Преобразователь частоты и числа фаз с неявным звеном постоянного тока

 

ОП ИСАЙКЕ(в748726

ИЗОВРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

-е

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к нвт. свил-ву (22) Заявлено 06.10.72(2) ) 1833815/24-07 (5! )М. Кл.

Н 02 М 5/27//

Н 02 К 29/04 с присоединением заявки №

Гвеударстоанный комитет

СССР (23) Приоритет

Опубликовано 15,07.80. Бюллетень № 26 (53) УДК621 314 . 58 (088.8 ) до делам изобретений н открытий

Дата опубликования описания 17.07,80 (72) Автор изобретения

B. А. Кучумов

Всесоюзный научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ И ЧИСЛА ФАЗ

С НЕЯВНЫМ ЗВЕНОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к преобразо-! вательной технике.

Известны преобразователи однофазного напряжения в трехфазное напряжение, применяемые в частности для питания тяговых двигателей электроподвижного состава . Такие преобразователи (называемые также преобразователями частоты и числа фаз с неявным звеном постоянного тока) содержат подключенные

1О к выходным выводам две группы попарно соединенных анодами и катодами основных тиристоров, причем одноименные противоположные электроды тиристоров объединены в анодные и катодные токосбор15 ные труппы и подсоединены ко вторичным обмоткам трансформаторов (1$ и (2).

Недостаток этих преобразователей в случае использования их для питания

20 синхротпых двигателей, выражается и том, что применяемая естественная коммутация вентилей при всех ее преимушествах приводит к понижению коэффициента

2 мощности двигателя из-аа увеличенного угла погасания, который не удается уменьшить менее 20 эл. градусов. Такой угол запаса не только снижает коэффициент использования двигателя, но и увеличивает расчетные напряжения на вентилях.

llenb изобретения — устранение этих недостатков, а именно повышение технико-экономических показателей за счет повышения использования двигателя.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь снабжен коммутируюшими конденсаторами и двумя группами попарно соединенных анодами и катодами дополнительных тиристоров, причем противоположные электроды дополнителытых тиристоров каждой группы подключены к токосборным группам основных тиристоров, общие точки соединения анодов и катодов дополнительных тиристоров двух групп объц.чинены между собой, а коммутирующие конденсаторы включены между

6 анодных токосборных групп 7-9, 10-12, попарно объединены между собой и соединены также попарно объединенными. анодами тиристоров катодных токосборных грулп 13-15 и 16-18. К этим соединительным шинам подсоединена нагрузка 19, в данном случае трехфазный электродвигатель переменного тока. Описанное соединение тиристоров и нагрузки является общим также и в других схемах с неявным звеном постоянного тока. Преобразователь снабжен дополнительными управляемыми электрическими вентилями-тиристорами 20-31, схема соединения которых между собой и со входом пре— образователя полностью повторяет схему соединения основных тиристоров 7-18.

Общие точки двух катодов дополнительных тиристоров, входящих в анодные группы, например 20 и 23, соединены с общими точками двух анодов дополнительных тиристоров той же фазы, но входящих в катодные токосборные группы, то есть 26 и 29. Зти точки соединения связаны с нагрузкой через коммутирующие конденсаторы 32-34, число которых равно числу фаз нагрузки, в данном случае трем. Искусственная коммутация осуществляется путем перехода тока выходящего из работы основного тиристора во вспомогательную цепь, содержащую предварительно заряженный коммутирующий конденсатор данной фазы. Под действием напряжения перезаряда конденсатора осуществляется коммутация тока в фазах нагрузки. Электромагнитные процессы в предлагаемом преобразователе . с неявным звеном постоянного тока совпадают с процессами в известном преобразователе с явным звеном постоянного тока — инверторе тока с двухступенчатой искусственнбй коммутацией. Токовая нагрузка дополнительных тиристоров 20-31 существенно ниже токовой нагрузки основныхх тиристоров 7-18, поэтому вариант преобразователя, изображенного на фиг. 1, используется преимущественно при наличии тиристоров, номинальный ток которых меньше номинального тока ос-. новных силовых тиристоров. При этом система управления преобразователем наиболее простая, поскольку алгоритм управления дополнительными тиристорами 20 31 практически совпадает с алгоритмом управления основными тиристорами 7-18 (при некотором сдвиге во времени).

Предположим, что проводят ток тирис;торы 9 и 16 и ток протекает по двум

Преобразователь частоты и числа

45 фаз питается от трансформатора 1 с двумя вторичными обмотками, к концам которых подключен с1 лаживающий реактор 2 череа электрические вентили 3-6. (Жновные управляемые электрические

50 вентили-тиристоры 7-18 объединены в четыре токосборные группы 7-9, 10-12, 1 3-15 и 16-I8 две из которых 7-9 и 10-12 имеют общие аноды и назы55 ваются анодными токосборными группами, а две другие 13-15 и 16-18 — общие катоды и называются катодными токосборными группами. Катоды тиристоров

3 7487 2 выходными точками объединения анодов и катодов допопгительных тиристоров.

В одной из модификаций преобразователь отличается также тем, что упомянутые точки объединения анодов и катодов

5 дополнительных тиристоров объединены в общую точку.

В другой модификации обкладки коммутирующих конденсаторов, подключенные к выходным выводам, объединены в общую 10 точку и подключены к нулевому выводу преобразователя для подключения ее к пулевой точке электродвигателя, Па- фиг. 1 изображен вариант преобразователя с индивидуальными кбмму

-.ирующими конденсаторами и индивидуальными цепочками дополнительных ти рпсторов на каждую фазу нагрузки; на

+II. 2 — схема преобразователя с индивидуальными коммутационными конден- 20 саторами и общими цепочками дополнительных тиристоров; на фиг. 3 — схема преобразователя с общим коммутирующйм конденсатором и цепочками дополнительных тиристоров.

Преобразователь„п тается от трансформатора с двумя вторичными обмотками и простым оглаживающим реактором, но также применим для трансформатора с одной вторичной обмоткой и для сложного многообмоточного реактора, поскольку в любом иа известных преобразователей с неявным звеном постоянного тока имеется одинаковое число анодных и ка..;одных токосборкых групп основных тирис- 5 торов, одинаковым образом соединешых с нагрузкой.

Изобретение применимо и для преобразования трехфааного тока; при этом происходит простое увеличение числа дополнительных цепочек тиристоров по числу основных токосборных групп (например, вместо двенадцати восемнадцать) .

5 7 487 нижним (фиг. 1) фазам нагрузки. Конденсатор 32 заряжен до напряжения с положительной полярностью на нижней обкладке. Процесс перевода тока осуществляется

К3 тиристора 9 B THpHcTop 8, To eoTb из левой фазы нагрузки в верхнюю (фиг. 1).

В необходимый момент времени определяемый системой управления, поступает короткий отпирающий импульс на дополнительный тиристор 22 и более дли; 10 тельный на основной тнристор 8. Для конденсатора 32 создается контур разряда через проводящий ток тиристор 9 и тиристор 22. Ток тиристора 9 переходит в цепь конденсатора 32 и к этому ти- 15 ристору в обратном направлении прикладывается напряжение конденсатора 32, которое и запирает тиристор, Ток, протекающий по нагрузке и через конденсатор

32, не может измениться, так как этому 20 . препятствует индуктивность сглаживающего реактора 2. Поэтому напряжение на . конденсаторе 32 спадает до нуля и возрастает в другом направлений Далее начинается переход тока из одной фазы на- 25 грузки в другую, и конденсатор продолжает дозаряжаться током выходящей из работы фазы. Дополнительный тиристор 22 запирается при спадании этого тока. В результате конденсатор 32 оказывается Э0 перезаряженным до напряжения обратной полярности по сравнению с напряжением до начала описанной коммутации.

После перемены направления питающего

НанряжЕНИя В работЕ уЧаотВуЮт друГИЕ 35 основные и дополнительные тиристоры, например основной 12 и дополнительный

25, а полярность напряжения на коммутирующих конденсаторах не изменяется.

Для уменьшения установления мощнос,ти одно гипных вентилей преобразователя дополнительные тиристоры 20-31 (фиг. 1) объедине: ы в общие группы 20, 23, 45

26 и 29 (фиг. 2) Токовая нагрузка этих дополнительных тиристоров в три раза выше, чем дополнительных тиристоров в преобразователе по схеме фиг. 1, поэтому при выполнении

50 всего преобразователя на тиристорах одного типа достигается уменыйение установленной мощности электрических вентилей. Импульсы управления на дополнительные тиристЬры в этом преобразова55 теле подаются в три раза чаще, чем в преобразователе по схеме фиг. l. Коммутирующие конденсаторы 32-34 работают с частотои, равной выходной частоте.

26 6

С целью повышения использования коммутирующие конденсаторы в преобразователе по схеме фиг, 2 объединены в еди ный коммутирующий конденсатор 32, подключенный к нулевой нагрузке 11 (фиг. 3). В этом преобразователе достигается наибольшая простота силовой схемы. Ток, выходящий из работы фазы, переводится в соответствующую вспомога» тельную цепь из. дополнительного тирис- тора и коммутирующего конденсатора, откуда под действием напряжения конденсатора переводится во включаемую фазу.

Частота перезаряда коммутирующего конденсатора 32 в три раза выше, чем конденсаторов 32-34 в преобразователях по схемам фиг. 1 и 2.

Фор мула изобретения

1. Преобразователь частоты и числа фаз с неявным звеном постоянного тока преимущественно для питания многофазных двигателей, содержащий подключенные к выходным выводам две груйпы попарйо соединенных анодами и катодами основ ных тиристоров, причем одноименные противоположные электроды тиристоров объединены в анодные токосборные группы и подсоединены ко вторичным обмоткам трансформатора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения технико-экономических показателей, он снабжен коммутирующими конденсаторами и двумя группами попарно соединенных анодами и катодами дополнительных тиристоров, причем противоположные электроды дополнительных тиристоров каждой группы подключены к токосборным группам основных тиристоров, общие точки соединения анодов и катодов дополнительных тиристоров двух групп объединены между собой, а коммутирующие конденсаторы включены между выходными выводами преобразователя и общими точками объединения анодов и катодов дополнительных тиристоров, 2. Преобразователь по и. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения упомянутые точки объединения анодов и катодов дополнительных тиристоров соединены в общую точку.

3. Преобразователь по пп, 1 и 2, отли чающийся тем,что,с целью упрощения обкладки коммутирующих конденсаторов, подключаемьге K выходным выводам, объединены в. общую точку и подключены к нулевому выводу

748726

7 преобразователя для подключения ее к нулевой точке обмотки электродвигателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе и

1. «Электротехника", 1970, Л 12.

2. Авторское свидетельство СССР

М 243053, кл. 21д1 41 1969

Я

Ф7

<В

748726

Составитель Г. Мыдык

Техред)К. Кастелевич Корректор M. Демчик Редактор С. Патрушева l

Заказ 4380/18 Тираж 783 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент," г. Ужгород, ул. Проектная, 4

В

<6

Я