Преобразователь постоянного тока в переменный

 

Изобретение относится к преобразовательной технике. Целью изобретения является упрощение и повышение КПД. Устройство содержит автономный инвертор тока (АИТ), выполненный в виде источника 1 регулируемого постоянного тока, реактора 2, трехфазного моста запираемых тиристоров 3...8, подключенного к асинхронному двигателю (АД) 9. Вспомогательный автономный инвертор напряжения (АИН) выполнен в виде трехфазного моста запираемых тиристоров 10 - 15 с обратной проводимостью, получающих питание от демпфирующего конденсатора 16 и выходом подключенных также к АД 9. АИН работает в импульсном режиме на интервале процесса коммутации тока в системе АИТ-АД. При этом на первом этапе коммутации вспомогательный АИН способствует частичному "гашению" тока коммутируемой фазы АД и нарастанию тока во вновь включаемой фазе. На втором этапе дальнейшее "гашение" и нарастание тока в фазах обеспечивается за счет выключения плеча АИТ и накопления энергии коммутации в демпфирующем конденсаторе. 2 ил.

\ гйэдю стмнный номиткт

re иэоюктинийм и открытиям

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 g1)g Н 02 M 7/515

1 (21)..4490466/24-07 (22) 06.10 ° 88 (46) 07.08.90. Бюл. У 29 (71) Сибирский завод комплектного электропривода "Сибстанкоэлектропривод" (72) Р.Д.Валеев . (53) 621.314.572 (088.8) (56) Чиженко И.М., Руденко В.С., Сенько В.И. Основы преобразовательной техники, М.: Высшая школа, 1974, с. 251, рис. 8.24.

Авторское свидетельство СССР

Ф 868954, кл. Н 02 М 7/515, 1979. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА .В ПЕРЕМЕННЫЙ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике. Целью изоб.ретения является упрощение и повышение КПД. Устр-во содержит автономный инвертор тока (АИТ), выполненный в виде источника 1 регулируемого пос„„SU„„1584052 А1 тоянного тока, реактора 2, трехфазного моста запираемых тиристоров 3...8, подключенного к асинхронному двигателю (АД) 9; ВспсмогательньпЪ автономный инвертор напряжения (АИН) выполнен в виде трехфазного моста запираемых тиристаров 10-15 с обрат— ной проводимостью, получающих питание от демпфирующего конденсатора .16 и выходом подключенных также к АД 9.

АИН работает в импульсном режиме на интервале процесса коммутации тока в системе АИТ-АД. При э" îì на первом этапе коммутации вспомогательный

АИН способствует частичному гашению тока коммутируемой фазы АД и нарастаник тока во вновь включаемой фазе. На втором этапе дальнейшее гашение и нарастание тока в фазах обеспечивается за счет выключения плеча

АИТ и накопления энергии коммутации в демпфирующем конденсаторе. 2 ил. 58405

Изобретение относитс: к электр зтехнике, а именно к силовой преобразовательной технике, ч может быть использовано в автономных инверторах тока преобразователей. частоты различных промьппленных или тяговых приводов для питания трехфазных асинхронных двигателей.

Целью изобретения Является упроще- 10 ние преобразователя и повышение КПД.

Ча фиг, i приведена схема преобразователя; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя. 15

Преобразователь (фиг. 1) содержит источник регулируемого постоянного тока, выполненный в виде. последоват.- пьно соединенных источника 1 регулируемого напряжения и сглаживающего реактора 2, к выходу которого подключен вход трехфазного инверторного места основных запираемых тиристо-ров 3-8, выходом подключенного к асинхронному двигателю 9. K фазам асинхронного двигателя подключен также выход инверторногc MQcòà допопн. |тельных запираемых гиристоргл 1015, выполненных с Обратной пр:-.:: одимос.ью (конструктивно совмещенный

Щ"

Обратный выпрЯмительный мОст диодов,1 „ вход которого подключен к выводам ,цэмпсбирующего конденсатора 16. Пр =-Образователь содержит также блок

-управления, который может быть ььгполbBH в виде задающего ге::-:ератора 17, на вход которо го поступает < игнал задания выходной частоты ", вьгходом

» подключенного к запускающему в",соду управляемого мультнвибратора 18, g0

HR управляющий вход коTQpQI" 0 ПОцае гся сигнал управления U II, причем выход мультивибратора 18 подключен к вхоцу формировател .; 19 ксрот си-с импульс ог,, выходом ггодсоедине нного к в.:оцу распределителя 20 импульсов и к одному входу логического преобразователя 21, к другому входу кото" ого подсоединен вьг<од распределит- -.— ля. 20 импульсов .

53

8 качестве источника 1 на1-ряжения может быть использоваH Обычный т-.ехфазный (в слу :ае применения в промышленных приводах) или Однофазный (в случае применения в тяговых

55 электроприводах электроподвижного состава и ;= "менного тока) регулируе-. мьй выпряь".;тельный или вылрямитель-1

Но-инверторный лреобразоваIель. .ри

Логические функции F импульсов управления тиристорами, реализуемые логическим преобразователем 21, за0 писываются в следующем видей

Р = A;

Fq = 1 ; Fg = 8».

F = У-

F,=С„ Г -Z;

БЛС; Г„ЯПЕ3

ЯЛ А; FI = SAX

ShÂ; F„=SЛт..

Допустим, (являющийся заряжен напр демпфирующий конденсатор фильтровым конденсатором) яжением с определенной (фиг. 1) . Предполагают, полярностью условии испс..,.ьзовання р;-.длагаемого

HреобразоватB JIB B прив QJ8ix электро подвижного состBBF.;:астоянного тока в ка естве источника 1 ", .:жет быть применен любой из широхс"э.=естных импульсных регуляторов, Логический преобразователь 21 выполнен в виде набора элементарных логических ячеек И, ИЛИ, НЕ, необходимых для реализации логических функций импульсов управления.

Преобразователь работает следующим

Образом.

Задающий генератор 17 формирует последовательность коротких импульсов, частота которых регулируется по сигналу Бг в соответствии с зако» ном частотного управления асинхронньм приводом и по переднему фронту которых запускается управляемый мультивибратор .18, формирующий последовательность импульсов S (фиг. 2), причем длительность импульсов S регули1 руется сигналом управления U»p . По заднему фронту импульсов регулируемой длительности S формирователь 19 формирует короткие импульсы, которые в распределителе 20 преобразуются в шесть последовательностей 120-градусной длительности импульсов А, Z

8, Х, С, i сдвинутых один относи" тельно другого на 60 эл,град. и по шести каналам поступающих на входы логического преобразователя 21, где после преобразования этих импульсов и иытульсо-: S и их усиления они подаются на управпяющие электроды силовых полупроводниковых приборов.

5 158 что сглаживающий реактор 2 обладает бесконечной индуктивностью. Перво.начально проводят тиристоры 3 и 8 (Г и F>„, ток источника питания замыкается по цепи: 2, 3, фаза а, фаза с, 8, 1, 2. В момент времени t включаются тиристоры 11 м 12, под действием напряжения заряда демпфирующего конденсатора 16 FOK acBHxpoH ном двигателе, поддерживаемый за счет индуктивных сопротивлений рассеяния фаз, постепенно начинает спадать в фазе а, пропорционально увеличиваясь в фазе Ъ, по цепи: "+" 16, тиристор 12, фаза Ь, фаза а, тиристор

1 1, """ 16 (стрелки пунктирной линией, фиг. 1). По мере протекания коммутационного процесса принудительного гашения тока i в фазе а и принудительного нарастания тока

i> в, фазе Ь под действием напряжения U! конденсатора 16 демпфирующий кондейсатор 16 частично разряжается.

Описанный процесс длится до момента времени

Интервал времени t, — t z называют интервалом вывода энергии коммутации из демпфирующего конденсатора в нагрузку. В момент времени не дожидаясь окончательного спада тока i выключают тиристоры 3, 11

1? и включают тиристор 5. Одна часть тока сглаживающего реактора 2

I замыкается ло цепы: 2,5, фаза Ь, фаза а 8, 1, 2. Вторая часть тока реактора 2 замыкается по цепи: ?,5, обратный диод тиристора 12, 16, об- ратный диод тиристора 11 фаза а, фаза с, 8, 1, ?, заряжая конденсатор

16. При этом в фазе Ь продолжает увеличиваться, а в фазе а продолжает снижаться ток под действием напряжения 1116 того же демпфирующ го кон денсатора 16 по цепи: "+" 16, 12, фаза Ь, фаза а, 11, "-" 16. По мере спада тока i до нуля и нарастания тока д ь до полного тока источника к моменту времени t y зарядный ток конденсатора f6 уменьшается до нуля. .Конденсатор 16 дозаряжается до своега первоначального уровня напряжения.

Интервал времени — Т з называют интервалом накопления энергии коммутации в демпфирующем конденсаторе. !

После завершения процесса комму- тации тока в фазах с момента времени

t ток преобразователя замыкается

4052 денса: ора 16 становится меньше за40 рядного тока и напряжение 0 в

35 по цепи: 2, 5, фаза Ь, фаза с, 8, 1 2„

Очередная коммутация на интервале — t < протекает аналогично описанлому. После включения тиристоров 11 и 14 на интервале t - t под дейстФ 5 вием напряжения происходит част:-. -чное гашение отрицательного тока

i в фазе с и частичное нарастание отрицательного тока i „ в фазе а, сопрсвождающееся выводом энергии коммутации и час.ичным разрядом демпфирующего конденсатора 16. После выключения тиристоров 8, 11 и 14 и включения тиристора 4 на интервале

t< — t< накопления энергии коммутации происходит дальнейшее гашение до нуля отрицательного тока дс и нарастание до максимума отрицательного тока i, сопровождающееся частичным зарядом демпфируюшего конденсатора 16.

Регулированием для "e. "ности импульсов S управляемо о::.-..ультивибрзтора 18 за счет сигнала 6 >qp обеспечивается регулирование длительности проводящегo состояния допслнитель.:::..- тиристоров 10-15, т.е. регулирова. :.:-:а интервала вывода энергии комму-. ции из демпфирующего конденсатора в :лгрузку. В результате меняется а..плитуда разрядного тока конденсат-ора ",6 и соответс.гвен"- о регулируетск, среднее значение напряжения на нем.

Так, например, при уменьшении длительности импульса разрядньЛ ток кон,конце коммутации становится выше предкоммутационного значения напряжения (пунктирная линия S Б < на интервале t — t (фиг. 2}. И наоборот, при увеличении длительности импульса Я, напряжение Ц, снижается.

Величина сигнала Б „„ может устанавливаться как фиксированной, выбранной, например, для случая максимального тока нагрузки с целью orраничения максимального уровня перенапряжения на демпфирующем конденсатоРе, так и автоматически, напр™Р,,с помощью обычного автоматического регулятора, регулируемой величиной которого является отрицательная обратная связь о напряжению демпфи1584052 рующего конденсатора. В случае выполнения таким регулятором роли стабилизатора напряжения на конденсаторе на уровне амплитуды максимального линейного напряжения э.п.с. асинхронного двигателя в условиях меняющего-. ся тока нагрузки возможно достижение минимальной длительности процес; са коммутации при обеспечении наи,лучшего использования установленной ,мощности оборудования (т.е, исполь,, зования класса применяемых тиристоров). Наличие предварительного на1

: чального заряда на демпфир.ующем кон; денсаторе перед пуском преобразователя не является обязательным усло. вием, обеспечивающим работоспособ; ность предлагаемого преобразователя.

Действительно, демпфирующий конденсатор.выполняет функцию ограничителя ! . перенапряжений, обусловленных комму тационньпи процессами, нарастание же на нем напряжения происходит каждый раз после очередной коммутации независимо от уровни начального напряжения заряда.

На фиг. 2 приведены временные диаграммы, соответствующие проводящему состоянию запираемых тиристоров 3-8 и 10-15. Для обеспечения запирания данных тиристоров формируются короткие импульсы по задним фронтам импульсов включения, приведенных на фиг. 2, с помощью известных формирователей коротких импульсов (не показано). Сформированные таким образом импульсы подаются на запирающие цепи управления в случае выполнения данных тиристоров в виде тиристоров, выключаемых током управления, или подаются на включение гасящих (коммутирующих) тиристоров в случае выполнения тиристоров 3-8, 10-15 в виде обычных полууправляемых тиристоров, снабженных индивиду. альными коммутирующими устройствами, Таким образом, в процессе работы преобра î"âàaòT åëÿ энергия коммутации, накопленная на предыдущем интервале накопления энергии в демпфирующем конденсаторе (интервал tg — и з), выводится на последующем интервале вывода энергии из конденсатора в нагрузку (интервал t4 — t ) . В резуль5 тате отпадает необходимссть в дополнительном оборудовании, включающем в себя зарядное устройство, зависимый инвертор, согласующий трансформатор, установленная мощность кото1ð рого равна 30-40Х от установленной мощности основного оборудования, что ! по сравнению с известным значительно

1 упрощает преобразователь постоянного тока в переменный.

Исключение дополнительного оборудования и непроизводительной циркуляции реактивной мощности через источник питания снижает суммарные потери на преобразование и повышает

КПД преобразователя.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного тока в переменный, содержащий трехфазный мост основных тиристоров, подключенный выводами постоянного тока через реактор к входным выводам и вывода3р ми переменного тока — к выходным выводам и выводам переменного тока трехфазного моста дополнительных тиристоров, а также трехфазный диодный мост, демпфирующий конденсатор и блок управления, выполненный в виде системы управления автономным инвертором тока, основные и вспомогательные выходы которой подсоединены к управляющим электродам соответствую4р щих основных и дополнительных тиристоров, отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя и повьппения его КПД, выводы демпфирующего конденсатора подсоеди45 иены к выводам постоянного тока моста дополнительных тиристоров, а трехфазный мост диодов подключен встречнопараллельно трехфазному мосту допол- . нительных тиристоров и соединен с ним выводами переменного тока, причем основные и дополнительные тиристоры выполнены двухоперационными.

А,3

Редактор М.Бланар

Заказ 2261 Тираж 497 Подписное

ВНКИПК Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСР

113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. А/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10!

8,5

k,", 7

Х,9

Составитель И.Жеребина

Техред Л.Олийнык Корректор С.Шевкун