Непосредственный тиристорный преобразователь частоты с искусственной коммутацией

 

ОП ИСАЙИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

jii5 5844!2 блюз Советских

Социалистических

Реслублии (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.05.75 (21) 2138419/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.12,77. Бюллетень № 46 (45) Дата опубликования описания 02.12.77 (51) М, Кл. Н 02М 5/27

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 621.314.27 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. С. Руденко, В. М. Скобченко и Э. М. Чехет

Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия

Великой Октябрьской социалистической революции (71) Заявитель (54) НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ ЧАСТОТЫ С ИСКУССТВЕННОЙ

КОММУТАЦИ ЕЙ

Изобретение относится к области электротехники, а именно к области преобразовательной техники, и может быть использовано в частотно-управляемом электроприводе, а также при построении различного типа вторичных или автономных источников электропитания, где возникает задача преобразования частоты и н an ряжения.

Известны преобразователи частоты с непосредственной связью, используемые в регулируемом электроприводе или источниках электропитания (1, 2, 3).

Из известных преобразователей частоты наиболее близким по технической сущности является преобразователь частоты с непосредственной связью на симметричных тиристорах, описанный в (3). Он содержит основные тиристорные мосты, а также блок принудительной коммутации, который включает в себя выходами встречно-параллельно соединенные зарядный тиристорный и вспомогательный вентильный мосты, причем вход вспомогательного вентильного моста подсоединен к входным выводам преобразователя, распределительные мосты, диагональю переменного тока включенные к выходным его выводам, дроссели и коммутирующие конденсаторы, а также блок управления в виде задающего генератора, распределителя, индикаторов направления тока нагрузки и логических элементов И.

Недостаток этого преобразователя — его сложность.

С целью упрощения в предлагаемом преобразователе установлена мостовая схема, два

5 противоположных плеча которой содержат тиристоры, а два других — последовательно соединенные коммутирующие конденсатор т дроссель, причем одна из диагоналей этой мостовой схемы подключена к диагонали пере10 менного тока указанного зарядного моста, а другая — к диагонали постоянного тока распределительного моста. При многофазном выходе принудительную коммутацию тиристоров основных мостов осуществляют одним общим

15 для всех тиристоров блоком коммутации.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого преобразователя при однофазном выходе; на фиг, 2 принципиальная схема преобразователя при

20 трехфазном выходе.

Преобразователь частоты с непосредственной связью построен по мостовой схеме на симметричных или встречно-параллельных тиристорах 1 — б (дроссели, включенные последо25 вательно с симметричными тиристорами не показаны). Блок коммутации состоит из трехфазного мостового выпрямителя 7, подключенного на стороне постоянного тока к одной диагонали, зарядного тиристорного моста, обра30 зованного тиристорами 8 — 11. В другую диа584412 гональ зарядного тиристорного моста включена диагональю мостовая схема, в два плеча которой включены тиристоры 12 и 13, а в другие два плеча — цепочки, образованные последовательно соединенными дросселем 14 и коммутирующим конденсатором 15 в одном плече и дросселем 16 и коммутирующим конденсатором 17 в другом плече. Ко второй диа-, гонали мостовой схемы подключен диагональю распределительный тиристорный иост, образованный тиристорами 18 — 21, во вторую диагональ которого включена нагрузка 22 и датчик направления тока нагрузки 23, связанный со схемой управления, состоящей из управляющего генератора 24, распределителя импульсов

25 и схемы совпадения 26.

В предлагаемом преобразователе частоты применен способ формирования кривой выходного напряжения путем циклического подключения на равные промежутки времени нагрузки к линейным питающим напряжениям. При этом алгоритм работы силовых тиристоров следующий.

АВ (1, 5) — э — АС (1, 6) -«-ВС (2, 6) — - — АВ (2, 4) -э-АС (3, 4) - - — ВС (3, 5), где АВ, ВС, АС вЂ” линейные напряжения, к которым подключается нагрузка;

1, 2, 3, 4, 5, 6 — номера тиристоров, подключающих нагрузку к линейным напряжениям.

Предположим, что импульсы управления с управляющего генератора 24 через распределитель импульсов 25 подаются на силовые тиристоры 1 и 5 и с некоторой задержкой на тиристоры 9, 10, 12, 13. При этом коммутирующие конденсаторы 15 и 17 заряжаются с полярностью, указанной на чертеже. В следующий момент времени нагрузка переключается на другое линейное питающее напряжение, предположим с помощью тиристоров 1 и 6, Следовательно, необходимо погасить тиристор

5. Для определения того, какой коммутирующий конденсатор необходимо подключить параллельно силовому тиристору, последовательно с нагрузкой включен датчик направления тока нагрузки 23, сигнал которого поступает на схему совпадения 26. Сюда же поступают импульсы с управляющего генератора 24 через распределитель импульсов 25, а с выхода схемы совпадения подаются, в зависимости от направления тока нагрузки, импульсы на те или иные распределительные тиристоры 18—

21. Одновременно подаются импульсы управления на тиристоры 8 и 11 зарядного тиристорного моста. Например, если направление тока соответствует направлению, указанному сплошной стрелкой, то для гашения тиристора

5 со схемы совпадения 26 подаются импульсы на включение тиристора 21. С некоторой задержкой, достаточной для восстановления запирающих свойств тиристора 5 включается тиристор 19, обеспечивая независимый от нагрузки ускоренный перезаряд коммутирующего конденсатора 15. Перед началом следующеro рабочего цикла, т. е. выключения силового тиристора, необходимо перезарядить коммутирующий конденсатор 15. Для этого подаются импульсы управления на тиристоры 9, 10, 5 12, 13.

Если направление тока соответствует пунктирной стрелке, то импульсы управления с блока совпадения подаются на тиристор 20 и с некоторой задержкой на тиристор 18, обес10 печивая ускоренный перезаряд коммутирующего конденсатора 17. После включения тиристоров 9, 10, 12, 13 конденсатор 15 перезаряжается и готов к следующему рабочему циклу.

15 Использование предлагаемого узла искусственной коммутации выгодно отличает преобразователь частоты с непосредственно связью на симметричных тиристорах от указанного прототипа, так как позволяет использовать

20 один узел искусственной коммутации для одновременного гашения тиристоров в нескольких силовых схемах нагрузки. При этом количество тиристоров узла искусственной коммутации уменьшается от 36, необходимых при

25 трехфазном выходе в прототипе, до 18 в предлагаемом преобразователе частоты (см. фиг.

2). В результате значительно уменьшается масса и габариты преобразователя частоты и увеличивается его надежность. зр Трехфазно-трехфазный преобразователь частоты (см. фиг. 2, где 27 — 32 вентили, 33 — 35 дроссели, 36 — 56 тиристоры) работает следующим образом.

Пусть на входе преобразователя частоты отз5 сутствуют обычно устанавливаемые для ограничения токов короткого замыкания дроссели

33, 34, 35 (см. фиг. 2) и пусть V>) Va)Vc

Тогда в фазах нагрузки протекает ток, как указано стрелками, и проводят ток тиристоры

40 1, 5, 36, 40, 47, 51. В следующий момент времени в соответствии с алгоритмом работы необходимо погасить тиристоры 5, 40, 51 и включить тиристоры 6, 41, 52. Для этого с системы управления подаются импульсы на включение

45 тиристоров 8, 11 зарядного тиристорного моста и 20, 45, 56 распределительного тиристорного моста. Гашение тиристоров 5 и 51 обеспечивает конденсатор 17, а гашение тиристоров

40 — конденсатор 15. Процесс гашения тири50 стора 5 протекает аналогично вышеописанному.

Если бы происходило гашение тиристора 5 в трехфазно-однофазной схеме на фиг. 1, то конденсатор 17 разряжался по цепи «+», 20, 55 5, 31, 11, 16 « — », и после выключения тиристора 5 процесс разряда продолжался бы через нагрузку, т. е. должен проводить диод 31.

Если бы аналогично происходил процесс гашения тиристора 51, то проводил бы диод 32.

60 В трехфазно-трехфазной схеме процесс несколько изменяется. При VA) Va) Vc диод 31 проводить не может, так как находится под обратным напряжением, равным линейному напряжению сети. Считаем, что внутреннее со65 противление сети равно О.

584412

5 6

Тогда конденсатор 17 обеспечивает гашение ные мосты, а также блок принудительной комтиристора 51 по цепи «+» 55, 51, 32, 11, 16, мутации, включающий в себя выходами

« — », и гашение тиристора 5 по цепи «+», 20, встречно-параллельно соединенные зарядный

5, фаза В, фаза А, 32, 11, 16, « — ». тиристорный и вспомогательный вентильный

То есть гашение тиристора 51 обеспечивает- 5 мосты, причем вход вспомогательного вентилься за счет напряжения на конденсаторе, а га- ного моста подсоединен к входным выводам шение тиристора 5 за счет суммы напряжения преобразователя, распределительные мосты, на конденсаторе и линейного напряжения се- диагональю переменного тока включенные к ти. После выключения тиристоров 5, 51 через выходным его выводам, дроссели, коммутирувремя, равное времени восстановления, вклю- 10 ющие конденсаторы, а также блок управления чают тиристоры 18, 53, 43, при этом тиристо- в виде задающего генератора, распределитель ры 20, 45 и 55 после окончания перезаряда вы- импульсов, индикатор направления тока наключаются. Аналогично протекают процессы и грузки и логические элементы И, отлич а юв остальные интервалы времени. шийся тем, что, с целью упрощения, он снабСледует отметить, что установка дополни- 15 жен мостовой схемой, два противоположных тельных дросселей 33 — 35 изменяет процесс плеча которой содержат тиристоры, а два друкоммутации. В этом случае возможна работа . гих — последовательно соединенные коммутиодновременно диодов (например 32 и 31) без рующие конденсатор и дроссель, причем одна к. з. источника, .так как- внутреннее сопротив- из -диагоналей этой мостовой схемы подключеление сети больше внутреннего, сопротивления 20 на к диагонали переменного тока указанного контура коммутации. Тогда íа дросселях: в зарядного- моста; — à другая — к диагонали помомент коммутации паденйе напряжения рав-.. " стоянного тока распределительного моста. но линейному, а потенциалы катодов диодов, Источники информации, 32 и 31 равны, Гашенйе тирйсторов 5 и 51 про- " - принятые во внимание при экспертизе текает тогда аналогично вышеописанному. 25 1. Авторское свидетельство Хо 180689, кл. 21dÐ, 14/02, 1965. оРмУл а изобРетениЯ- 2. Авторское свидетельство Х 213958, Непосредственный тиристорный - нреобразо- - -кл. 21d 14/02, 1965. ватель частоты с искусственной коммутацией - 3. Авторское свидетельство М 309435, тиристоров, содержащий основные.тиристор: 30. кл. 21dÐ, 14/01, 1968. фиг1

А в с

<Риг. 2

Составитель Г. Мыцык

Корректор Е. Хмелева

Техред Н. Рыбкина

Редактор Н. Хлудова

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2610/6 Изд, № 971 Тираж 917

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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