лементами коммутации, образующими коммутационный v з е л (КУ). Помимо конденсатора в КУ могут входить также дополнительные элементы - дроссели, тиристоры и диоды, которые кроме запирания основного тиристора преобразователя используют для решения вспомогательных задач (начального заряда конденсатора при пуске, его дозаряда или перезаряда в процессе работы и т. д.).

Принцип действия узлов принудительной коммутации. Узлы параллельной и последовательной коммутации

Схемы коммутационных узлов довольно разнообразны. Они различаются как способами соединения основных элементов, непосредственно участвующих в запирании тиристора преобразователя (силового тиристора), так и способами выполнения цепей, предназначенных для решения вспомогательных задач.

На рис. 7.6, а, б и 7.7, а, б приведены в упрощенном виде наиболее

Ис- 7.6. Примеры выполнена узлов параллельной ком-Утации (а, б); кривая тока оммутирующего конденсато-V на этапе приложения к сивому тиристору обратного напряжения (в)

Рис. 7.7. Примеры выполнения узлов последовательной коммутации (а, б); кривая напряжения на конденсаторе на этапе приложения к силовому тиристору обратного напряжения (в)

распространенные схемы КУ, применяемые в тиристорных преобра зователях. Обозначения на схемах: Тс - силовой тиристор преобра-, зователя; Д0 - обратно включенный диод; ZH - нагрузка активно- индуктивного характера (сглаживающий дроссель для упрощения не-показан). В коммутационные узлы схем также входят: коммутирую-щий дроссель LK; коммутирующий конденсатор Ск, предварительно заряжаемый до напряжения U(0) с полярностью, указанной на схе- мах; коммутирующий тиристор Тк, предназначенный для управления моментом запирания силового тиристора. Особенностью схем* рис. 7.6, а, б является наличие диода Д, включенного встречно-параллельно силовому тиристору. Вспомогательные цепи, предназначенные для начального заряда и перезаряда коммутирующих конденса-: торов, на схемах не показаны. Эти цепи рассматриваются при после-1. дующем изучении схем преобразователей с коммутационными уз- лами. д

Рассмотрим процессы, протекающие в схемах при запирании си-J лового тиристора, которые следуют после подачи управляющего им-; пульса на отпирание тиристора Тк.

В схемах рис. 7.6, а, б процесс коммутации обусловливается об разованием колебательного контура, в который входят включенные встречно-параллельно тиристор Тс и диод Д, конденсатор Ск и откры тый тиристор Тк. В схеме рис. 7.6, б помимо указанных элементов в контур коммутации входит источник питания Е<С U(0).

В момент времени tx с отпиранием тиристора Тк (см. рис. 7.6, в\ в контуре коммутации начинается колебательный процесс перезаряда, конденсатора, в котором ток ic имеет вид полусинусоиды (активным сопротивлением контура, вносящим затухание, обычно можно пре- небречь). Направление тока ic указано на схемах. На интервале ti - t2 (см. рис. 7.6, в) ток ic протекает через открытый тиристор Тв навстречу току iB. На этом интервале под действием возрастающего, тока ic происходит уменьшение тока тиристора. В момент времени, г2 ic = iB и ток силового тиристора равен нулю. С этого времени возрастающий по синусоидальному закону ток ic протекает через диод Ду Цепь протекания тока iB при этом создается диодом Д, ток которого равен разности ic - iB. Во время протекания тока через диод Д Щ силовом тиристоре действует обратное напряжение, требуемое длф восстановления его запирающих свойств. Обратное напряжение,! определяемое падением напряжения на диоде, составляет 0,8-1,2 В-Время протекания тока через диод Д характеризуется интервалом! h - h (см- Рис- 7.6, б), на котором ic> iB. Указанный интервал определяет время /п.в, предоставляемое коммутационным узлом дЛ восстановления запирающих свойств силового тиристора. Условие; необходимое для запирания тиристора, следует считать выполненным, если время (ПшВ будет не меньше времени восстановления запЧ рающих свойств (времени выключения) прибора tB, т. е. гп.в > \

Отметим еще одну особенность схем рис. 7.6, а, б. На этапе прот кания коммутационного процесса запирания силового тиристор элементы КУ создают связь нагрузки с источником питания и нагруз ка продолжает потреблять энергию от источника питания до оконча

ния этого процесса. Причина заключается в том, что на этапе коммутации элементы КУ подключаются либо параллельно силовому тиристору (см. рис. 7.6, а), либо параллельно нагрузке (см. рис. 7.6, б). В соответствии с этим такие схемы относят к узлам параллельной коммутации.

В схемах рис. 7.7, а, б коммутирующий конденсатор при отпирании тиристора Тк подключается через диод Д0 к тиристору Та (в схеме рис. 7.7, б в цепь входит также конденсатор С4 большой емкости, заряженный до напряжения 0,5Е). Под действием тока конденсатора Ск ток ранее открытого тиристора Тс быстро (практически мгновенно) спадает до нуля и к тиристору прикладывается обратное напряжение. При этом ток г'н активно-индуктивной нагрузки замыкается через открытый обратный диод Д0.

С отпиранием тиристора Тк в схемах рис. 7.7, а, б также создается колебательный контур LK - Ск, в котором происходит процесс перезаряда коммутирующего конденсатора. В схеме рис. 7.7, а в контур коммутации входит источник питания Е, а в схеме рис. 7.7, б - конденсатор большой емкости С2, заряженный до напряжения 0,5Е. В колебательном контуре схем процесс перезаряда конденсатора начинается от его начального напряжения U(0) (рис. 7.7, в). При этом на силовом тиристоре с помощью конденсатора поддерживается обратное напряжение иь, необходимое для запирания тиристора. Время действия обратного напряжения tn,B определяется интервалом, в течение которого изменяющееся в процессе перезаряда напряжение на конденсаторе достигает некоторого уровня напряжения Uy (рис. 7.7, е), являющегося параметром схемы. В схеме рис. 7.7, а конденсатор Ск в процессе перезаряда подключается параллельно тиристору Та через проводящие тиристор Тк и диод Д0, в связи с чем обратное напряжение на силовом тиристоре здесь действует до момента перехода через нуль напряжения на конденсаторе (Uy = = 0). В схеме рис. 7.7, б в цепь подачи обратного напряжения на тиристор Тс входит конденсатор Сit заряженный до напряжения 0,5Е, вследствие чего обратное напряжение на силовом тиристоре будет присутствовать при изменении напряжения на конденсаторе Ск от Щ0) до 0,5 Е, т. е. Uy = 0,5£.

В схемах рис. 7.7, а, б элементы КУ включены последовательно с силовым тиристором и нагрузкой, в связи с чем на этапе коммутационного процесса в этих схемах нагрузка оказывается отделенной от источника питания и конденсатора закрытым силовым тиристором и не получает от них энергии. Напряжение на нагрузке в этих схемах становится равным нулю с момента отпирания коммутирующего тиристора. В соответствии с указанным схемы рис. 7.7, а, б относят к Узлам последовательной коммутации.

Коммутационные характеристики узлов принудительной

коммутации

В рассматриваемых КУ время fn.B, предоставляемое силовому тиристору для восстановления запирающих свойств, не является величи-