Способ распределения тока в группе параллельно включенных вентилей статического преобразователя

ОЮЗ СОВ ОЦИДЛИС РЕСПУБЛИ 9) (1) 4 Н 02 М 1/О ОСУДАРС ПО ИЗОБР ПРИ ГКНТ ЕННЫЙ НОМИТЕТЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ ССР 3 о 1 ЯЮ 303тЗП 3 1 к ЯОО ЕТЕНИЯ Г 53 3 .А ИДЕТЕПЬСТВ Н АВТОРСКОМ ическии инсомолаН. Ольман,тво СС 8, 198 о СССР 8, 28,.88. ЕЛЕНИЯ ТОКА ВЧЕНН 11 Х ВЕНТИЛЕАЗ ОВАТЕЛЯносится к элекь использованоатур полупрово(57) Изобтехнике ивыравнива ОБ РАСПРЕ ЕЛЬНО ВКЛ 1 ОГО ПРЕОБ ретение о может бы ния темпе ОПИСАНИЕ И 1(56) Авторское свидетель11 1317586, кл. Н 02 М 1/Авторское свидетельстР 1467691, кл. Н 02 М 1/ Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для выравнивания температур полупроводниковых структур параллельно работающихвентилей в преобразователях частоты снепосредственной связью, осуществляющих преобразование тока промышленнойчастоты в ток более низкой частоты,Цель изобретения - повышение надежности преобразователя путем уменьшения максимальных температур полупроводниковых структур вентилей при ихвыравнивании в случае работы преобразователя в режиме непосредственногопреобразования переменного тока частоты сети, питающей преобразователь,в переменный ток более низкой частоты,ковых структур параллельно работающихвентилей в преобразователях частоты снепосредственной связью. Целью изобретения является повышение. надежности преобразователя путем уменьшениямаксимальных температур полупроводниковых структур вентилей при их выравнивании в случае работы преобразователя в режиме непосредственного преобра"эовання переменного тока частоты сети. В данном способе число пауз напериоде низкой частоты выходного напряжения преобразователя принимаютравным двум, совмещая их с началом иконцом периода этого напряжения, а ихдлительности устанавливают пропорциональными интегралу вентиля от среднеарифметического значения мощностейпотерь всех вентилей, 1 О ил. На фиг. 1 приведена блок-схфема, реализующая предложенньй способ распределения тока в группе из трех параллельно включенных вентилей статического преобразователя, работающего в режиме непосредственного преобразо вания переменного тока частоты сети, питающей преобразователь в переменный ток более низкой частоть, на фиг. 2 - 10 - временные расчетные диаграммы (в течение половины периода изменения переменного тока низкой частоты) токов вентилей н мгновенных температур их полупроводниковых структур в кваэиустановившемся режиме при естественном распределени тока между вентилями (фиг. 2 - 4), при распределении тока по известномулейЯ - 20 и сумматора 2. На выходе сумматора 21 появляется сигнал,пропорциональный разности между средней мощностью потерь вентиля 3 отсреднеарифметического значения средних мощностей потерь вентилей- 3.С помощью интегратора 26 этот разностный сигнал непрерывно интегрируется, появляющийся в результате этогосигнал в компараторе 27 сравнивается с синусоидальным напряжением, Формируемым генератором 1/. При превьшении последнего над первым на выходекомпаратора 27 формируется сигнал,удерживающий ключ 7 в открытом состоянии, что позволяет импульсам управления из источника 4 беспрепятствен.но поступать к вентилю 3, создаваяпредпосылки к его отпчранию, В противном случае ключ 7 заперт, иимпульсы управления к вентилю 3 не поступают,ность регулирования длительности пропускания вентилем 3 импульсов токачастоты сети, питающей преобразователь, а значит, и средней мощностипотерь в нем, т.е. регулирования средней мощности вентилей 1 - 3 по отклонению этих мощностей от их среднеариФметического значения. В результатеработы блок-схемы устанавливается режим динамического равновесия, прикотором наименее нагруженный вентильпропускает импульсы тока на всем интервале работы группы вентилей 1 - 3,а два других - на меньших по длительности интервалах, причем таких, прикоторых обеспечивается равенствосредних мощностей потерь вентилей.Так как в компараторе 27 осуществляется сравнение относительно медленнаизменяющегося сигнала, поступающегос выхода интегратора 26, и синусбидального напряжения низкой частоты,то регулирование мощностей потерь вентилей реализуется за счет не включения наиболее нагруженных вентилейтолько на этапе нарастания и спадатока .низкой частоты. Это не приводитк увеличению значения максимальнойтемпературы полупроводниковой структуры вентилей, до которой структуранагревается обычно вблизи серединыинтервала протекания тока низкой частоты, и поэтому предлагаемый способимеет преимущества перед известным.,3 1522362пособу (фиг. 5 - 7) и при распредеении тока по предлагаемому способуфиг. 8 - О).Блок-схема содержит группу паралельных включений управляемых венти 5ей 1 - 3, источник 4 импульсов управления, следующих с частотой сети, питающей преобразователь, выход которого через управляемые ключи 5 - 7 подчены соответственно к управляющимходам вентилей 1 - 3. Устройствосодержит также: датчики 8 - 1 О напряения, датчики 11 - 13 тока соответственно вентилей 1 - 3; блоки 14 -6 перемножения, первые входы которых подключены соответственно к выходам датчиков 8 - 10 напряжения, авторые - к выходам датчиков 11 - 13тока; генератор 17 синусоидальногонапряжения, частота и фаза которогосовпадают с частотой и Фазой формируемого преобразователем тока низкойчастоты, выход которого подключен ктретьим входам Формирователей 18 -20 сигналов управления, выходы которых подключены к управляющим входамсоответственно ключей 5 - 7; сумматор21, входы которого через Фильтры 2224 низкой частоты подключены соответственно к выходам блоков 14 - 16 переключения, а выход подключен к вторым входам формирователей 18 - 20,первые входы последних подключены квыходам соответственно фильтров 22 -24. Каждый из формирователей, напри 35мер 20, содержит сумматор 25, прямойи инвертирующие входы которого являются одновременно первым и вторым входами формирователей 20, а выход че,рез интегратор 26 подключен к первомувходу компаратора 27, выход и второйвход которого являются одновременновыходом и третьим входом формирователя 20,Блок-схема работает следующим образом,На выходе датчьпсов 8 - 10 напряжения и датчиков 11 - 13 тока формируются сигналы, пропорциональные напряжению и току соответственно вен-,тилей 1 - 3, В блоках 14 - 16 перемножения они перемножаются, из появляющихся в результате этого сигналов вфильтрах 22 - 24 выделяются постоянные составляющие, которые пропорциональны среднему значению мощностейпотерь вентилей 1 - 3. Последние поступают на первые входы ФормироватеТем самым обеспечквается возмож5 15223Для количественной оценки эффекта, получаемого в результате применения предлагаемого способа, на математической модели проанализированы режимы работы группы вентилей 1 - 3 при ес 5 тественном распределении тока, при реализации известного и предлагаемого способов. При анализе в качестве вентилей использовались тиристоры таблеточной конструкции типа Т 253 1000 с типовым охладителем типа ОА при естественном охлаждении. Амплитуды огибающих низкой частоты (0,5 Гц) импульсов тока вентилей 1 3 промышленной частоты (50 Гц) были принятысоответственно 1800, 1440, 1290 А. Моделировался квазиустановившийся электромагнитный и тепловой режимы работы вентилей. 20На фиг. 2 - 1 О кривые 28, 34, 40- импульсы тока вентиля 1, кривые 30, 36 и 42 - вентиля 2, кривые 32, 38 и 44 - вентиля 3; кривые 29, 35 и 41 мгновенная температура перегрева по лупроводниковой структуры вентиля 1, кривые 31, 37 и 43 - вентиля 2, кри- вые 33, 39 и 45 - вентиля 3. Анализ кривых на фиг. 2 - 10 поэ воляет сделать следующие выводы,Применение известного способа позволяет при выравнивании температур снизить температуру структуры наиболее нагретого тиристора с 92,5 (кривая 29) до 85,9 С (кривая 35), Большего достичь нельзя, так как из-за не включения вентиля 2 в момент времени 0,5 с (кривая 36) существенно возросла амплитуда тока вентиля 1 40 (кривая 34), что в свою очередь привело к резкому увеличению амплитуды температуры промышленной частоты, а значит, и ее суммарного значения.Применение предлагаемого способа 45 позволяет снизить температуру структуры наиболее нагретого тиристора до 78,5 С, так как на интервале 0,2 - 0,8 с в зоне больших амплитуд токов вентилей все они работают, что не приводит к значительным колебаниям 62 6мгновенной температуры. Таким образом, по сравнению с известным снижается температура структуры наиболеенагретого вентиля на 7,4 С. При этомукаэанный эффект будет возрастать сповышением интенсивности охлаждени;вентилей, например при переходе отестественного (настоящий пример) кпринудительному воздушному либо водяному охлаждению,Применение предлагаемого способав итоге приводит к увеличению срокаслужбы преобразователя либо позволяет уменьшить необходимое число параллельно включенных вентилей в нем,Формула изобретения Способ распределения тока в группе параллельно включенных вентилей статического преобразователя, заключающийся в том, что измеряют средние эа заданный период мощности потерь всех вентилей, осуществляют подачу импульсов управления на каждый вентиль на каждом заданном периоде сериями, разделенными паузами, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения максимальных температур полупроводниковых структур вентилей при их выравнивании в случае работы преобразователя в режиме непосредственного преобразования переменного тока частоты сети, питающей преобразователь, в переменный ток более низкой частоты, в качестве заданного принимают период, соответствующий низкой частоте выходного напряжения преобразователя, число пауз на каждом периоде принимают равным двум, начало первой паузы и конец второй. совмещают соответственно с началом и концом интервала протекания через группу вентилей серии импульсов тока частоты сети, длительности же пауз устанавливают пропорционапьными интегралу отклонения средней мощности потерь этого вентиля от сред" неарифметического значения средних мощностей потерь всех вентилей.977/5 Госуд но зобретениям и открытиям при Раушская наб д. 4/5 роиэводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород,гарина, 1 О 1 Тираж 648 твенного комитета по 113035, Москва, Б-З