Устройство для управления трехфазным полумостовым или несимметричным мостовым тиристорным преобразователем

 

Сущность изобретения: через выпрямительные диоды If ,12,13 и дополнительные дйодь 8,9,10 выпрямленное сетевое напряжейиё пбступает на релаксационный генератор 1, постоянная времени заряда конденсатора 3 которого определяет углы включения силовых тиристоров 25, 26, 27. При срабатывании релаксационного генератора отпирается блокировочный тиристор 20, обеспечивающий формирование импульса управления вторичной обмотке одного its импульсных трансформаторов 14, 15, 16, и блокирующий релаксацибнный генератор до момента снижения напряжений на блокировочйом тиристоре до нулевого Значения, чтб обеспечивает симметрию импульсов управления силовыми тиристорами. 4 з.п. ф-лы; 13 ил. Л..:.. ;.-.- v;;:. .-.: :f--- ----- Ф N Ј 00 д ч ю о о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s Н 02 М 1/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ OATEHTHOE

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (21) 4691030/07 .:: . (57) Сущность изобретения: через выпрями(22) 17.05;89 .. тельные диодь1 1t, 12, 13 и дополнительные (46) 23.05.93. Бюл. Ь 19 диоды 8, S, 10 ЬЬ,прямленное сетевое напря(71) хозрасчетная внедренческаа организа- жейие fidciynaeT на релаксационный генеция "Поиск" .. ратор 1, постоянная времени заряда (72) К. Камалов ::.::- кбнденсатора 3 которого определяет углы (56) Тиристоры; технический справочник:.. включения силовых тиристоров 25, 26, 27.

Ilep. с англ. под ред. В,А, Лабунцова и др., При срабатывании релаксационного генеM., Энергия, 1971 t., рис, 9-38.: ратораотйирается блокировочныйтиристор

Авторское свидетельство СССР .. 20, обеспечивающий формирование имЬЬ 1777208, 1777209, 17l7210 по заявке Ь пульса управления на вторичной обмотке

4692688/GT, кл. Н 02 М 1/08, приоритет oi одного 11з импульсных трансформаторов 14, 16.05.89 r. -,; .. 15, 16, и блокйрующий релаксационный r(I(54) УСТРОЙСТВО дЛЙ УПРАВЛЕНИЯ ",, нератор до моментаснижения напряженил

ТРЕХФАЗНЫМ ПОЛУМОСТОВЫМ ИЛИ на блокировочйом тиристоре до нулевого

НЕСИММЕТРИЧНЫМ МОСТОВЫМ ТИФ: значения, что обеспечивает симметрию имСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ . пульсов управления силовыми тиристорами. 4 з.п. ф-лы, 13 ил.

1817209

Изобретение относится к устройству для управления преобразователем и может быть использовано в выпрямителях, выполненных по трехфазной полумостовой, несимметричной мостовой схемам и в инверторах ведомой сетью, выполненных по трехфазной полумостовой схеме.

Цель изобретения — повышение надежности работы и расширение функциональных возможностей.

На фиг. 1 представлена схема устройства для управления преобразователем, собранного по полумостовой или несимметрично мостовой схеме с диапазоном от 0 до 120 эл. градусов угла управления; на фиг, 2 — временные диаграммы напряжений на конденсаторах и блокировочном тиристоре фиг. 1; на фиг, 3 представлена схема с диапазоном угла управления от 0 до 120 эл. градусов с подключением схемы управления к первичной обмотке трехфазного трансформатора; на фиг. 4 представлена схема с диапазоном угла управления от 120 до 180 эл. градусов и схема для управления в режиме инвертора ведомой сетью с диапазоном угла опережения от

0 до 60 эл. градусов; на фиг. 5 — временные диаграммы напряжений на силовых тиристорах, конденСаторах, блокировочном тиристоре фиг. 4 в режиме инвертора ведомой сетью; на фиг. 6 — схема с диапазоном угла управления от 120 до 150 эл. градусов трехфазного полумостового выпрямителя с общим катодом силовых тиристоров; на фиг. 7 представлена схема с переключателем диапазона угла управления от 0 до 120 эл. градусов на диапазон от 120 до 180 эл. градусов или угла опережения от 0 до 60 эл. градусов; на фиг. 8 представлена схема с диапазоном угла управления от 0 до 120 эл. градусов силовых тиристоров с общим анодом; на фиг. 9- схема питания, управление которым производится от линейных напряжений; на фиг. 10 — схема с раздельным питанием релаксационного генератора и последовательных цепочек; на фиг. 11 — схема с соединением силовых тиристоров с общим катодом и питанием управления от OTOpM÷ной обмотки силового трансформатора в диапазоне угла управления от 60 до 180 эл. градусов или угла опережения от 0 до 120 эл. градусов; на фиг. 12 — схема с соединением силовых тиристоров с общим анодом и питанием управления от вторичной обмотки силового трансформатора в диапазоне угла управления от 60 до 180 эл, градусов или угла опережения от 0 до 120 эл. градусов.

На фиг. 13 — временные диаграммы на конденсаторах и блокировочном тиристоре для фиг. 6, 7, 8, 10, 11, 12.

Устройство (фиг. 1) содержит релаксационный генератор 1 на однопереходном транзисторе 2, состоящий из конденсатора

3, регулировочного резистора 4, резисторов баз 5, 6 и стабилитрона 7, подключенный положительной клеммой к общей точке ка"0 тодов трехфазного полумостового диодного выпрямителя 8 — 10, аноды которых подключены к катодам диодов 11-13 последовательных цепочек из импульсных трансформаторов 14-16 и конденсаторов

15 17-19, блокировочный тиристор 20, включенный параллельно релаксационному генератору 1, ограничительный резистор 21 и амплитудный ограничитель из RC-цепочки

22-23 или стабилизатор 24 и силовые тири20 сторы 25-27, соединенные по схеме с общим катодом, нагрузку 28.

Устройство работает следующим образом, Через диоды 11 и 8 положительное напряжение на фазе А(фиг, 1) заряжает кон25 денсатор 3 и через диод 11 конденсатор 17 .с момента времени tt до момента t2. В момент времени t2 при достижении напряжения на конденсаторе до U>M — напряжения отпирания однопереходного транзистора 2

30 прписходит разряд конденсатора 3 через эмиттерно-базовый переход и управляющий электрод блокировочного тиристора 20.

При этом отпирание блокировочного тиристора 20 образует контур для разряда, заря35 женного конденсатора 17, и формирует импульс управления во вторичной обмотке импульсного трансформатора 14 для силового тиристора 25 фазы А. Блокировочный тиристор 20 остается в открытом состоянии

40 до момента тз (фиг. 1, 2б), т.е. до тех пор,. пока конденсатор 23 не заряжается до напряжения мгновенного значения фазы А или за счет заряда конденсатора 23 ток через блокировочный тиристор 20 не уменьшит"5 ся до величины тока запирания. С момента

t4 начинается заряд конденсатора 3 фазой В по цепи: фаза В-12-9 — 4-3-21-22, 23, 24— нулевая точка трансформатора и конденсатора 18 по цепи: фаза В-12-15 — 18 — 21-22, 50 23, 24 — нулевая точка трансформатора. Заряд конденсатора 3 происходит до момента

t (фиг. 1, 2б) и при заряде конденсатора 3 происходит повторное отпирание блокировочного тиристора 20 и формирование им55 пульса управления в процессе разряда конденсатора 18 по цепи 18-15-9-20-18 для силового тиристора 26 фазы B. Блокировочный тиристор 20 остается открытым до момента времени toò,е. до уменьшения тока через блокироаочный тиристор 20 до вели1817209 чины тока эапирания. С момента ts до t7 мирует импульс управления вторичной обзаряженный конденсатор 23 разряжается мотки импульсного трансформатора 14 для чер и резистор 22. С момента t"q происходит отпирания силового тиристора 27 фазы В. процесс заряда конденсаторов 3, 19 и раз- Тиристор 27 остается открытым с момента ряд для формирования импульса управле- 5 г4 до тт(фиг. 5,6). Блокировочный тиристор ния для силового тиристора 27 фазы С.: 20 остается открытым до уменьшения велиПри этом в зависимости от величины . чины тока протекающегочерез него по церезистора 4 регулируетСя длительность.за- . пи 11-8-20-25-24, до значения тока ряда конденсатора 3 до напряжения отпи- удержания и к моменту врЕмейи те начинает рания U> для фиг. 1 диапазон управления 10 прикладываться к нему нарастающее наопределяется согласно, выражению О». пряжение фазы А через диод 10. Далее про» а « 120 эл. градуСов, так как Ь t= t2 ц- цесс йовторяется для фазы А.с отпиранием тв-t4= а при малых значенйях резистора 4 силового тиристора 28 фазы С. и быстром увеличении фаэного напряжения При всей идентичности схем управлесоставят до 30 р S, а угол управления 120 15 ния выпрямителем и инвертором ведомой эл. градусов определяется длительностью сетью разница заключается в том, что при заряда Ь t= 6,66 mS,ò.е, наступает момент, выпрямлении импульс управления, формикогда tz, тз, t4 сливаются в одно мгновение и руемый разрядом кондейсатора фазы А, посразу с момента разряда конденсаторов,3, дается на силовой тиристор фазы А, фазы В

1? происходит заряд конденсаторов 3, 18. 20 на силовой тиристор В, фазы С на силовой

На фиг. 4 показана схема управления тиристор С, а в инверторном режиме, имтрехфазным инвертором ведомой сетью, пульс упрацления, формируемый разрядом выполнейной по полумостовой схеме L1 на .. конденсатора фазы А;подается на силовой фиг. 5 времейные.диаграммы по этой схеме. - . тиристор фазы В, т.е. подается на силовой

Через диод 12 и резистор 4 в момент 25 тиристор, фаза которого отстает на 120 . времени t> положительное напряжение фа-: Вышеописанная схема управления Ин- ..: зы В еети подается на заряд конденсатора аертором ведомой сетью (фиг. 4) s отсутст3, который вмоментвременй1г придости-. вии в силовой схеме нагрузки в виде жении велйчины напряжения до вначения согласно включецного источника ЭДС,т.е.. отпирания однопереходного транзистора 2 30 при активной или реактивно-активной наразрядйым:током отпирает блокировочный груэке в трехфаэном полумостовом выпрятиристор 20. При отпирании блокировочно- ., мителе формирует угол управления со 120 го тиристора 20 происходит заряд конден- . до 150 эл.градусов(фиг, 6). Поданной схеме сатора 19, который заряжен до напряжения . заряд конденсатора 18 происходит фазой А, стабилизации стабилитрона 7 с момента, 35 а разряд конденсагора 18 формирует им-. .,времени с1дотг(фиг.5, ж). Импульсуправле- пульс управления силовым тиристором 28 ния со вторичной обмотки ймпульсного фаы С.зарядконденсатора19 происходит. трансформатора 16 подается на силовой ти- фазой В в дйайазоне угла управления от 0 ристор 26 фазы А. Тиристор 26 отпирается с . до 30 эл. градусов и разряд по цепи 19-16:..момента времени 12 до момента запцрания, 40 9-20-19 формирует импульс управления т.е, момента те(фиг. Br). Блокировочный tè-: для силового тиристора 26 в диапазоне от ристор 20 остается открытым до момента:: 150 до 180 зл. градусов положительной полуменьшения тока до значения тока удержа- уволны фазы А, Фазой С происходит заряд ния. что предотвращает повторный заояд конденсатора 17 в диапазоне угла управлеконденсаторов 19 и 3 во время приложения 45 ния 0-30 эл. градусов и при разряде по цепи положительного напряжения фазы В; С мо-, 17-14-8-20-17 формируется импульс уп мента 1 доте(фиг. 5,г) тиристору 26 прикла- равления для силового тиристора 27 в диад ывается обратное отри цател ь н ое пазоне 150-180 эл. градусов положительной

:напряжение. С момента тз (фиг, 5,а. 5,ж) полуволны фазы В. При установке s трехначинаетзаряжаться конденсатор 3 по цепи 50 фазнам полумостовом выпрямителе в цепь

8-.4-3-24-25 за счет положительного на- вторичных обмоток импульсных трансфорпряжения фазы С, При достижении напря- маторов схемы управления переключателя жения на конденсаторе 3 величины 29 (фиг. 7) для переключения импульсов уп. Отпирания однопереходного транзистора 2 равления с силовых тиристоров А на С, В на в момент времени т4 происходит отпирание 55 А, С на В позволит управлять силовыми титиристора 20, за счет чего происходит раз- ристорами в диапазоне от 0 до 150 эл. граряд заряженного конденсатора 17, заряд дусов,т.е. во всем диапазоне с пределом которого происходил с момента сз до 14 че- регулирования выпрямленному напряжерез диод 11. Разряд конденсатора 17 фор- we от О до 100),т.е. в два этапа с переключением от О до 25$ и от 25 до 100 g,, 1ulI209

В трехфазном несимметрично- лосто- . з-t7) формирования импульса управления вом выпрямителе (фиг. 7) с переключателем для силового тиристора 25 фазы А, позволя29 вышеописанная схема управления по- етподачуимпульсауправления вдиапазоне зволит расширить угол управления от О до угла. управления 60 а 180 эл, градусов

180эл, градусовт.е, фаза А вдиапазонеугла 5 или в режиме инвертора ведомой сетью со управления О-60эл. градусовзаряжаеткон- схемой силовых тиристоров с общим денсатор17сформированиемимпульсауп- катодом в диапазоне угла опереравления для отпирания силового жения от 0 а 120эл, градусовт.е. тиристора 26 фазы С в пределах от 120 до От тз до т7, Далее обратной полуволной фазы

180 эл, градусов угла управления во втором 10 А-(/д с момента времени ст заряжаются конположении переключателя 29. Далее кон- денсаторы 3 и 18 и импульс управления, денсаторы 19 фазы В формирует импульс сформированный при разряде конденсатодля силового тиристора 25 фазы А и 18 фазы ра 18 через ймпульсный трансформатор 15, Сформируетимпульс для силовоготиристо- подается силовому тиристору 26, подклюра 27 фазй.B в диапазоне от 150 до 210 эл. 15 ченного анодом к положительной полуволне градусов или от 120 до 180 эл, градусов угла фазы В, Диайазон подачи импульса управуправленйя, На фиг. 8 показана схема уп- ления определяется диапазоном Ь t= ti<-с7 равления.йреобразователем, собранного пд фазы — ОА (фиг. 13д) и ойределяет дйапазон схеме трехфазного мостового несимметрйч- угла управления 60 - а. 180 эл, градусов ного или полумостового выпрямителя с об- 20 и угла опережения 9 « ð < 120 эл. градусов щим анодом силовых тиристоров.: для силового тиристора 26. Процесс формиВ данной схеме {фиг. 8) общая плюсовая рования импульса управления для силовбго клбмма релаксационного генератора 1 и тиристора 27 фазы C аналогичен предыдублокировочного тиристора 20 соединена с и им фазам и конденсаторы 3, 19 заряжают- . об1цей точкой трех последовательных цепо- 25 ся в:диапазоне Л: t от tip-t

8-10 соединены с точкой сбединения ано- анодом и подключенного анодами дйодов дов диодов 11-13 и первичйых обйотЬк им- последовательййх цепочек к фаээм вторичпульсныхтрансформаторов14-16, йрй этом ной обмотки силового трансформатора:для. катоды диодов l1-13 падкл1очены к катодам, формирования импульса управления в диасиловыхтйрйсторов 22-24.. 5 пазоне 60 а 5 180 эл; градусов и угла

На фйг. 11 представлен преобразова- опережения 0 P 120 эл. градусов. В тель с общим катодом силовьи тирйсто ров данной схеме заряд и разряд конденсаторов со схемой управления, подключенной к вто- 3, 17, 18, 19 происходит в диапазоне (фиг. ричной обмотке силового трансформатора, . 13б; в, г) Л t=tz-с = tg-tg=t 1о-то положительс подключением к фазам катодов диодов 40 ной полуволной фазных напряжений, сфор последовательных цепочек для Формирова- .мированный импульс управления, подается ний импульса управления ц диапазоне -, насиловыетиристоры26-28;подключенные

60 а 180 эл, градусов или в Реж»е катодами к фазам:с отрицательными потенинвертора ведомой сетью с диапазоном уг циалами в момен г подачй импульса управла опере>кения от Одо 120 эл. градусов. 45 ления т.е. импульсы управления, Например, C момента времени з (фиг, сформированные положительной полувол13 е, ж) происходит заряд конденсаторов 3 ной фазы А подается в диапазоне Ь t= t2-т1 и 17 по цепи: (нулевая точка трансформато- силовому тиристору 28 фазы В, положительра-22,23-21-4-3-8-11 — фаза С и) нулевая ной полуволной фазы В в диапазоне Ь точка трансформатора — 22, 23-21-4-3 — 8- 50- t=tg-ts подается силовому тиристору 27 фа=

11- фаза С и нулевая точка трансформатора зы С и положительной полуволной фазы С в — 22:, 23-21-17-14-11 — фаза С. При этом диапазоне Ь t= tip-t9 подается силовому заряд конденсаторов происходит обратной тиристору 26 фазы А; полуволной(фазы С вЂ” Uc. Разряд конден- Такимобразом,подключаясхемууправсаторов 3, 17 происходит в момент времени 55 ления к преобразователю Различными варит и сформированный импульс управления антами возможны переключения диапазона импульсным трансформатором 14 подается углауправления 0 а < 120и 60 а K 180 силовому тиристору 25, подключенного K эл. градусов в Режиме выпрямления и от фазе А; Диапазон Ьт (с момента времени 0 Sp + 120 эл. градусов угла опереже1817209 ния в режиме инвертора ведомой сетью при ной сети, причем первые выводы вторичных различных-схемах подключения силовых ти- обмоток импульсных трансформаторов соеристоров. динены с управляющими электродами cootПри подключении схемы управления к ветствующих тиристоров преобразователя, линейным напряжениям в зависимости от 5 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью схемы силовых.тиристоров возможны до- повышения надежность работы и расаире. полнительные диапазоны формирования нияфункциональныхвазможностей,введен импульсов управления с опережением или амплитудный orраничитель и блокировоч отставанием углауправления на ЗОэл. гра- - - ный тиристор, анод, управляющий электрод дусов по сравнению с предыдущими режи- 10 и катод которого соединены соответствекно мами и схемами управления. с положительным вы6одом йитания, выходом и отрицательным выводом пи1аниа ÐeФ о р м у л а и з о б р е т е н и я, . лаксацианного генератора, отрицательный

1. Устройство для управления трехфаз- вывод.,питания которого предназначен для ным полумоставым или несимметричным 15 подключения к нейтрали трехфазной сети . мостовым тиристарным преобразователем,: через последавательйо соеди«енные резисодержащее резистор, ограничитель напря- стор и амплитудный ограничитель, а вторые жения, включенный между отрицательным выводы- Вторичных обмоток импульсных

:: и положительным выводами питания релак- трансформаторов соединены с катодами со-сационного генератора, выполненного «а ЯО ответствующих.тиристоров преабразовате-: однапереходном транзисторе. и три кан- - ля. денсатора, включенных последовательно с 2. Устройство по й. 1, о тл и ч а ю щеепервйчными обмотками соответствующих с я тем, что амплитудный ограничитель вытрех импульсных трансформаторов между полнен е ниде параллель«ой RC-цепи, :,анодами соответствующих трех выпрямй- 25 3, Устройство по п.1, oтлича ю ще.етельных диодов и атрицательнйм выводом с-я тем. чта амплитудный ограничитель вы. йитания релаксационнаго генератора, rlo- ..,п6лкен в виде стабилитрона. ложйтельный вывод питания которого сое- 4; Устройство lio пп, l-З, а тл и ч а юдинен с катодами выпрямйтельных диодов, щ е е с я тем, что аЙады дополнительных аноды которых саединены.с катодами сост- 30 диодов пред«азначены для подключенйя к аетстеующих трех-дополнительных диодор, фазам трехфазной сети. отстающим нв 120 .анадй которых предназначены для подклЬ-.. от фаз. подключенных к соответствующим чения к соответствующим фазам трехфаз- тиристорам преобразователя, 1817209

1817209

1817209

1817209

1817209

1817209

Редактор

Заказ 1729 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного коми1ета М изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

0g

ld /20

I n- ц

Составитель К.Кайдалов

Техред М,Моргентал Корректор Л.Обручар