Способ управления двухконтурным узлом принудительной коммутации автономного инвертора напряжения

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ЦИАЛИСТИЧЕСНИХ СПУБЛИН 0 И 9) . И М /08 5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21 (22 и, про- ологи- электроо СССР1985, СССР1985. СССР 1982. УХКОНТУРНЬМ УТАЦИИ АВТО- НИЯ ЛЕНИЯ НОЙ К НАПР.(54) СПОСОБ УПРА УЗЛОМ ПРИНУДИТЕЛЬ НОМНОГО ИНВЕРТОР (57) Изобретение технике и предна вания в автономнь жения электровод тносится к электроачено для использомйторах напря енного тока х инве ов пере тся к электро-,использовано Изобрехинке и ние отно ожет быт в автономных инверто электровозов перемен х напряжения го тока, полуфазной контакт чаюЩих питание от одной сети. Целью изобр ся повы явл ения раб ты коммутируюках нагрузки,оду. адежност шени ристоро х к хол щихбл ом Н г. пок формир а диа мм, ясн ния о и гл мых уль ГОСУДАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Научно-исследовательскектно в конструкторск и техческий институт комплектногпривода(56) Авторское свидетельствХ 173498, кл. Н 02 М 1/08Авторское свидетельствоЬ 1302406, кл. Н 02 М /08,Авторское свидетельство11 985921, кл. Н 02 М 1/08,получающих питание от однофазной кон-. тактной сети. Целью изобретения является повышение надежности работь 1 коммутирующих тиристоров при токах нагрузки, близких к холостому току. Способ управления двухконтурным узлом принудительной коммутации состоит в том, что в заданный момент коммутации формируют и подают импульс управления на коммутирующие тиристоры первого по очередности перезаряда коммутирующего контура, с задержкой , длительностью 2/3 полуперпода коммутационного процесса формируют и пода - ют импульс управления на коммутирующие тиристоры второго по очередности перезаряда контура. формирование и подача импульсов управления на первые и вторые зарядные тиристоры поочередно с задержкой на время восстановления коммутирующих свойств коммутирующих тиристоров позвогяет повысить надежность их работы. 5 ил. лагаемому способу управления; на р фиг. 2 - структура блока системы угравления устройства принудительнойкоммутации (УПК), позволяющая реализовать предлагаемый способ управления; на фиг. 3 - структура силовых цепей устройства для реализации предлагаемого способа управления; на фиг, 4 - диаграммы токов и напряжений, поясняющие электромагнитные процессы при управлении УПК; на фиг,5 - диаграмма импульсов управления, пояющая работу устройства управлеузлом принудительной коммутации.Устройство (Фиг, 3) со ляси прсд -лагяемому способу управления состоитиз антоцомцого ицверторя цапряжеция(АИ 1) 1, выполцеццого в виде источника 2 питания, трехфазцых главных,обратных, распределительцых тирцсторцых мостов 3-20 (цифрами 3, 4, 9, 10,5, 16 обозцачецы главные тиристоры,цифрами 7, 8, 13, 14, 19, 20 - обрат Оцые тиристоры и цифрами 5, б, 11, 12,17, 18 - ряспределительцые тиристоры), подсоедицеццых соотнетстзующимивыводами к шипам источника 2 питацияи к выводам трехфазцой нагрузки 21 в 1523, коммутирующих диодов 24, 25,подсоединенных к шинам источника 2питяция и УПК, выполцешаго в нидедополнительного источника 26 цитация,,пиодов 27, 28 стези, подсоединенных 20к доцолцительцому источгику 26 пита -шя и к выводам коммутцруощцх тиристоров 29, 30, зярядцьх тцристоров31, 32, подсоединенных к источнику26 питания, коммутирующих тиристоров 2533, 34, цодсоедццеьшых к диодам 27,28 связи, двух коммутирующих ЬС-цепей 35-38, цодсоедтшеццых к выводамкоммутирутощих тиристорон 29 и 30 и;,аобмоток 46, 47 коммутирующего трансФорматора, цодсоедшевцых через разрядные диоды 48, 49 к выводам диодов27, 28 связи и распределительных тиристоров 5, 6, 11, 12, 17, 18; возврятцых диодов 50-53, подсоедицеццых 45к вторичной обмотке коммутирующеготряцсформатора 54 и к выводам диодов27, 28, блока 55 системы управления,цодсоедицеццого входами к источникузадающего напряжения ц и выходамик выводам управления тиристоров,Блок 55 системы управления (фиг, 2)состоит из регулятора 56 частоты,подсоединенного в двух каналах кусилителям-формирователям 57 импульсов, одцовибраторов 58-61, подсоедицеццых к выходя, 57, усилителей-Формироватезе 62-65, подсоедицешых квыходам одцовибраторов 58-61 и в каждом канале уп 1)анхеция к электро дам управления тиристоров 29, 33, 40 в 31 43 34 в ЗОф 39 ь 32 э 42Устройство согласно предлагаемому способу. работает следующим образом.В момецт времени 1 (см. Фиг. 1) формируют импульс управления (1) коммутирующими тиристорами первой 1.,С- цени, н момент времени 2 формируют сдвинутый во времени импульс 11 управлеция коммутирующими тиристорами второй ЬС-цепи, н момент времени 3 формируют импульс управления 111 ограничительными тиристорами, по длительности равный половине полупериода собствеццой частоты колебательного контура, образованного ЬС-цепями, в момецт времени 4 формируют со сдвигом во времени импульс 1 Ч для включения первого зарядного тиристора и со сдвигом во времени, равным 4-5, Формируют н момент времени 5 импульс управления Ч для включения второго зарядного тиристора. В очередном моменте коммутации формируют ту же последовательцость импульсов (ицтервал времени 6-10), цо при этом меняот очередность следования импульсов 1 и 11.Предположим, что в исходном состоянии коммутирующие коцдецсаторы 35 и 37 заряжены полярностью цапряжеция, указанной на Фиг, 3 и 4, до цапряжения источника 26 питания и на интервале времени 0-1 включены тиристары 3, 15, 1 О преобразователя 1. В момент времени 1 выключают ти - ристор 15 преобразователя 1, для чего включают распределительный тиристор 17 и коммутирующий тиристор 29, При этом коцдецсатор 35 первой ЬС- цепи перезаряжается по контуру 35, Зб, 41, 17, 15, 24, 29 вытесняется ток нагрузки из тиристора 15. В момент выкгючеция 15 ток нагрузки замькается по цепи 2, 24, 29, 35, 36, 41, 17, 23, 22, 10, 2, а избыточный ток перезаряда конденсатора 35 замыкается по цепи: 35, 36, 41, 48, 29, 35, в результате чего к выключенному тиристору 5 прикладывается обратное напряжение первичной обмотки коммутирующего трансформатора 46, равное по величине напряжению, необходимому для восстановления вецтильных свойств, выключяемых тиристоров преобразователя 1.10 ку разрядный диод 48 открыт, к выклю 20 В момент времени 2 включается коммутирующий тиристор 33 и ток нагрузки переводится из первой ЬС-цепи 35, 36 во вторую ЬС-цепь 37, 38, При этом избыточный ток перезаряда конденсатора 37 замыкается по цепи: 37, 38, 46, 48, 33. Б момент времени 21 согласно фиг. 4 конденсатор первой ЬС-цепи заканчивает переэаряд и тиристор 29 выключается током обратного восстановления по цепи: + 35,29, 48 46, 41, 36, 35. При этом согласно фиг, 4, поскольченному тиристору 29 прикладываетсяобратное напряжение перезарядившегося конденсатора 35. Коммутирующий конденсатор теряет часть первоначальнозапасенной энергии, вследствие чегопо окончании переэаряда напряжение на нем меньше на величину ЛБ, равную-У/гаБ ,(1 - е ) меньше исходного напряжения (см. фиг. 4 а) . В момент времени 3.1 избыточный ток перезаряда конденсатора 37 становится равен току Йагруэки, вследствие чего разрядный диод 48 выключается и к коммутирующему тиристору 29 первой по очередности перезаряда ЬС-цепи прикладывается прямое напряжение, равное Л 11, по цепи: 26, 27, 29 35, 36, 47, 49, 28, 26 (см, фиг. 4 5 ), При этом на интервале времени 3.1-3.2 конденсатор 37 дозаряжается спадающим током нагрузки и в случае, если напряжение на нем достигнет напряжения источника 26, так как в момент времени 3 (см. фиг. 1) на ограничительный тиристор 40 подан импульс управления, кбммутирующий тиристор выключится и ток нагрузки замкнется по цепи: 2, 24, 27,26, 40, 38, 17, 23, 22, 10, 2. Напряжение на коммутируюшем конденсаторе 37 ограничится на уровне источника 26 питания (см. фиг. 3 о ),вследствие чего к коммутирующему тиристору 33 второй ЬС-цепи приложитсяобратное напряжение, приблизительноравное нулю,Таким образом, существенно ухудшаются условия восстановления вентиль-.ных свойств коммутирующих тиристороввторой ЬС-цепи, Если входное напряжение инвертора Бг, меньше, чем напряжение источника Бг, в момент равенства избыточного тока перезарядакоммутирующего конденсатора току нагрузки выключаются коммутирующие 30 35 40 45 50 55 диоды 24 и 25, вследствие чего ток нагрузки сразу спадает (на фиг. 4 ь показан пунктирной линией) и конденсатор 37 беэ включения ограничительных тиристоров дозаряжается до напряжения, приблизительно равного Бс . Таким образом, возможны токисонагрузки (в режиме, близком к холостому ходу), когда напряжение на коммутирующем конденсаторе меньше, чем напряжение источника 26 питания (см, фиг. 4 а кривую У, показанную пунктирной линией), вследствие чего разрядный диод 48 выключится, из-за чего отсутствует цепь для выключения тиристора 33.Согласно предлагаемому способу (см. фиг. 1) для более надежного выключения коммутирующих тирпстс ров второй по очередности переэаряда ЬС-цепи в момент времени 4 подают жпульс управления на зарядный тиристор первой ЬС-цепи, те. на тиристор 31 (см, фиг. 3). При этом поскольку ПП па величину, равную 1 Б, возникает контур для выключения тиристора 33: 37, 33, 27, 31, 35, 36, 41, 38, вследствие чего к тиристору 33 прикладывается обратное на - пряжение, равное разности напряжений коммутирующих конденсаторов (см.фиг. 4 5, кривая П, ), С интервалом времени 4-5, равным времени восстановления вертикальных свойств коммутирующих тиристоров, на второй зарядный тиристор (согласно предлагаемому способу, см. фиг. 11 первой по очередности перезаряда ЬС-цепи (35, 36) подается импульс управления (т.е. на тиристор 43), вследствие чего конценсатор 35 заряжается по цепи: 26, 31, 35, 36, 45, 43, 26.Поскольку в цепь зарядных тиристоров 42, 43 включены тиристоры 44, 45, конденсатор первой ЬС-цепи 35 заряжается до напряжения, незначительно превышающего напряжение источника 26 питания (см, кривую 1 з, фиг, 4 а). При очередной коммутации тиристоров преобразователя 1 чередованием импульсов управления 1 и 11 меняется очередность перезаряда ЬС- цепей.Нужно отметить, что в режиме холостого хода напряжение на коммутирующем конденсаторе второй ЬС-цепи всегда больше, чем на конденсаторе первой ЬС-цепи, вследствие чеговключение зарядных тиристоров со сдвигом более надежно позволяет восстанавливать вентильные свойствакоммутирующих тиристоровБлок 55 работает следующим образом,На вход регулятора 56 частотыподается сигнал задания выходнойчастоты преобразователя. С выходарегулятора 56 последовательностьсдвинутых во времени прямоугольныхимпульсов, равны по длительностиполупериоду выходного напряженияЛИ 11, поступает на вход распределителя импульсов в первом и втором каналах управления, По задним Фронтамупомянутых импульсов (см. Фиг. 5)усилители-формирователи 57 Формируютимпульсы, поступающие на включениекоммутирующих тиристоров первых поочередности перезаряда 1,С-цепей, нозадним фронтам импульсов +Уд, +3,+13 с, -13,д, -11, -Б с одновибраторы58-61 Формируют импульсы управления,равные по длительности интерваламвремени 1-2, 1-3, 1-4, 1-5.По задним Фронтам импульсов управления, сформированных одновибраторами, усилители-Формирователи 6265 согласно диаграмме Фиг. 5 Формируют импульсы управления определеннсй длительности, необходимые длявключения тиристоров УПК согласнопредлагаемому способу.35Таким образом, при всех режимах работы УПК управление по предлагаемому способу позволяет надежно восстанавливать вентильные свойства коммутирующих тиристоров.формула и э обретенияСпособ управления двухконтурным узлом принудительной коммутации автономного инвертора напряжения, выполненным в виде цепочки, состоящей из двух последовательно соединенных через разделительный диод 1,С-цепей, Подсоединенных своими выводами в диагональ тиристорного моста, подключенного через разделительные диоды к отдельному источнику зарядного напряжения четырех зарядных и двух ограничительных тиристоров, подключенных к упомянутому источнику и к выводам 1,С-цепей, заключающийся в том, что в каждом полупериоде выходного напряжения автономного инвертора задают моменты коммутации, в зти моменты формируют и подают импульсы управления на соответствующие коммутирующие тиристоры первого по очесредности переэаряда контура, с задержкой длительностью две третьих полупериода коммутационного процесса Формируют и годают импульсы управления на соответствующие коммутирующие тиристоры второго по очередности перезаряда контура, с задержкой не менее полупериода коммутационного процесса формируют и подают импульс управления на ограничительный тиристор второго по очередности пере- заряда контура, с задержкой от момента включения второго контура длиТельностью, превышающей полупериод коммутационного процесса, формируют и подают импульсы управления на соответствующие первые зарядные тиристоры и в очередной момент коммутации меняют очередность перезаряда контуров, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности работы коммутирующих тиристоров при токах нагрузки, близких к холостому ходу, с задержкой, равной по длительности времени восстановления вентильных свойств коммутирующих тиристоров, Формируют и подают импульсы управления на соответствующие вторые зарядные тирйсторы, причем длительность импульсов управления первыми зарядными тиристорами превышает укаэанный интервал задержки на включение вторых зарядных тиристоровсивь оков ончакова 47 каз 2553/52 Хир одписное а по изобретениям и открытиям при ГК Ж, Раушская наб., д, 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 аа11 . ЧНИИПИ Государственного комит 113035, Москв