа 2.В известном устройстве, при обоях в системе управления и необходимости 25 защиты преобразователя невозможно одновременное выключение тиристоров силовых ключей и шунтирующего ключа, что снижает надежность устройства, кроме того для принудительной комму- ЗО тации тиристоров, входящих в состав силовых ключей, включаются коммутирующий и шунтирующий тиристоры. При этом, благодаря демпфирующему действию индуктивностей сети, по трем 3 з распределительным диодам и трем диодам, входящим в состав силовых ключей, и цепи, включающей выпрямительный мост, шунтирующий тиристор, коммутирующую цепочку и коммутирующий 40 тиристор, проходит импульс тока коммутации, вызванный разрядом коммутирующего конденсатора. В результате . этого осуществляется выключение тиристоров (силовых ключей). Для коммутации тиристора, шунтирующего диодныйвыпрямительный мост, включаются тиристоры силовых ключей и зарядный 45 тирис тор. При этом, благодаря демпфи тиристор, шунтирующий диодный выпрямительный мост, что приводит к замыканиючерез этот мост всех фаз нагрузки одновременно. При этом ток нагруз ки замыкается каждый раз через два вентиля диодного моста и шунтирующий его тиристор, всего через три вентиля. Потери в этих вентилях снижаютКПД устройства, Устройство содержит рующему действию индуктивностей сети,импульс коммутации проходит по всемдиодам выпрямительного моста, осуществляя выключение шунтирующего ти 1ристора, затем через выпрямительныйдиодный мост проходит заряд коммутирующего конденсатора, При включении 55тиристоров силовых ключей включается шесть силовых вентилей в составе силовых ключей и семь силовых вентилей в составе диодного моста, включая, шунтирующий его тиристор, всего тринадцать силовых вентилей. Это делает устройство громоздким. Снижение числа силовых вентилей позволит не только повысить КПД, но и снизить его массогабаритные показатели.Цель изобретения - повышение надежности, а также снижение установленной мощности и габаритов, и повышение КПД.Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве шун)тирующий ключ выполнен в виде п ключей иэ встречно-параллельно включенных диода и тиристора, аноды тиристоров которых объединены в общую4 точку и соединенные с соответствующим выводом блока коммутации, а катод каждого из тиристоров шунтирующего ключа соединен с анодом тиристора силового ключа соответствующей фазы.На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 - эпюры импульсов, действующих на выходах блока управления (О, О,1), на фиг. 3 - эпюры напряжений питающей сети и нагрузки (Ос,и Он) устройство содержит силовую цепь, включающую демпфирующие дроссели 1, силовые ключи 2 переменного тока, которые составлены из встречно-параллельно соединенных диодов и тиристоров и включены последовательно между входным и выходным зажимами устройства,к которым подключена сеть питайия и нагрузка соответственно, шунтирующий ключ из диодно-тиристорных ключей 3, шунтирующих нагрузку, в каждом из которых соединенные вместе катод тиристора и анод диода подключены к одному из выходных зажимов устройства, а аноды всех тиристоров и катоды всех диодов соединены вместе в общую точку, распределительные диоды 4, аноды которых соединены вмес- те, а катоды с катодами силовых тиристоров, распределительный мост на тиристорах 5-8, формирующих переключатель, катодная группа которого соединена с анодной группой распределие тельных диодов 4, а анодная группа соединена с общей точкой диодно-тиристорных ключей 3; блок б коммутации коммутирующей цепочки из последовательно соединенных коммутирующе го дросселя 9 и коммутирующего конденсатора 10, которая подключена к вхо,ду распределительного моста на тирис; торах 5-8,и блок 11 управления, один из выходов которого подключен к управляющим электродам тиристоров 2 и тиристорбв 5 и б, а другой выход подключен к управляющим электродам тиристоров 3 и тиристоров 7 и 8.10 15 20 Формула. изобретения Тиристорный преобразователь и-фаэного переменного напряжения в и-фазное переменное, содержащий и-силовыхключей иэ встречно-параллельно соединенных диода и тиристора, каждый йзкоторых включен последовательноссоответствующим демпфирующим дроссе.лем между входным и выходным выводамисоответствующей фазы, и-фаэный шунтирующий ключ, фазные выводы которогоподключены к соответствующим выходЗ 5 ным выводам, и распределительных диодов, аноды которых объединены, акаждый иэ катодов соединен с общейточкой дмпфирующего дросселя и като-да тиристора силового ключа соответ ствующей фазы, и блок коммутации,включенный через переключатель месяцуобщей точкой анОдов распределительных диодов и другим выводом шунтирующего ключа, о т л и ч а ю щ и й с я 45 тем, что, с целью повышения надОкности, уменьшения массо-габаритных показателей и повышения КПД, шунтирующийключ выполнен в виде и-ключей иэвстречно-параллельно включенных дио да и тиристора аноды тиристоров коРторых объединены в общую точку исоединеныс соответствующим выводомблока коммутации, а катод каждогоиз тиристоров шунтирующего ключа сов динен с анодом тирисУора силовогоключа соответствующей фазы. Устройство работает следующимобразом,Тиристоры, входящие в состав каждой группы диодно-тиристорных ключей 2 или 3, включаются одновременно.При этом включение каждой из этихгрупп диодно-тиристорных ключей производится поочередно через регулируемыеотрезки времени. Вместе с включениемтиристоров ключей 2 включаются распределительные тиристоры 5 и б. В результате этого нагрузка подключается ксети питания, а коммутирующий конденсатор 10 по цепи, состоящей из дросселя 9, тиристора 5, распределительных диодов 4, диодов диодно-тиристорных ключей 2 и 3 и тиристора б,заряжается с полярностью, указанной на фиг. 1 в скобках. При включении диодно-тиристорных ключей 3 нагрузка отключается от сети питанияи замыкается, а тиристоры диоднотиристорных ключей 2 выключаются.Вместе с тиристорами ключей 3 включаются распределительные тиристоры 7 и 8. Это приводит к протеканию под действием заряда коммутирующего конденсатора 10 импульса токакоммутации по цеписостоящей изтиристора 7, распределительных ди.одов 4, диодов диодно-тиристорныхключей 2 и 3, тиристора 8 и дросселя 9. В результате этого силовыетиристоры ключей 2 выключаются, акоммутирующий конденсатор заряжается с полярностью, указанной нафиг. 1 без скобок. При последующемвключении силовых ключей 2 нагрузкавновь подключается к питающей сети,коммутирующий конденсатор перезаряжается до обратной полярности, обеспечивая при этом протекание импульсатока коммутации по цепи, состоящейиз дросселя 9, тиристора 5, распределительных диодов 4, диодов ключей 2 и 3 и тиристора б, что приводит к выключению тиристоров ключей 3,В дальнейшем работа вентилей повторяется. Выключение каждого из тиристоров ключей 2 и 3 происходит под действием падения напряжения на шунтирующем его диоде, распределительныетиристоры выключаются в конце каждого послекоммутационного заряда конденсатора 10. Послекоммутационныйзаряд конденсатора 10 происходитпо цепи, состоящей из распределительных тиристоров 5 и б или 7 и 8 одного из распределительных диодов 4,демпфирующего дросселя 1 сети пита-.,ния, одного иэ диодов ключей 2 и од,ного из диодов ключей 3.При включении силовых диодно-тиристорых ключей 2 нагрузка подключается к питающей сети, а при их выключении она отключается от сети и шунтируется через диодно-тиристорные ключи 3. В результате таких переключений,происходящих периодически, с частотой коммутации,а также путем регулирования относительной длительности вклю, ченного состояния диодно-тиристорныхключей, производится регулирование переменных напряжений на выходе устройства,Йа фиг. 3 показаны эпюры напряженияпитающей сети (Ос) и напряжения нанагрузке (Ои), поясняющие способ регулирования, реализуемый в регуляторе,Использование изобретения позво лит снизить массо-габаритные показатели устройства на 6-10, одновременно повысить его КПД на 2-3 засчет снижения потерь в силовых вентилях, а также улучшить показатели надежности устройства,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторекое свидетельство СССР Р 419363,. кл. 6 05 Е 1/16, 1972. 2. Авторское свидетельство СССР Р 393736, кл. С 05 Г 5/00 1970.955439 ОВИНОВ оставитель И.Го ехред Л.Пекарь ктор А.Власенко ор М. Шароши 72 Тираж 721Вниипи Государственного комитета ССпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4 ПодписноеСР 64 б Ород, ул.Проектна П "Пат или