Непосредственный преобразователь частоты с искуственной коммутацией

 

ОПИ ЙИЖ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

583521

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено160276 (21) 2324540/24 — 07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 01277 Бюллетень № 45 (45) Дата опубликования описания 23.1277 (51) М. Кл.

Н 02 М 5/27

Гасударственный номнтвт

Саввтв Мннистрав СССР аа двавм изобретений н атирытий (5З} У ДК б 21. 3 14. 27 (088. 8) (72) Автор изобретения

В.И. Попов (71) Заявитель

Новосибирский электротехнический институт (54) НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

С ИСКУССТВЕННОЙ КОММУТАДИЕИ

Изобретение относится к электротехнике.

Известны непосредственные преобразователи частоты с искусственной коммутацией тиристоров (1), (2), (3), (4), (5) 5

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь, содержащий подключенные ко входным выводам основные тиристорные мосты, неуправляемый трехфаз- 10 ный мост и распределительнь|е тиристоры, а также коммутирующие LC-цепи (6).

Общим недостатком этих устройств является несовершенство блока принудительной коммутации, приводящее к снижению КПД преобразователя и ограничению его частотных возможностей.

Для устранения этих недостатков каждая LC-цепочка снабжена вспомогательным конденсатором, который соединен последовательно с основным кбнденсатором, а образованная конденсаторная цепь подключена к выходу указанного моста и шунтирована последовательно соединенными дополнительными тиристорами, включенными в проводящем направлении по отношению к полярности упомянутого неуправляемого моста, причем общая точка соединения тиристоров через дрьссель коммутирующей С-цепочки соединена с общей точкой соединения конденсаторов.

Это позволяет повысить КГД преобразователя за счет исключения явления накопления электромагнитной энергии в LC-контурах блока принудительной коммутации, а также расширить его частные возможности.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема предложенного преобразователя частоты; на фиг. 2 — графически изображены кривые токов и напряжений узла коммутации.

Преобразователь частоты питается от трехфазной сети (А,В,С-фазы питающего напряжения)и содержит неуправляемый трехфазный мост 1-6, включенный на входе преобразователя, на выходе этого моста включен фильтрующий конденсатор 7, а также коммутирующие емкости 8-13, причем каждая из них шунтируется последовательно включенными дополнительными тиристорами 1419, аноды которых подключены к плюсу неуправляемого моста, а катоды — к минусу. Общие очки соединения тиристоров подключаются к средним точкам коммутирующих конденсаторов через коммутирующие дроссели 20-22. Между выходными выводами преобразователя

583521 и общими точками посл довательно включенных тиристоров включены распределительные тиристоры 23-28, а силовые тиристоры 29-46 преобразователя включены между нагрузкой 47-49 и сетью.

Преобразователь частоты работает следующим образом.

Подключение фаз нагрузки к наиболее положительным и отрицательным фазам питающей сети (кривая выходного напряжения формируется методом синусоидальной 10ИМ) происходит с помощью основных тиристоров 29-4б.

Придание этим тиристорам свойств полностью управляемых ключей осуществляется с помощью блоков искусственной коммутации, по одному на каждую фазу нагрузки. Рассмотрим работу блока коммутации для одной фазы н .грузки (два других работают аналогично).

Предположим, что в рассматриваемый момент времени (t,, фиг.2) необходимо выключить тиристор 29. При этом коммутирующие конденсаторы 8 и 9 (суммарная емкость этих фаз конденсаторов равна емкости одного коммутирующего конденсатора известногGI заряжены до величин напряжений6-- и

Е .г

9- Е (Š— напряжение на фиг:ьтрующей емкости 7) в полярности, указанной справа от этих емкостей. Для выключения тиристора 29 подается импульс управления на распределительный тиристор 23. Емкость 8 начнет колебательно перезаряжаться в обратную полярность по контуру 8-20-23-29-1.

Одновременно емкость 9 по контуру

9-20-23-29-7 будет разряжаться до напряжения — (момент 1,, фиг.2а,б).

Суммарный ток (фиг. 2 в) перезаряда и разряда емкостей 8, 9 будет направлен навстречу току в тиристоре 29, и при достижении (момент f„>,ôèã.2) величины тока тиристора 29 тиристор выключается.

Дпя обеспечения неизменной цепи контуров перезаряда и разряда емкостей включается тиристор 32 (включенный антипараллельно тиристору 29) .

Время работы тиристоров 32 (интер- 0 вал tz — t фиг.2) определит время, предоставленное для восстановления управляющих свойств тиристору 29. В момент времени t, когда ток контура коммутации снова станет равным нагрузки (фиг.2в), включается тиристор 17. При этом емкость 9 по контуру 9 — 20 — 17 перезарядтися цо напряжения, примерно, равного в

Е полярности, указанной слева от емкости. A емкость 8 в это время дозарядится до напряжения, примерно 2Å по контуру 8 — 20 — 17 — 7, Таким образом, к моменту окончания коммутации (t> фиг.2) емкости 8 и 9 оказываются готовыми к коммутации ти- 66 ристоров анодной группы 32-34. Для обеспечения протекания реактивного тока нагрузки подаются импульсы управления на вентиль катодной группы, но подключенный к наиболее отрицательной фазе питающего напряжения.

Для выключения тиристора анодной группы необходимо включать распределительный тиристор 24, а потом шунтирующий тиристор 14. При этом процессы в контуре коммутации будут аналогичны выше рассмотренным.

Благодаря тому, что в процессе коммутации основных тиристоров происходит чередование циклов зарядразряд коммутирующих емкостей, происходит стабилизация напряжения на них. Так как в процессе заряда емкости идет отбор мощности от источника и этим покрыьаются потери в контуре, а при разряде идет процесс отдачи энергии в источник питания (в частности, в фильтровую емкость 7), предотвращается накопление напряжения на емкости.

Из-за этого, что моменты включения LuyHòèðóþùèõ тиристоров разнесены во времени минчмум на величину длительности полуволны тока заряда емкостей, не требуется дополнительного времени для восстановления их управляющих свойств. Это приводит в свою очередь к расширению частотного диапазона преобразователя.

Формула изобретения

Непосредственный преобразователь частоты с искусственной коммутацией, соцержащий подключенные ко входным выводам основные тиристорные мосты, неуправляемый трехфазный мост и распределительные тиристоры, а также коммутирующие).С-цепи, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения КПД и расширения частотного диапазона выходного напряжения преобразователя, каждая LC-цепочка снабжена вспомогательным конденсатором, который соединен последовательно с основным, а образованная конденсаторами цепь подключена к выходу указанного моста и шунтирована последовательно соединенными дополнительными тиристорами, включенными в проводящем направлении по отношению к полярности упомянутого неуправляемого моста, причем общая точка соединения тиристоров через дроссель коммутирующей

LC-цепочки соединена с общей точкой соединения конденсаторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

583521

4 8 С

1. Авторское свидетельство СССР

Р 336751, кл. Н 02 1/08, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

М 476646, Н 02 М 5/22, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР в 464051, Н 02 М 5/27, 1970.

4 ° Авторское свидетельство СССР

Ю 235181, Н 02 m, 1967.

5. Патент Японии 9 48-44495, кл. 56 В 4, 1973.

6, Разработка системы управления вентильным преобразователем частоты с непосредственной связью и искусственной коммутацией. Отчет по НИР

М гос. per. 72054871 инв. H Б 224537. л У 1

Филиал ППП Патент, г. Ужгород., ул. Проектная, 4 оставитель Г. Мыцик

Редактор М. Малаховская Техред Н.Бабурка коооектоо Н. Ковалева

Заказ 4904/59 Тираж 917 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35 Ра ская наб. д. 4 5