SU1328904A1 - Three-rhase controllable ac-to-dc voltage converter - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и предназначено дл  использовани  в зависимых преобразовател х (выпр мител х и ведомых сетью инверторов) с улучшенными энергетическими и динамическими показател ми , в частности дл  электроприводов посто нного тока. Цель изобретени  - упрощение и повышение надежности . Устройство обеспечивает генерирование реактивной мощности в питающую сеть за счет включени  вентилей основного моста 1 с опережением относительно моментов естественной коммутации. В случае возникновени  аварийной ситуации необходимо быстро отключить цепь нагрузки от питающей сети, дл  чего достаточно включить тиристоры 4, 5, 18, 19. В результате конденсатор. 22 подключаетс  к выходным выводам и ток нагрузки начинает плавно переходить из фаз питающей сети, в конденсатор. После его разр да ток нагрузки протекает в нулевом контуре через тиристоры 4, 5 и параллельные цепочки из тиристора 19, диода 20 и тиристора 18, диода 21. 1 3.п. ф-лы. 3 ил. (Л / о The invention relates to a converter technique and is intended for use in dependent converters (rectifiers and network-driven inverters) with improved energy and dynamic performance, in particular for DC electric drives. The purpose of the invention is to simplify and increase reliability. The device generates reactive power into the supply network by switching on the valves of the main bridge 1, with respect to the moments of natural switching. In the event of an emergency, it is necessary to quickly disconnect the load circuit from the mains, for which it is sufficient to turn on the thyristors 4, 5, 18, 19. As a result, the capacitor. 22 is connected to the output terminals and the load current begins to flow smoothly from the phases of the supply network to the capacitor. After its discharge, the load current flows in the zero circuit through the thyristors 4, 5 and parallel chains from the thyristor 19, diode 20 and thyristor 18, diode 21. 1 3.p. f-ly. 3 il. (L / o

Description

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и предназначено дл  использовани  в зависимых преобразовател х (выпр мител х и ведо- мьк сетью инверторов ) с у:}7чшенными энергетическими и динамическими показател ми , в частности дл  электроприводов посто нного тока.The invention relates to a converter technique and is intended for use in dependent converters (rectifiers and buckets by an inverter network) with:} 7 energy and dynamic indicators, in particular, for DC electric drives.

Цель изобретени  - упрощение и повьшение надежности.The purpose of the invention is to simplify and increase reliability.

На фиг.1 представлена электрическа  схема предлагаемого устройства; на фиг,2 - диаграммы, по сн ющие его работу; на фиг.З реверсивный вариант преобразовател .Figure 1 shows the electrical circuit of the device proposed; FIG. 2 shows diagrams explaining his work; FIG. 3 is a reverse version of the converter.

15 Необходимо принудительно (с опережением относительно момента естественной коммутации) перевести ток HSir - рузки с фазы А на фазу В, т.е. выключить тиристор 6 и включить тиристор 7. Дл  зтого в момент времени t, опережающий соответствующий тиристорам 6 и 7 момент естественной коммутации на величину (где е - опережающий угол регулировани , и 2015 It is necessary to force (with respect to the moment of natural commutation) to transfer the current HSir - control lines from phase A to phase B, i.e. turn off thyristor 6 and turn on thyristor 7. For the sake of time t, which is ahead of the moment of natural switching corresponding to thyristors 6 and 7 by the value of (where e is the leading angle of control, and 20

Устройство (фиг.1) содержит основной и коммутирующий трехфазные тиристорные мосты 1 и 2, подключенные к трехфазной сети переменного тока, однофазный вентильный мост 3, выводы посто нного тока которого подключены к разноименным выводам посто нного тока коммутирующего моста 2-25 кругова  частота питающей сети), вклю непосредственно и к одноименным вы- чают тиристоры 4, 16, 18 и 19. В реводам посто нного тока основного моста 1-е помощью коммутирующих тиристоров 4 и 5, причем катод коммутирующего тиристора 4 соединен с положительным выводом посто нного тока основного моста 1, а анод коммутирующего тиристора 5 соединен с отрицательным вьгеодом посто нного тока основного моста 1. Основной мост 1 собран на тиристорах .6-11, коммутирующий мост 2 - на тиристорах 12-17. Однофазный мост 3 содержит два на- крестлежащих двухоперационньпс ве.нти- л  18 и 19 и два диода 20 и 21. В диагональ переменного тока однофазного моста 3 включен конденсатор 22. В качестве двухоперационных венти- дей 18 и 19 могут быть использованы либо двухоперационные тиристоры, либо однооперационные тиристоры, снабженные устройствами принудительного запирани . В реверсивном варианте преобразовател  (фиг.З) в качестве второго основного моста 23 используетс  такой же трехфазный тиристорный мост, . что и первый основной мост 1. Основные мосты 1 и.23 включены встре но-параллельно. Выводы посто нного тока однофазного моста 3 подключены к одноименным выводам посто нного тока второго основного моста 23 с помощью коммутируюощх тиристоров 24 и 25.The device (Fig. 1) contains a main and switching three-phase thyristor bridges 1 and 2 connected to a three-phase AC network, a single-phase valve bridge 3, the DC terminals of which are connected to the opposite DC terminals of the switching bridge 2-25 circular frequency of the power supply network ), thyristors 4, 16, 18, and 19 are directly connected to the ones with the same name. In the direct current drives of the main bridge, the 1st one is switched on by switching thyristors 4 and 5, and the cathode of the switching thyristor 4 is connected to the positive terminal of the constant Nogo current primary axle 1 and the anode of the switching thyristor 5 is connected to the negative d.c. vgeodom main axle 1. The main bridge 1 is assembled on the thyristors .6-11, switching bridge 2 - thyristors 12-17. Single-phase bridge 3 contains two opposite two-way circuits 18 and 19 and two diodes 20 and 21. The capacitor 22 is included in the AC diagonal of the single-phase bridge 3. As two-operation ventilators 18 and 19, either two-operation thyristors can be used , or single-operation thyristors equipped with forced locking devices. In the reverse version of the converter (Fig. 3), the same three-phase thyristor bridge is used as the second main bridge 23. as the first main bridge 1. The main bridges 1 and 23 are switched on parallel-parallel. The DC terminals of the single-phase bridge 3 are connected to the DC terminals of the same name of the second main bridge 23 by means of the switching thyristors 24 and 25.

На фиг, 1-3 обозначени :In FIGS. 1-3, the symbols:

А, В, С - фазы /питающей сети;A, B, C - phase / mains;

Ъ B

if - токи соответствующих фаз;if - currents of the corresponding phases;

1 - сглаженный ток нагрузки; i1 - smoothed load current; i

ток конденсатора 22; D - напр жение на конденсаторе 22; U - выходное напр жение преобразовател .capacitor current 22; D is the voltage across the capacitor 22; U is the output voltage of the converter.

Устройство позвол ет генерироватьThe device allows you to generate

реактивную мощность в питающую сеть за счет опережа.ющего включени  вентилей и работает следующим образом. Пусть первоначально провод т тиристоры 6 и 11 основного моста 1.reactive power to the supply network due to the delayed switching on of the valves and works as follows. Let the thyristors 6 and 11 of the main bridge 1 initially conduct.

Необходимо принудительно (с опережением относительно момента естественной коммутации) перевести ток HSir - рузки с фазы А на фазу В, т.е. выключить тиристор 6 и включить тиристор 7. Дл  зтого в момент времени t, опережающий соответствующий тиристорам 6 и 7 момент естественной коммутации на величину (где е - опережающий угол регулировани , и It is necessary to force (with advance as regards the moment of natural commutation) to transfer the current HSir - short circuits from phase A to phase B, i.e. turn off thyristor 6 and turn on thyristor 7. For the sake of time t, which is ahead of the moment of natural commutation corresponding to thyristors 6 and 7 by the value of (where e is the leading angle of control, and

кругова  частота питающей сети), вклю чают тиристоры 4, 16, 18 и 19. В результате напр жение конденсатора 22 складываетс  с напр жением вступающей в работу фазы В. Начальное нап30 р жение на конденсаторе 22 выбираетс  несколько выше разности фазных напр жений. Устройство зар да конденсатора 22 необходимо только дл  первоначального зар да этого конден-jg сатора. В качестве такого устройства может быть -использован, например, маломощный сетевой выпр1 митель. Под действием напр жени  на конденсаторе 22 ток нагрузки Id начинает плавноthe circular frequency of the supply network), includes thyristors 4, 16, 18 and 19. As a result, the voltage of the capacitor 22 is added to the voltage of the operating phase B. The initial voltage on the capacitor 22 is chosen slightly higher than the difference of the phase voltages. The device for charging the capacitor 22 is necessary only for the initial charge of this condenser jg. As such a device, a low-power network rectifier can be used, for example. Under the action of the voltage on the capacitor 22, the load current Id starts smoothly

40 переходить из фазы А в фазу В. Плав- ньй переход тока нагрузки обусловлен наличием в фазах питающей сети сопротивлений индуктивного характера (индуктивности линии, рассе ни  обмоток40 to move from phase A to phase B. The smooth transition of the load current is due to the presence of inductive resistance in the supply mains phases (line inductance, scattering of windings

45 сетевого питающего трансформатора, защитные токоограьшчивающие дрос- и т.д.). Если бы в фазах сети отсутствовали эти индук тивности, то ток нагрузки мгновенно переходил бы45 mains supply transformer, protective current-breaking droplets, etc.). If these inductances were absent in the network phases, then the load current would instantly go over

50 из одной фазы в другую. В момент времени t ток нагрузки I , полностью переходит в фазу В, Начина  с этого момента проводивший ранее тиристор 6 попадает под обратное напр жение и восстанавливает свои вентильные свойства . Длительность интервала выбираетс  достаточной дл  восстановлени  его вентильных свойств. Поскольку на интервалах tg-t и tq.50 from one phase to another. At the moment of time t, the load current I, completely enters the phase B, and from this moment on, the previously conducting thyristor 6 falls under reverse voltage and restores its valve properties. The interval is chosen sufficiently to restore its valve properties. Since at intervals tg-t and tq.

5555

конденсатор 22 частично зар жаетс , то дл  подготовки схемы к очередному такту коммутации необходимо восстановить напр жение на этом ко1зденсато ре до начального уровн . Дл  этого в момент tj запирают двухоперационные вентили 18 и 19. За счет энергии, накопленной в индуктивност х цепи нарузки (например, в сглаживающем дрос селе), ток нагрузки продолжает протекать на противо-ЭДС, создаваемую конденсатором 22. При этом в работу вступают диоды 20 и 21. Ток через конденсатор 22 мен ет свое направление ,- в результате конденсатор 22 до- зар жаетс . В момент времени t i напр жение на Конденсаторе 22 достигает своего начального уровн . В этот момент включают очередной тиристор 7 и ток нагрузки .1 , переходит в этот тиристор. Принудительна  коммутаци  остальных вентилей моста 1 происходит аналогично по описанному выше алгоритму переключени . Дл  запирани  какого-либо тиристора катодной группы моста 1 включают тиристор 4 и тот тиристор катодной группы моста 2, который подключен анодом к очереднойSince capacitor 22 is partially charged, then to prepare the circuit for the next switching cycle, it is necessary to restore the voltage on this coupling to the initial level. For this purpose, at the moment tj, two-stage valves 18 and 19 are closed. Due to the energy accumulated in the inductances of the load circuit (for example, in the village smoothing the throttle), the load current continues to flow to the counter-EMF produced by the capacitor 22. In this case, the diodes 20 and 21. The current through the capacitor 22 changes its direction; as a result, the capacitor 22 is charged. At time t i, the voltage on Condenser 22 reaches its initial level. At this moment, the next thyristor 7 is turned on and the load current .1 is transferred to this thyristor. The forced switching of the remaining gates of bridge 1 proceeds in a manner similar to the switching algorithm described above. To lock any thyristor of the cathode group of bridge 1 include the thyristor 4 and the thyristor of the cathode group of bridge 2, which is connected by an anode to the next

вступающей в работу фазе. Дл  запира- зо включить тиристоры 4, 5, 18 и 19.entering the work phase. To lock the thyristors 4, 5, 18 and 19.

ни  тиристора анодной группы моста 1 включают тиристор 5 и тот тиристор анодной группы моста 2, который подключен катодом к очередной вступаюВ результате конденсатор 22 подклю к выходным зажимам преобразовател  ток нагрузки начинает плавно перех дить из фаз питающей сети в этот кNeither the thyristor of the anode group of bridge 1 includes the thyristor 5 and the thyristor of the anode group of bridge 2, which is connected by a cathode to the next input. As a result, the capacitor 22 connects to the output terminals of the converter the load current starts to move smoothly from

щей в работу фазе. Алгоритм переклю- „ денсатор. Затем конденсатор разр дитчени  вентилей однофазного моста 3 тот же, что и на фиг.2. Существенным  вл етс  то, что на первом коммутационном интервале напр жение конденсатора 22 складьтаетс  с напр жением очередной вступающей в работу фазы, а на последнем коммутационном интервале происходит восстановление начального напр жени  на конденсаторе 22.phase in the work phase. Algorithm switch over. Then, the capacitor for discharging the valves of the single-phase bridge 3 is the same as in figure 2. It is significant that in the first switching interval the voltage of the capacitor 22 is added to the voltage of the next entering phase, and in the last switching interval the initial voltage on the capacitor 22 is restored.

Реверсивный вариант устройства (фиг.З) позвол ет получить на выходе преобразовател  напр жение U обратной пол рности. Дл  этого в схему преобразовател  введен второй основной мост 23, который отличаетс  от первого основного моста 1 только направлением включени  по посто нному току. Дл  принудительной коммутации вентилей моста 23 используютс  коммутирующий трехфазный мост 2, однофазный вентильный мост 3 и два коммутирующих тиристора 24 и 25. Дл  запирани  какого-либо тиристора катодной группы моста 23 включают тирисс  до нул , после чего ток активно- индуктивной нагрузки протекает в ну-, левом контуре через тиристоры 4 и 5 и две параллельные цепочки из ти- 40 ристора 19, диода 20 и тиристора 18, диода 21.The reverse version of the device (Fig. 3) allows to obtain a reverse polarity U at the output of the converter. For this purpose, a second main bridge 23 is inserted in the converter circuit, which differs from the first main bridge 1 only in the direction of the DC connection. To force the switching of the valves of bridge 23, a switching three-phase bridge 2, a single-phase valve bridge 3, and two switching thyristors 24 and 25 are used. To lock any thyristor of the cathode group of bridge 23, turn on the tiriss to zero, after which the active-inductive load current flows in , to the left circuit through thyristors 4 and 5 and two parallel chains from thyristor 19, diode 20 and thyristor 18, diode 21.

Формула, изобретени Formula inventions

45 1« Трехфазный управл емый преобразователь переменного напр жени  в посто нное, содержащий основной и коммут фующий трехфазные тиристорные мосты, подключенные к трехфазной сети переменного тока, однофазный вентильный мост, два накрестлежащих вентил  которого  вл ютс  двухоперацион- ными, а два других - диоды, конденсатор , включенный в диагональ переgg менного тока однофазного вентильного моста, два коммутирующих тиристора, катод одного из которых подключен к положительному выводу посто нного тока основного моста, а анод другого 5045 1 "Three-phase controlled alternating voltage-to-constant voltage converter containing a main and switching three-phase thyristor bridges connected to a three-phase AC network, a single-phase valve bridge, two of which are adjacent two-way valves, two diodes, a capacitor included in the diagonal of the alternating current of a single-phase valve bridge, two switching thyristors, the cathode of one of which is connected to the positive DC output of the main bridge, and the anode of the other 50

тор 25 и тот тиристор катодной группы моста 2, который анодом подключен к очередной вступающей в работу фазе. Дл  запирани  тиристора анодной группы моста 23 включают тиристор 24 и тот тиристор анодной группы моста 2, который катодом подключен к очередной вступающей в работу фазе. Алгоритм переключени  вентилей моста 3 тот же, что и при коммутации тиристоров моста 1.torus 25 and the thyristor of the cathode group of bridge 2, which the anode is connected to the next phase entering into operation. To lock the thyristor of the anode group of bridge 23 include the thyristor 24 and the thyristor of the anode group of bridge 2, which is connected by a cathode to the next phase entering into operation. The switching algorithm of the gates of the bridge 3 is the same as when switching the thyristors of the bridge 1.

Устройство обеспечивает генерирование реактивной мощности в питающую сеть за счет включени  вентилей основного моста с опережением относительно моментов естественной коммутации . Кроме того, использование принудительной коммутации позвол ет повысить (иe показатели преобразовател , поскольку переключение фаз сети возможно в любой заданный момент времени. В результате частота пропускани  преобразовател  с прину- 5 дительной коммутацией выше 50 Гц.The device provides generation of reactive power to the power supply network by switching on the main bridge valves in advance of the moments of natural commutation. In addition, the use of forced commutation allows an increase (and inverter indicators, since the switching of the network phases is possible at any given time. As a result, the frequency of the converter with forced commutation above 50 Hz.

Если в случае возникновени  аварийной ситуации необходимо быстро отключить цепь нагрузки от питающей сети, то в устройстве достаточноIf in the event of an emergency it is necessary to quickly disconnect the load circuit from the mains, then the device is sufficient

5five

00

В результате конденсатор 22 подключен к выходным зажимам преобразовател  и ток нагрузки начинает плавно переходить из фаз питающей сети в этот конс  до нул , после чего ток активно- индуктивной нагрузки протекает в ну-, евом контуре через тиристоры 4 и 5 и две параллельные цепочки из ти- ристора 19, диода 20 и тиристора 18, диода 21.As a result, the capacitor 22 is connected to the output terminals of the converter and the load current begins to smoothly transition from the supply mains phases to this console to zero, after which the current of the active-inductive load flows through the thyristors 4 and 5 and two parallel chains of ty - Ristor 19, diode 20 and thyristor 18, diode 21.

Формула, изобретени Formula inventions

Claims (2)

1« Трехфазный управл емый преобразователь переменного напр жени  в посто нное, содержащий основной и коммут фующий трехфазные тиристорные мосты, подключенные к трехфазной сети переменного тока, однофазный вентильный мост, два накрестлежащих вентил  которого  вл ютс  двухоперацион- ными, а два других - диоды, конденсатор , включенный в диагональ переменного тока однофазного вентильного моста, два коммутирующих тиристора, катод одного из которых подключен к положительному выводу посто нного тока основного моста, а анод другого 1 "Three-phase controlled AC-DC converter containing a main and switching three-phase thyristor bridges connected to a three-phase AC network, a single-phase valve bridge, two of which are adjacent two-way valves, and the other two are diodes, a capacitor included in the diagonal of the AC single-phase valve bridge, two commuting thyristors, the cathode of one of which is connected to the positive DC output of the main bridge, and the anode of the other к отрицательному выводу этого моста, отличающийс  тем, что, с целью упрспдени  и повышени  надежности , положительный и отрицательный выводы посто нного тока однофазного вентильного моста подключены к разноименным выводам посто нного тока коммутирующего моста непосредственно и к одноименным выводам посто нного тока основного моста с помощью коммути- рующих тиристоров.to the negative output of this bridge, characterized in that, in order to control and increase reliability, the positive and negative DC outputs of the single-phase valve bridge are connected to the opposite DC terminals of the switching bridge directly and to the DC terminals of the same name of the main bridge using a switch - rushing thyristors. 2. Преобразователь по п.1, о т - личающийс  тем, что, с целью получени  на выходе напр жени  обратной пол рности, введены второй основной трехфазный тйристорный мост включенный встречно-параллельно с первым, и два дополнительных коммутирующих тиристора, включенные мйкду одноименными вьгеодами посто нного тока второго основного и однофазного мостов.2. The converter according to claim 1, T is characterized by the fact that, in order to obtain reverse polarity at the output, a second main three-phase thyristor bridge, connected in parallel with the first, and two additional commutating thyristors, connected by the same branch, were introduced direct current of the second main and single-phase bridges. Редактор Г.ВолковаEditor G. Volkova Составитель Е.МельниковаCompiled by E.Melnikova Техред Л.Сердюкова Корректор М,ШаропиTehred L. Serdyukova Proofreader M, Sharopi Заказ 3495/55 Тираж 659ПодписноеOrder 3495/55 Circulation 659Subscription ВНИИПИ Государственного комитета СССРVNIIPI USSR State Committee по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5 Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4Production and printing company, Uzhgorod, st. Project, 4 фиг.Зfig.Z