电容性移相触发变流装置

摘要

本发明一种电容性移相触发控制的AC-DC变流装置，其结构为一个2N相零式变流器，对于三相电网，该变流器为6相零式的，变流器开关元件为可控启通可控关断的，移相方向与传统的普通晶闸管三相全控桥相反，是自α＝0°左移到α＝-150°，此负号代表左移，-60°≤α≤0°是可控整流工作状态。-150°≤α＜-60°是可控逆变或待逆变状态。由于移相方向是左移的，所以变流器电流基波的相位是超前同名供电电压的，实现了产生超前无功功率的目的。

主权项

1、一种电容性移相触发变流装置，由整流变压器和开关元件组成，所述的电容性移相触发变流装置为一个2N相零式变流器，供电电网为N相；自N相电网至2N相零式变流器之间有一台初级/次级为N相/2N相(有零线)整流变压器；对于通常三相电网，所述的变流器为六相零式的，所述的整流变压器为△/Y-接线方向的，六根相线分别为+a相、-c相、+b相、-a相、+c相和-b相，依次两两相差60°相角；次级Y-星点出线为六相零式之零线；以下均以N=3为例叙述，其特征在于：六根相线上都有一只可控启通可控关断之开关元件Q_i(i=1～6)，所述的可控启通可控关断之开关元件是大功率双结型复合三极管GTR串联一只承受反向电压之二极管，开关元件可以看成是能承受反向电压的GTR元件；六根相线+a、-c、+b、-a、+c和-b，依次分别接在Q₁、Q₂、Q₃、Q₄、Q₅和Q₆之集电极上，六只GTR元件之射极接在一起作为变流器的直流正输出端；变流器的直流负输出端是整流变压器次级之零线；Q_i(i=1～6)之基极线号依次分别是1、2、3、4、5和6；变流器的直流正负输出端接负载；所述的变流器的开关元件是GTR，其触发电路由同步装置，相序自动识别单元和移相触发单元构成；所述的同步装置由三只同步变压器TFSYa、b、c组成，同步变压器TFSYa、b、c的初级绕组依次分别接在供电电网线电压U_AB、U_BC和U_CA上，其次级绕组有一公共端接直流公共端(即通常所谓的直流地)，TFSY_a之次级绕组另一端对直流公共端之电压U_al和初级线电压U_AB同相，同理TFSY_b次级输出电压U_bl与U_BC同相，TFSY_c次级输出电压U_cl与U_CA同相；所述的相序自动识别单元由隔离变压器TFIS_1.2，比较器CMP_1～4，D闩电路LT₁、LT₃，多路开关MTA_1～6，MT_1～6和MT^′_1～6组成；TFIS₁之初级绕组接在供电电网电压U_AB上，次级绕组一端接直流公共端，另一端分别通过耦合电阻10KΩ接比较器CMP₁、CMP₄之同极性输入端，异极性端入端接直流公共端，自同极性输入端输入之交流电压与供电电网电压U_AB同相；CPM₁输出之方波电压接D闩电路LT₃之时钟输入即CK端；CMP₄输出之方波电压接D闩电路LT₃之时钟输入即CK端；TFIS₂之初级绕组接供电电网线电压U_CA上，次级绕组一端接直流公共端，另一端分别通过耦合电阻10KΩ接比较器CMP₂、CMP₃之同极性输入端，异极性输入端接直流公共端，自同极性输入端输入之交流电压与供电电网电压U_CA同相；比较器CPM₂输出之方波电压接D闩电路LT₁之D输入端，CPM₃输出之方波电压接D闩电路LT₃之D输入端；用所述的LT₁和LT₃之输出电平控制多路开关MTA_1～6、MT_1～6和MT_′1～6，接线方式如下，LT₁之Q输出接到多路开关A_1、3、5之控制端C，其Q输出接到多路开关MTA_2、4、6之控制端C；MTA₁之输入信号为同步电压U_CLMTA₂之输入信号为同步电压U_bl，MTA₁和MTA₂之输出端接在一起通过耦合电阻2KΩ接到移相器APST_Y之同步电压输入端(8)；MTA₃之输入信号为U_al，MTA₄之输入信号为U_cl，MTA₃和MTA₄之输出端接在一起通过耦合电阻2KΩ接到移相器APST_b之同步电压输入端(8)；MTA₅之输入信号为U_bl，MTA₆之输入信号为U_al，MTA₅和MTA₆之输出端接在一起通过耦合电阻2KΩ接到移相器APST_c之同步电压输入端(8)；D闩电路LT₃之Q输出记作SYA₁，Q输出记作SYA₂，多路开关MT_1～6之六个控制端接SYA₁，多路开关MT^′_1～6之六个控制端接SYA₂；MT₁和MT^′₁输出端接在一起接到触发脉冲脉宽形成电路单稳态MS₁之复位端C_Di；同理对于任何i值(i=2～6)，MT_i和MT^′_i输出端接在一起接到单稳态MS_i之复位端C₀；所述的移相触发单元由移相单元APST_y、b、r，脉宽形成电路单稳态MS_i(i=1～6)，缓冲电路BF_i(i=1～6)，脉冲功放电路QA_i(i=1～6)和脉冲变压器TFMA_i(i=1～6)构成；所述的移相单元APST_y、b、r三个单元内部结构相同，外部接线除同步信号输入端(8)，脉冲输出端(1)，(15)不同外，其它端接线均相同；每单元之端(11)和(12)间接一只0.015微法电容，端(12)和端(13)间接一只33KΩ电阻，同时端(13)接正电源+V；端(7)接直流公共端，端(5)通过1KΩ电阻接负电源-V，端(4)和端(3)间接一只0.47微法电容使其在每半个同步电压周波中产生170°电角度宽的锯齿波，端(3)和负电源-V间接一只30KΩ电阻串一只6.8KΩ电位器用来整定锯齿波的斜率，端(4)输出即锯齿波电压U_cl；在移相单元APST_y、b、r各自端(9)有三个信号进行综合决定移相值，第一个信号是通过耦合电阻10KΩ输入之锯齿波U_cl，第二个信号是通过2.2Ω偏移电位器滑触点和15KΩ电阻输入之负偏移电压，第三个信号是通过10KΩ电阻输入之移相控制电压U_SH或iout；三个移相单元的偏移电位器是同一个电位器，同样，三个移相单元的移相控制信号也是同一个信号iout，APST_y、b、r三个单元之端(13)接在一起接脉冲封锁信号U_BLK，U_BLK和iout一样来自自动控制的外部电路，U_BLK为零电平时即封锁APST_y、b、r输出的触发脉冲，U_BLK为高电平时允许APST_y、b、r输出触发脉冲；脉宽形成电路由六个单稳态电路MS_i(i=1～6)组成，MS_i(i=1～6)之T₁端和T₂端间接一只0.1微法电容，T₁端接直流公共端，T₂端还通过一只47KΩ电阻接正电源+V，MS_i(i=1～6)之B端接+V，APST_y之输出端(1)接MS₁之A端，输出端(15)接MS₄之A端；APST_b之输出端(1)接MS₃之A端，输出端(15)接MS₆之A端；APST_r之输出端(1)接MS₅之A端，输出端(15)接MS₂之A端；MS_i(i=1～6)之Q输出依次分别接缓冲电路BF_i(i=1～6)之输入端，MS₁之Q输出接到MT₆和MT^′₂之输入；MS₂之Q输出接到MT₁和MT^′₃之输入；MS₃之Q输出接到MT^′₂和MT₄之输入，MS₄之Q输出接到MT^′₃和MT^′₅之输入，MS₅之Q输出接到MT₄和MT^′₆之输入，MS₆之Q输出接到MT₅和MT^′₁之输入；缓冲电路BF_i(i=1～6)用来进行阻抗耦合，其输出通过耦合电阻510Ω依次分别接到脉冲功放管QA_i(i=1～6)之基极，QA_i(i=1～6)，之基射极间接有一只10KΩ电阻，保护功放管，射极接直流公共端，QA_i(i=1～6)之集电极依次分别接脉冲变压器TFMA_i(i=1～6)之初级绕组之一端，TFMA_i(i=1～6)初级绕组之另一端都接到高电压正电源+V₁，TFMA_i(i=1～6)之初级绕组两端间还接有一条二极管和电阻的串联支路，二极管的方向阻止+V₁向功放管集电极的电流，所述的电阻值相当大，保证QA_i自饱和导通变截止时，脉冲变压器储存的磁能释放时在次级绕组上产生持续几十微秒幅度几十伏的关断负脉冲使该关断之开关元件可靠关断；TFMA_i(i=1～6)之次级绕组依次分别接到变流器GTR开关元件Q_i(i=1～6)之基极和射极，其接法的极性保证启通触发脉冲自开关元件Q_i(i=1～6)的基极向射极注入基流，触发开关元件导通，同时前一导通之开关元件自其脉冲变压器次级得到自射极向基极的强反向其流使基迅速由饱和导通变截止，反向基流脉冲持续时间约40微秒。