Непосредственный преобразователь частоты с принудительной коммутацией

 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике. Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей. Преобразователь в трехфазном варианте содержит три моста главных тиристоров 1-18, мосты распределительных диодов 21-26 и тиристоров 31-36, а также запираемые тиристоры 29, 30. Цель достигается включением дополнительных обмоток 39 между входными выводами преобразователя и входными выводами моста распределительных диодов 21-26. Обмотки 39 могут принадлежать либо автотрансформатору , либо синхронному генератору. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

(g))$ Н 02 И 5/27

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОММ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

flPH ГКНТ СССР (21) 4650947/07 (22) 14.02.89 (46) 23.06.9 1. Бюл. У1 23 (71) Научно-исследовательский, про" ектпо-конструкторский и технологический институт тяжелого электромашиностроепил Харьковского завода Электротят<иашп ии. В.И.Ленина (72) Л.A.×åðíûUåâ (53) 62 1.3 14.27 (088.8) (56) Лвторское свидетельство СССР

)1 180689, кл. Н 02 И 5/27, 1965.

Лвторское свидетельство СССР

Y 289485, кл. Н 02 М 5/28, заявлено

26.09.69, К1 1367/56/24-07, опубликовало 08 12.70, Бюллетень K 1, 1971.

Лвторское свидетельство СССР

1171928, кл. H 02 И 5/27, 1985.

Заявка Японии P 60-7910, кл. Н 02 11 5/27, 1985.

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике, используемой преимущественно в автономном тяговом электроприводе с частотно-регулируеинми асинхро ныии короткозамкнут йми электродвигателями.

Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей.

На чертеже изображена принципиальная схема непосредственного преобразователя частоты с принудительной коммутацией. Для простоты изложения на чертеже опущены элементы второстепе пые к сути загвляемого устройства, например,дроссели, ограничивающие скорость нарастания коммутационного

„„SU„„1658335 А 1

2 (54) НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ ПРЕОБРЛЗОВАТЕЛЬ

ЧЛС ОТН С ПРИНУДИТЕЛЬНОЙ КО121УТАЦИЕЙ (57) Изобретение относится к силовой преобразовательной технике. Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей. Преобразователь в трехфаэном варианте содержит трп носта главных тиристоров 1-18, мосты распределительных диодов 21-26 и тирпсторов 31-36, а также запираемые тиристоры 29, 30. Цель достигается включением дополнительных обмоток

39 между входными выводами преобразователя и входными Выводами моста распределительных диодов 21-26. Обмотки 39 могут принадлежать либо автотрансформатору, либо синхронному генератору. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. тока, входные линейные дроссели, з иИтные РСЭ-цепочки, блоки управления и прочиЕ, которые могут быть выполнены по известныи техническим решениям.

Н а чертеже в качестве примера конкретного выполнения представлена трехфазная мостовая схема непосредственного преобразователя частоты с принудительной коммутацией. Главные тиристоры 1-18 образуют мосты, включенные иежду входными 19 и выходными

20 выводами преобразователя. Входные распределительные диоды 21-26 образуют мост, выводы постоянного тока которого подхлючены к вспомогательной цепи. Во вспомогательной цепи поf6"i8335 стоянного тока включены конденсатор

27, компенсирующий избыточную ðåàêтинную энергию источника питания при принудительной коммутации, вспомогательные нагрузки 28 преобразователя или электропривода, например моторвентиляторы, коммутационные запираемые тиристоры 29 и 30. Выходные распределительные тиристоры 31-36 образуют 10 мост, выводы постоянного тока которого подключены к вспомогательной цепи, а именно, к коммутационным запираег»ым тиристораи 29, 30, а выводы переменного така подключены к выходным выводам 20 преобразователя.

Кол»л»утационный источник выполнен в виде автотрансформатора 37 с основными обмотками 38 и дополнительными обмотками 39. Концы основных обмоток

38 объединены, начала основных обмоток 38 соединены с концами дополнительных обиоток 39 и с выходными выводаии 19 преобразователя, начала дополнительных обмоток 39 соединены с 25 выводамн переменного тока моста входных распределительных диодов 21-2б.

Входными ныводал»и 19 преобразователь подключается к источнику питания, каковым н автономном тяговол» электроприводе является синхронньп генератор.

Выходными выводами 20 преобразователь подключается к нагрузке, каковой в автономном тяговом электроприводе является частотно-регулируемый асинхронньп» электродвигатель с короткоэаикнутым ротором.

Работа непосредственного преобразователя частоты в автономном тяговом электроприноде определяется необходимостью обеспечить пусковой и длитель.ньп» режимы и протекает следующим образом.

В пусковом режиме величина напряжения на входе преобразователя, задаваемая синхронным генератором, изменяется от нуля до иаксимальной.

Частота входного напряжения при этом постоянна и равна максимальной частоте генератора. Для частотного регулирования асинхронного двигателя н пусковол» режиме преобразователь путем цикличного переключения главных тиристоров 1-18 формирует выходное напряжение, частота которого изменяется почти пропорционально изменению нели- 55 чины напряжейиг» от нуля до минимальной частоты длительного режима. Минимальная частота длительного режима составляет 1/4 максимальной частоты длительного режима. В практически реализованных автономных тяговых электроприводах максимальная частота длительного режима, равная максимальной частоте асинхронного двигателя, почти равна максимальной частоте reнератора.

Таким образом, в пусковом режиме частота входного напряжения преобразователя максимальная, а частота выходного напряжения иэменлется от нуля до 1/4 л»аксииапьной частоты входного напряжения. Для обеспечения такого диапазона изменения частоты выходного напряжения в непосредственном преобразователе частоты не требуется применения принудительной коммутации главных тиристоров, поэтому в пусковом режиме достаточно естественной коммутации главных тиристоров напряжением источника питания, которая и применяется.

Коммутационные запираемые тиристоры 29, 30 и выходные распределительные тиристоры 31-ЗЬ в пусковом режиме «е действуют, В длительном режиме работы электропривода для обеспечения диапазона изменения частоты выходного напряжения от минимальной длительного режима, равной 1/4 максимальной, до максимальной естественной коммутации недостаточно, — требуется применение принудительной коммутации главных тиристоров, которая осуществляется следующим образом. Полярности напряжений, действующих в схеме в рассиатриваемьп иоиент, показаны на чертеже (в качестве примера). Пусть включены главные тиристоры 1, 7, 18, которые проводят токи от источника питания в нагрузку. Для принудительного отключения, например, главного тиристора 1, включают коммутационный запираемый» тиристор 29 и выходной распределительный тиристор 3 1. Дополнительная обмотка 39 оказынается замкнутой накоротко по цепи дополнительная обмотка 39 — входной распределительнь»»» диод 21 — коммутационный запираеиьн» тиристор 29 — выходной распределительньп» тиристор 31 — главный тиристор 1 — дополнительная обмотка 39". Ток короткого замыкания, возникающий» в указанной цепи,протекает встречно току нагрузки главного тиристора 1 и вытесняет его. Главный тиристор 1 обесточивается и под действием напряжения дополнительной обмотки 39, приложенного к тиристору 1

1658335 в обратном направлении, восстанавливает свои запирающие свойства. Для

1 надежного запирания главного тиристо ра ему требуется обратное напряжение порядка 100 В. Таким образом, величина напряжения дополнительной обмотки задается равной порядка 100 В при максимальном напряжении на входе преобразователя. Поскольку в длительном режиме напряжение на входе преобразователя стабильно и равно максимальному, коммутационная способность коммутационного источника также стабильна, ITo гарантирует высокую надежность принудительной коммутации во всем диапазоне изменения частот в длительном режиме.

По истечении времени выключения, необходимого для восстановления запирающих свойств главного тиристора 1, коммутационный запираемый тиристор 29 отключают по своей цепи управления, при этом обесточивается и отключаетсн выходной распределительный тиристор 31. Процесс принудительной коммутации ни этом заканчивается и группа главных тиристоров 1, 3, 5 переводится в инверторный режим для пропускания реактивного тока отключенной фазы нагрузки, а именно, при указанной полярности напряжений включают главный тиристор 5 и реактивный ток нагрузки замыкается по цепи выходные выводы преобразователя 20 — главный тиристор 18 — главный тиристор 5 выходные выводы преобразователя 20".

Реактивный ток источника питания замыкается по цепи входные выводы преобразователя 19 — дополнительная обмотка 39 — входной распределительный диод 21 — конденсатор 27 — входной распределительный диод 26 — дополнительная обмотка 39 другой фазы автотрансформатора 37 — входные выводы преобразователя 19". Главные тиристоры 1, 3, 5 по окончании протекания реактивного тока нагрузки прекрацают работу в инверторном режиме и запираются. Включаются в работу главные тиристоры 2, 4, Ь в выпрямительном режиме для проведения активного тока противоположного направления в рассматриваемой фазе нагрузки и т,д. до следующей принудительной коммутации, протекающей аналогично описанной.

В качестве коммутационного источника может быть использован источник питания преобразователя, например, синхронный генератор в автономном тяговом электроприводе, схема включения

5 которого совпадает со схемой включения автотрансформатора 37 (см. чертеж), для чего достаточно рассматривать основные 38 и дополнительные 39 обмотки, как обмотки статора синхронного генератора, питающего преобразователь.

Работа такой схемы протекает аналогично описанной без каких либо отличий.

15 Введение дополнительных обмоток и включение их между входными выводами преобразователя и входными распределительными диодами выгодно отличает предлагаемый непосредственный преоб20 разователь частоты с принудительной коммутацией от прототипа отсутствием коммутационного диодног0 выпрямителя.

Использование главного синхронного генератора, питающего преобразователь, также для принудительной коммутации главных тиристоров, дает дополнительный положительный эффект — отсутствие коммутационного трансформатора. Наличие дополнительных обмоток

30 не ведет к увеличению массы и объема коммутационного автотрансформатора, поскольку при переоборудовании схемы прототипа по предлагаемой схеме в качестве дополнительных могут быть ис35 польэованы вторичные обмотки трансформатора. Наличие же дополнительных обмоток в синхронном генераторе не ведет к сколь-нибудь оцутимому увеличению массы и объема генератора, по40 скольку их мощность составляет 2-ЗЖ от моцности генератора. Таким образом, обеспечивается достижение поставленной цели — снижение массы и объема преобразователя без ухудшения

45 показателей других элементов электропривода. В случае использования предлагаемого технического решения в автономном тяговом электроприводе, а именно, на тепловозе, масса и обьем

5ð преобразователя могут быть снижены по сравнению с прототипом ориентировочно на 5Х. формула И э о б р е т е н и я

1. Непосредственный преобразователь частоты с принудительной коммутацией, содержаци m-ôàçíûå мосты главных тиристоров, выводами перемен1658335!

Составитель Г.Мыцык

Редактор Л.Лашкова Техред М.Дидык Корректор Л.Патай

Заказ 2436 Тираж 388 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина, 101 ного тока подключенные к входным его силовым выводам, а выводами постоянного тока — к соответствующим выходным выводам, m-фазный мост распределительных диодов, выводами переменного тока, связанный с входными силовыми выводами преобразователя, а выводами постоянного тока через коммута- ционные запираемые тиристоры подключенньп к соответствующим выводам постоянного тока и-фазного моста рас пределительных тиристоров, выводы переменного тока которого подключены к выходным выводам преобразователя, а также блок управления, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью улучщения массогабаритных показателей, он снабжен основной и дополнительной п-фазными обмотками, причем основная обмотка соединена в звезду и подключена к входным силовым вы- 1 водам преобразователя, а дополнительная обмотка соединена пофаэно согласно последовательно с основной обмоткой и другими концами подключена к входным выводам моста распределительtrtо; диодов, 2. Преобразователь по п.1, о т л и ч а ю щ и fi ñ я тем, что укаэанные обмотки принадлежат автотрансфор15 матору.

3. Преобразователь по и. 1, о тл и ч а ю ц и и с я тем, что указанные обмотки принадлежат автономному генератору.