Способ снижения коммутационных потерь в тиристорном преобразователе частоты

 

4 . Д

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВЙДЕТЕЛЬСТВУ ш1 544095

Саа Фвввтваа

Социалиатичввищ

Рвонубаии (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.08.73 (21) 1952097/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.01.77. Бюллетень № 3 (45) Дата опубликования описания 05.06,78 (51) М. Кл.2 Н 02Р 13/30

Гасударственный комитвт

Совета Министров CCCP по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.316.727 (088.8) (72) Автор изобретения

А. И. Федосов

Специальное конструкторское бюро биофизической аппаратуры (71) Заявитель (54) СПОСОБ СНИЖЕНИЯ КОММУТАЦИОННЫХ ПОТЕРЪ

В ТИРИСТОРНОМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к тиристорной преобразовательной технике и может найти широкое применение в системах электропривода с автономным инвертором и регулируемым источником постоянного тока.

Наиболее эффективно использование этого способа в преобразователях частоты для частотнорегулируемого высокоскоростного электропривода, применяемого для разгона тел вращения, что имеет место, например в ультрацентрифугах и гироскопах.

Известен способ снижения коммутационных потерь в тиристорных преобразователях, в которых коммутирующие конденсаторы заряжаются от основного регулируемого источника постоянного тока, основанный на отклочении емкости коммутируемых конденсаторов.

Эти преобразователи проще и надежнее, чем преобразователи, в которых коммутирующие конденсаторы заряжаются от вспомогательного источника постоянного тока, однако они имеют более высокие коммутационные потери, чем последние (1).

Наиболее близким к изобретению является способ снижения коммутационных потерь в тиристорных преобразователях с автономным чнвертором и регулируемым источником гостоянного тока, который заключается в том, что при изменении напряжения регулируемого источника постоянного тока и частоты автономного инвертора осуществляется дискретное регулирование емкости коммутирующих конденсаторов автономного инвертора (2).

Однако известный способ не нашел широ5 кого практического применения, так как реализация его требует большого количества коммутационной аппаратуры для дискретного регулирования емкости коммутирующих конденсаторов, что сильно усложняет преобразо10 ватель частоты. Это объясняется тем, что в известном способе не определен критерий, который позволил бы осуществлять просто выполнимое дискретное регулирование емкости коммутирующих конденсаторов.

15 Цель изобретения — упрощение преобразовательной установки.

Указанная цель достигается тем, что дискретное регулирование емкости осуществляют при таких мгновенных значениях частоты и напряжения, когда величина коммутационных потерь в автономном ипверторе достигает значения, равного величине потерь, соответствующих расчетному номинальному режиму.

Предлагаемый способ снижения коммута25 ционных потерь в тиристорных преобразователях частоты с регулируемым источником постоянного тока и автономным ннвертором иллюстрируется чертежом, где (кривая 1) представлена характерная зависимость емко30 сти коммутирующих конденсаторов в втоном544095

20 ного инвертора от величины напряжения на них (U,) и соответственно от частоты преобразователя (j) которая при частотном регулировании однозначно связана с напряжением питания автономного инвертора. Эта зависимость получена из условия, что во всем диапазоне частотного регулирования время, предоставляемое для восстановления запирающих свойств тиристоров автономного инвертора, было бы одинаково. Практически реализовать такую зависимость невозможно, так как емкость коммутирующих конденсаторов автономного инвертора можно изменять только дискретно (ступенчатая кривая 2). Чем больше число ступеней, тем ближе реальная ступенчатая кривая 2 будет стремиться к идеальной кривой 1. Однако увеличение числа ступеней связано с увеличением количества коммутационной аппаратуры, используемой для дискретного регулирования емкости коммутирующих конденсаторов. Это приводит к усложнению преобразователя частоты и увеличению его массо-габаритных параметров.

Способ снижения коммутационных потерь в тиристорном преобразователе частоты дает возможность однозначно определить минимальное количество ступеней дискретного регулирования емкости коммутирующих конденсаторов, что достигается путем введения критерия коммутационных потерь, Зависимость коммутационных потерь от U„и f, построенная на основании того, что величина емкости коммутирующих конденсаторов С во всем диапазоне частотного регулирования изменяется в соответствии с кривой 1, выражается графически кривой 3, где величина коммутационных потерь при номинальных (максимальных) значениях частоты /н„, и соответственно напряжения У,», равно номинальному (максимальному) значению Р„,. Параметры преобразователя частоты, его тепловой режим, рассчитываются исходя из Р»ном, т. е. преобразователь надежно работает при величине потерь, равной Р«,, который в предлагаемом способе введен в виде критерия коммутационных потерь. Согласно данному способу снижения коммутационных потерь дискретное регулирование емкости коммутирующих конденсаторов осуществляют при таких значениях частот f и соответственно напряжений У„когда величина коммутационных потерь в преобразователе становится равной Р,„,„. В соответствии с чертежом дискретное регулирование (уменьшение) емкости коммутирующих конденсаторов осуществляют при f U„; /,У„; f Uc, При изменении f от значения f< до f емкость коммутирующих конденсаторов остается неизменной, равной С (кривая 2), при этом коммутационные потери в преобоазователе возрастают в соответствии с кривой 4, изменяясь от зна25

З0

60 чения Р„ до Р„„, . При f2 и соответственно при У„происходит дискретное уменьшение величины емкости коммутирующих конденсаторов от значения С до значения С . При этом коммутационные потери также дискретН0 уменьшаются DT значения Р„„,щ до P»„°

Далее от значения частоты преобразователя

f> до f3 емкость коммутирующих конденсаторов остается неизменной и равной С>, а коммутационные потери возрастают от значения

Р», до Р»н„„по кривой 5. При f3 происходит дискретное уменьшение величины емкости коммутирующих конденсаторов от значения

С до Сно» . При этом коммутационные потери также дискретно уменьшаются от значения

Р«< до Р,, и далее, при увеличении /, возрастают по кривой 6, достигая при j„„»„значении P „,„. Значение емкости коммутирующих конденсаторов в диапазоне изменения частоты от fg до j»(>„, установлено равным C„c,„„, что несколько меньше расчетного значения. Это приведет к небольшому уменьшению времени, предоставляемого для восстановления запирающих свойств тиристором инвертора, что однако не опасно, так как запас коммутационной устойчивости преобразователя устанавливается обычно достаточно большим.

Таким образом, предлагаемый способ снижения коммутационных потерь в тиристорном преобразователе частоты однозначно обеспечивает минимальное количество коммутационной аппаратуры, используемой для дискретного регулирования емкости коммутирующих конденсаторов.

Формула изобретения

Способ снижения коммутационных потерь в тиристорном преобразователе частоты, питаемом от регулируемого источника постоянного тока, состоящий в том, что дискретно регулируют емкости коммутирующих конденсаторов, отличающийся тем, что, с целью упрощения, дискретное регулирование емкости коммутирующих конденсаторов осуществляют при таких мгновенных значениях частоты и напряжения преобразователя, когда величина коммутационных потерь в преобразователе достигает значения, равного величине потерь, соответствующих номинальному расчетному режиму.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Тиристоры. Технический справочник. Под редакцией В. А. Лабунцева. М., «Энергия», 1971, глава 6.

2. Кантер И. И. и др. Тиристорный преобразователь для частотного управления асинхронным электроприводом. «Электротехник», 1969, Ме 11, с. 10 — 14 (прототип).

544095

1л нзм

Сг к2

РК1

Оном

Аюм

Составитель E. Калинкин

Техред P. Юсипова

Редактор Острова

Корректор P. Беркович

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1137/15 Изд. № 323 Тираж 914

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5