Спосіб керування перетворювачем трифазної змінної напруги в постійну

1. Способ управления преобразователем трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащим питающий трансформатор, фазные первичные обмотки которого с соединенными последовательно с ними управляемыми двуполярными ключами включены в треугольник, а вторичная обмотка с вентильной группой выполнена Изобретение относится к области электротехники, в частности к преобразовательной технике, и может быть применено для питания электрохимических технологических установок энергией постоянного тока, а также для питания вспомогательных цепей, например, цепей систем управления. Известен способ управления [1], при котором переменное напряжение с помощью диодного выпрямителя преобразуют в постоянное напряжение, при этом с помощью транзисторного ключа сетевое напряжение однофазной, заключающийся в том, что в каждой фазной первичной обмотке питающего трансформатора в течение периода питающего напряжения отпирают и запирают управляемые двуполярные ключи и регулируют длительность проводящего состояния управляемого ключа, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что отпирание каждого управляемого двуполярного ключа осуществляют на интервале 120 электрических градусов периода сетевой частоты в каждом из его полупериодов с частотой, превышающей частоту питающей сети, причем в любой момент времени отпирают ключ только одной фазы, а после его запирания отпирают ключ другой фазы, напряжение которой в данный момент максимально и имеет противоположную полярность. 2. Способ управления по п. 1, о т л и ч зю щ и й с я тем, что длительность проводящего состояния ключа в каждом интервале определяется вольтсекуидной характеристикой предыдущего интервала. преобразуют в однополярные регулируемые по длительности импульсы сетевой частоты. Недостатком является то, что хотя быстродействие улучшается за счет транзисторного ключа, однако массо-габаритные показатели плохие из-за трансформатора, который работает на частоте 50 Гц Известен способ управления преобразователем трехфазного переменного напряжения в постоянное [2], содержащим питающий трансформатор, фазные первич 15552 преобразователя; на фиг. 3 - блок-схемы усные обмотки которого с соединенными потройства управления преобразователем. следовательно с ними управляемыми двуполярными ключами включены в треугольник, Сущность предлагаемого способа заа вторичная обмотка с вентильной группой ключается в следующем. выполнена однофазной. В известном спосо- 5 Каждая часть первичной обмотки трансбе в каждой фазе первичной обмотки питаформатора с помощью двуполярного управющего трансформатора в течение периода ляемого ключа подключается к двум фазам питающего напряжения отпирают и запираисточника переменного тока по очереди в ют управляемые двуполярные ключи и регутечение 120 электрических градусов в кажлируют длительность проводящего 10 дом из его полупериодов с частотой больсостояния управляемого ключа, причем комшей частоты источника переменного мутация токов происходит естественным напряжения. При этом чем выше частота, образом. тем лучше, однако она ограничивается свойствами запираемых тиристоров. Данный алНедостатком известного способа является то, что частота преобразования тока не 15 горитм управления двуполярными ключами обеспечивает перемагничивание сердечнипревышает 300 Гц, что ухудшает массо-габака трансформатора. Регулируя длительритные показатели и быстродействие преность проводящего состояния двуполярных образователя. ключей, обеспечивают изменение налряжеЦелью предлагаемого изобретения является улучшение массо-габаритных пока- 20 ния на выходе преобразователя. зателей преобразовательного Предложенный способ поясняется усттрансформатора и увеличение быстродейстройством. вия. Устройство, изображенное на фиг. 1, содержит двуполярные ключи 1.2,3, включенПоставленная цель достигается тем, что в способе управления, преобразователем 25 ные каждый последовательно с частями трехфазного переменного напряжения в попервичной обмотки соответственно 4,5,6 стоянное, содержащим питающий трансоднофазного трансформатора, вторичная форматор, фазные первичные обмотки обмотка со средней точкой 7 которого через которого с соединеннными последовательдиоды 8,9 подключена к выводам нагрузки. но с ними управляемыми двуполярными 30 Двуполяриый ключ выполнен на основе диключами включены в треугольник, а вторичодного моста 10, 11. 12. 13 в диагональ коная обмотка с вентильной группой выполнеторого включен двухоперационный на однофазной, заключающемся в том, что тиристор 14 и RC цепь 15, 16, 17. в каждой фазной первичной обмотке питаюСхема управления преобразователем, щего трансформатора о течение периода 35 изображенная на фиг. 3, содержит устройпитающего напряжения отпирают и запираство синхронизации 18, входы которого соют управляемые двуполярные ключи и регуединены с фазами А, В, С питающей сети, лируют длительность проводящего которое формирует в каждом из трех канасостояния управляемого ключа, согласно лов прямоугольные импульсы, синхронизиизобретению, отпирание каждого управляе- 40 рованные с фазами сети длительностью 120 мого двуполярного ключа осуществляют на электрических градусов, причем частота их интервале 120 электрических градусов певдвое больше частоты сети, генератор имриода сетевом частоты в каждом из его полпульсов 19, формирователь импульсов 20. упериодов с частотой, превышающей Выходы устройства синхронизации 18 соечастоту питающей сети, причем в любой мо45 динены каждый с первыми входами трех пар мент времени отпирают ключ только одной схем совпадения 21, 22, 23, 24. 25, 26 соотфазы, а после его запирания отпирают ключ ветственно, а выходы каждой пары схем другой фазы, напряжение которой в данный совпадения соединены с входами соответмомент максимально и имеет противопоствующей логической схемы " И Л И " ложную полярность. 50 27,28.29. Вторые входы схем совпадения 21. Кроме того, с целью улучшения работы 23, 25 соединены с выходом генератора импитающего трансформатора, длительность пульсов 19, который соединен также со вхопроводящего состояния ключа в каждом индом формирователя импульсов с тервале определяется вопьтсекундной харегулируемой скважностью 20, выход которактеристикой предыдущего интервала. 55 рого соединен со вторыми входами схем совпадения 22, 24, 26, Выходы схемы "ИЛИ" На фиг. 1 изображена электрическая 27, 28, 29 соединены со входами соответствующих формирователей 30, 31, 32, которые схема преобразователя переменного навключают и выключают двухоперационные пряжения в постоянное; на фиг. 2 - врементиристоры 14 в каждом из ключей 1, 2, 3. ные диаграммы, поясняющие работу 15552 Выходной формирователь 30, 31, 32 состоит из двух каналов для формирования положительного и отрицательного импульсов за счет заряда и разряда емкости, а 5 также для осуществления гальванической развязки между системой управления и силовой схемой. Устройство работает следующим образом. 10 Сетевое напряжение частотой 50-60 Гц поступает на входы А,В,С устройства (фиг. 1). Двуполярные ключи 1, 2, 3 подключают каждую из частей А, 5, 6 первичной обмотки трансформатора к фазам А,В,С сети с часто- 15 той, большей частоты питающей сети, например, 1000 Гц. Напряжение вторичной обмотки 7 со средней точкой выпрямляется с помощью диодов 8,9 и подается на нагрузку. 20 При подаче на клеммы а-х ключа 1 напряжения положительной полярности на управляющий вход двухоперационного тиристора 14 в течение 120 электрических градусов (фиг. 2) поступают импульсы 25 генератора 19 с частотой 1000 Гц через формирователь 30. Причем длительность импульсов может регулироваться. По окончании каждого импульса формирователь 30 запирает тиристор 14. Таким обра- 30 зом, в течение 120 электрических градусов обмотка 4 подключается и отключается от фаз А, В, сети с частотой 1000 Гц через диоды 10,13 и тиристор 14. В те промежутки времени, когда обмотка 4 отключена от фаз 35 А, В, сети к фазам В, С сети подключается обмотка 5 в течение 60 электрических градусов сетевой частоты, а затем к фазам А,С, сети подключается обмотка 6 также в течение 60 электрических градусов, но при этом 40 направление тока в обмотках 5, 6 отрицательное через диоды 11, 12 и тиристор 14. Импульсы на управляющие электроды тиристоров 14 ключей 2, 3 в этот промежуток времени поступают через соответствующие формирователи 31, 32 от блока 20. Импуль- 45 сы блока 20 имеют такую же длительность и частоту как и импульсы генератора 19, причем передний фронт каждого импульса форми ро вате ля 20 формируется после окончания заднего фронта импульса генера- 50 тора 19 (после аппаратной паузы). В результате такого алгоритма управления тиристорами 14 в любой момент времени ток проводит только одна из обмоток 4, 5, 6, причем чередуются интервалы положитель- 55 ного и отрицательного импульсов тока, амп литуда которых различна, так как модулирована синусоидной частотой 50 Гц. Трансформатор рассчитывается с учетом перемэгничивания импульсом тока с наименьшей амплитудой. Таким образом, происходит передача энергии сети на частоте 1000 Гц на вторичную обмотку 7 трансформатора, напряжение которой выпрямляется диодами 8,9 и подается на нагрузку. Выпрямленное напряжение может быть сглажено с помощью фильтра. Для улучшения режима перемагничивания сердечника трансформатора с целью уменьшения его массо-габаритных показателей алгоритм управления двуполярными ключами 1, 2, 3 может быть усовершенствован с помощью микропроцессорной системы управления таким образом, что интервал проводимости ключей каждый раз определяется вольтсекундной характеристикой проводимости предыдущего ключа. Выходной формирователь 30. 31, 32 состоит из двух каналов, один канал формирует положительный импульс тока управления для отпирания тиристора (2,4-4) А в амплитуде за счет заряда емкости, второй канал формирует отрицательный импульс тока (20-80)А в амплитуде за счет разряда емкости. Каждый канал осуществляет также и гальваническую развязку между системой управления и силовой схемой. Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства видны в сравнении с прототипом. В известном устройстве переключающий блок, включенный в первичную обмотку однофазного трансформатора, не может обеспечить коммутацию на частоте, большей частоты сети, так как не обеспечивается перемагничивание сердечника трансформатора. В предложенном устройстве однофазный трансформатор подключен к трелфазной сети и с помощью предложенного алгоритма управления обеспечивается перемагничивание сердечника трансформатора, что позволяет значительно, (5-Ю) раз, улучшить его массо-габаритные показатели. Улучшаются также массо-габаритные показатели всего преобразователя, т к упрощается выпрямительная часть при сохранении качества выходных параметров тока и напряжения преобразователей с трехфазным трансформатором при частоте передачи энергии 50 Гц. 15552 г щиг. d 15552 P. ид і пппПп .іЛ ПТ-JJV (5 UC і u г ntt In U to 6 15552 у «u " flli л Упорядник Замовлення 4189 Техред М.Моргентал Коректор Л. Лукач ' Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП. Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м, Ужгород, вул.Гагаріна, 101