Преобразователь частоты с непосредственной связью и искусственой коммутацией

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

„„ 771822

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.08.78 (21) 2659892/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. K..

Н 02М 5/27

Гесударстввнный комитет

СССР (53) УДК 621.314..27 (088.8) Опубликовано 15.10.80. Бюллетень № 38

Дата опубликования описания 20.10.80 по делам изобретений и аткрытий (72) Авторы изобретения

В. С. Феди й, А. В. Попов и А. В. Козлов (7l ) Заявитель

Институт электродинамики АН Украинской CCP (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ С НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ

СВЯЗЬЮ И ИСКУССТВЕННОЙ КОММУТАЦИЕЙ

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к устройствам регулирования и стабилизации напряжения и частоты при помощи преобразователей частоты (ПЧ) с непосредственной связью и искусственной коммутацией.

Известен тиристорный преобразователь частоты, выполненный по нулевой схеме на силовых тиристорах и содержащий два запирающих блока, каждый из которых состоит из коммутирующего конденсатора, зарядных тиристора, сопротивления и источника постоянного напряжения, при этом запирающие блоки подключены к входным фазам преобразователя через диоды, а к выходным фазам — через дополнительные тиристоры (1).

Недостатком данного ПЧ является сложность узла искусственной коммутации, содержащего восемь коммутирующих тиристоров и два зарядных источника постоянного напряжения. Кроме того, вследствие холостого перезаряда коммутирующих конденсаторов от вспомогательных зарядных источников постоянного напряжения, сужается частотный диапазон ПЧ.

Сравнительно простая схема узла коммутации описана в (2). Однако он выполнен применительно к однофазному регулятору переменного тока и использование его в таком виде в ПЧ невозможно.

Наиболее близким по своей технической сущности к изобретению является ПЧ, описанный в (3). Он выполнен по нулевой схеме, что в принципе предполагает возможность подключения нулевой точки нагрузки

10 к «нулю» питающей сети. Такой преобразователь содержит нулевой входной вывод, многофазные тиристорные мосты по числу фаз выходного напряжения, анодную и катодную группы распределительных вентилей с точками объединения анодов и катодов соответственно, а также однофазный мост коммутирующих тиристоров, к каждому из выводов переменного тока которого подключена одна из обкладок одного из двух коммутирующих конденсаторов, причем аноды катодщ ной группы и катоды анодной группы распределительных вентилей, совместно с точками объединения анодов и точками объединения катодов многофазных тиристорных мостов соответственно, связаны с выходны77!822

Э ми выводами преобразователя через полуобмотки дросселей.

Большое количество коммутирующих тиристоров (двенадцать) и наличие в узле искусственной коммутации трехфазного диодного моста (а также конденсатора фильтра) являются недостатками указанного ПЧ.

Вследствие того, что в контур перезаряда входит питающая сеть, в схеме неизбежно накопление энергии на коммутирующих конденсаторах и данная схема без применения специальных цепей сброса неработоспособна.

Целью изобретения является упрощение схемы ПЧ за счет уменьшения количества коммутирующих тиристоров в узле искусственной коммутации.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе частоты с непосредственной связью и искусственной коммутацией другие обкладки коммутирующих конденсаторов подключены к нулевому входному выводу, а выводы постоянного тока однофазного моста коммутирующих тиристоров подключены к соответствующим точкам объединения анодов и катодов двух групп распределительных вентилей.

1$ яо

4 ный характер. Включение следующих силовых тиристоров, например 2, 11, 17, может быть осуществлено лишь после гашения ранее открытых тиристоров. Для этого импульсы управления подают на коммутирующие тиристоры 33-36 (см. фиг. 2) и напряжение конденсаторов 31, 32 обратной полярности прикладывается к тиристорам 1, 10, 16 через распределительные вентили 25-30 и индуктивность питающей сети (например обмотку трансформатора) . Несмотря на то, что импульсы управления подают на все коммутирующие тиристоры, в проводящем состоянии будут находиться только два тиристора ЗЗ и 36, на которых в данный момент действует положительное анодное напряжение. Процесс колебательного перезаряда коммутирующих конденсаторов происходит, минуя сеть и цепи нагрузки: конденсатор 32— тиристор 36 — диоды 26, 28, 30 — дроссели 19, 20, 21 — диоды 25, 27, 29 — тиристор 33 — конденсатор 31.

В конце перезаряда конденсаторы приобретают полярность, показанную на фиг. 1 в скобках. Данная полярность используется в последующих циклах для гашения очередных силовых тиристоров, вступающих в работу (см. фиг. 2) .

На фиг. 1 приведена схема описываемого и преобразователя частоты с непосредственной связью и искусственной коммутацией, выполненного по нулевой схеме; на фиг. 2— диаграммы импульсов управления силовыми и коммутирующими тиристорами преобразователя; на фиг. 3 — то же, что и на фиг.2, но для случая, когда напряжение на нагрузке регулируется широтно-импульсным способом.

ПЧ построен по нулевой схеме на силовых тиристорах — 18, выходные выводы мостов через полуобмотки дросселей 19, 20, 21 подключены к нагрузке преобразователя 22, 23,24.

Узел коммутации преобразователя содержит анодную и катодную группы распределительных вентилей (диодов) 25-30, подключенных к противоположным выходным выводам мостов, два коммутирующих конденсатора 31, 32, однофазный мост коммутирующих тиристоров 33-36, входные выводы которого соединены с одними обкладками коммутирующих конденсаторов 31, 32, другие обкладки этих конденсаторов подключены к нулевому проводу питающей сети, а выходные выводы моста 33-36 связаны с соответствующей анодной и катодной группами распределительных вентилей 25-30. В слу- Ю чае трехпроводной сети узел коммутации присоединяется к одному из линейных проводов, например, фазе А.

Преобразователь работает следующим образом (фиг. 1.)

Пусть в проводящем состоянии находят55 ся тиристоры 1, 10, 16, напряжение на конденсаторах имеет полярность, указанную без скобок, а нагрузка имеет активно-индуктивВ случае, если осуществляется широтноимпульсное регулирование напряжения на нагрузке (см. фиг. 3), на время паузы включают силовые тиристоры, подключенные к одному линейному проводу сети, например

1(4), 8(11), 15(18). Такой способ регулирования известен и потому не требует более детального описания.

Выключение упомянутых тиристоров осуществляют аналогично описанному выше, за счет отпирания тиристоров 33-36 (см. фиг. 3).

Далее подобные циклы повторяются и переключение тиристоров преобразователя производится согласно диаграмме на фиг. 3.

Начальный заряд коммутирующих конденсаторов производится за счет поочередного включения одной группы силовых тиристоров, например 1, 2, 3, и коммутирующего тиристора 34, а затем 4, 5, 6 и .35.

Поскольку процесс колебательного перезаряда коммутирующих конденсаторов происходит, минуя сеть, в данной схеме отсутствует накопление энергии на коммутирующих конденсаторах, а значит, не требуется применение специальных средств для ограничения величины напряжения на коммутирующих конденсаторах. Потери энергии в контуре перезаряда покрываются за счет протекания реактивного тока нагрузки через узел коммутации на интервале гашения силовых тиристоров.

С описанным узлом искусственной комму.тации может быть выполнен и мостовой преобразователь частоты с непосредственной связью, построенный на базе двух нулевых схем.

771822

Использование данного изобретения позволит создать ПЧ с непосредственной связью, имеющий простой узел искусственной коммутации: с четырьмя коммутирующими тиристорами без трехфазного диодного моста и конденсатора фильтра.

При этом значительно упрощается система управления преобразователем, что повышает надежность работы всего устройства.

Формула изобретения

Преобразователь частоты с непосредственной связью и искусственной коммутацией, имеющий нулевой входной вывод, подключаемый к нулевому (линейному) проводу многофазной питающей сети, и содержащий многофазные тиристорные мосты по числу фаз выходного напряжения, анодную и катодную группы распределительных вентилей - с точками объединения анодов и катодов соответственно, а также однофазный мост коммутирующих тиристоров, к каждому из выводов переменного тока которого подключена одна из обкладок одного из двух коммутирующих конденсаторов, причем аноды катодной группы и катоды анодной группы распределительных вентилей, совместно с точками объединения анодов и точками объединения катодов многофазных тиристорных мостов соответственно, связаны с выходными выводами преобразователя через полуобмотки дросселей, отличающийся тем, что, с целью упрощения, другие обкладки коммутирующих конденсаторов подключены к нулевому входному выводу, а выводы постоянного тока однофазного моста коммутирующих тиристоров подключены к соответствующим точкам объединения анодов и катодов двух групп распределительных вентилей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 208115, кл. Н 02 М 5/30, 29.12. 1967.

2. Материалы VIII научно-технической конференции по вопросам автоматизации

29 производства. Т. П. Томск, изд-во Томского университета, 1974, с. 31 — 33.

3. Авторское свидетельство СССР № 483746, кл. Н 02 М 5/28, 5.9.1975.

771822 .1, б,9

12, 15, 18

Я,59 ,У5,3á

14,7

10, 131 .Т,б,g

12,15, fä

Л,54

35И

1,9,g

11,1Х g

H,ó

15 О

Составитель Т. Мыцык

Редактор Т. Лошкарева Техред К. Шуфрич Корректор М. Вигула

Заказ 6714/69 Тираж 783 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4