Тиристорный преобразователь постоянного напряжения в переменное

 

ТИРИСТОРНЫЙ ПРКОБРАЗОВАTEJb ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕ МБННОВ, содержащий два трехфазных тиристорных моста с основными выходными коммутирующими конденсаторги и , связанными между собой по схеме треугольника и включенньюет на выходе мостов, два. трехфаэномостовых индуктивно-вентильных компенсатора реактивной мощности, выводами постоянного и переменного тока со ,ответственно подключенными параллельно тиристорньил мостам, и два имllil с пульсных регулятора со сглаживающими LC-фильтрами, вкгаоченными в цепи постоянного тока каждого тиристорного моста, причем в качестве ключевого элемента каждого регулятора установлена основная пара последовательно соединенных тиристоров, а точка соединения тиристоров первого регулятора подключена к одной обкладке первого входного коммутиpyromeix ) конденсатора, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, ; кажда1й его мост снабжен дополнительными выходными кома утируюищми конденсаторами числом, кратным трем, i которые вместе с тремя основными соединены по схеме замкнутого мнотоугольника , причем не связанные с тиристорами точки соединения oндeнсаторов каждого из двух многоугольников соединены с выходными выводами преЬбраэователя, каждый из двух импульсных регуляторов снабжен входной индуктивностью и дополнительной парой последовательно соединенных тиристоров, включенной в раЬсечке j pyrofl пшны питания мостов, точка соединения тиристоров первой дополнительной пары -подключена к второй СП обкладке входного коммутирующего конденсатора, а между точками сое4 динения тиристоров основной и дополнительной пар второго.импульсного О ;рёгулятора включен второй введенный оо входной кo « yтиpy otций конденсато-р.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3У1) Ы 02 Ы 7/515

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ :

Ф с

К АВ1 ОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАР(1ТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3469796/24-07 (22) 16.07.82 (46) 23>11.83. Бюл..в 43 (72) H.H. Кайтер, H.II. 14итяшин, С.Ф. Степанов, И.И.Артюхов

H A.Н. Корнев (71) Саратовский ордена трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 621 314.572(088.8) (56) 1. Раскин Л.Я. Стабилизированныр автономные инверторы тока на тиристорах. и., "Знергия", 1970, с, 29, рис. 9.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2982556/24-07, кл. Н 02 И 7/515, 04,07.80.

3. 11овышение эффективности устройств преобразовательной техники.

Киев, "Наукова думка", ч. 4, 1973.

4 ° Авторское свидетельство СССР

В 866671, кл. Н 02 М 7/515, 1981. (54)(57) THPHCTOPHblR ПРЕОНРАЗОВА»

TE33b ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕ"

ИВЯНОЕ, содержащий два трехфазных тиристорных моста с основными вы« ходными коммутирующими конденсаторами, связанными между собой по схеме треугольника и включенныаи на выходе мостов, два,трехфазномостовых индуктивно-вентильных компенсатора реактивной мощности, выводами постоянного и переменного тока соответственно подключенными параллельНо тиристорным мостам, и два имив а> 1 5 40 А пульсных регулятора со сглаживающими LC-фильтрами, включенными в цепи постоянного тока каждого тирнсторного моста, причем в качестве ключевого элемента каждого регулятора .установлена основная пара последоI вательно соединенных тиристоров, а точка соединения тиристоров первого регулятора подключена к одной обкладке первого входного коммутирующего конденсатора, о т л н ч аю шийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, . каждый его мост снабжен дополнительньии выходными коммутирующими конденсаторами числом, кратным трем, которые вместе с тремя основными

Ck соединены по схеме замкнутого многоугольника, причем не связанные с тиристорами точки соединения конденсаторов каждого из двух многоугольников соединены с выходными выводами преобразователя, каждый из двух Я импульсных регуляторов снабжен входной индуктивностью и дополнительной парой последовательно соединенных тиристоров, включенной в рассечке ! другой шины питания мостов, точка соединения тиристоров первой дополнительной пары подключена к второй обкладке входного коммутирующего конденсатора, а между точками соединения тиристоров основной и допол- ф нительной пар второго. импульсного ,регулятора включен второй введенный а Ф входной коммутирующий конденсатор. фф с

1056403

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах централизованного энергоснабжения цехов заводов на частотах, отличных от 50 1"ц, а также в системе частотного электро- 5 привода.

Известен автономный инвертор с геометрическим сложением напряжений двух блоков, сОдержащий два тиристорных моста, коммутирующие конденса-10 торы, два диодных моста встречного тока и два выходных трансформатора, выходные обмотки которых соединены последовательно P1).

К недостаткам схемы следует от- 5 нести наличие двух выходных трансформаторов, что эначительно увеличивает габариты и вес устройства.

Известно устройство, содержащее два тиристорных моста, выводами переменного тока подключенные к общему конденсаторному делителю (2 ).

Устройство используется по другому назначению, а соотношение для конденсаторов делителя имеет другое выражение.

Известен преобразователь частоты, содержащий входной источник постоянного напряжения, трехфазный тиристорный мост с коммутирующими конденсаторами и выходные 1С-фильтры (3).

К недостаткам устройства следует отнести ухудшение формы выходного напряжения при изменении частоты выходного напряжения в широких пределах.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае мому эффекту является преобразователь частоты, содержащий два трехфаэных тиристорных .моста с комму- 40 тирующими конденсаторами, соединенными в треугольник, и два трехфаэномостовых индуктивно-вентильных компенсатора реактивной мощности., подключенные параллельно тиристор- 45 ным мостам, причем в цепь постоянного тока ка>сдого тиристорного моста включен импульсный регулятор постоянного напряжения со сглаживающими ЕС-фильтрами, а выводы переменного тока тиристорных мостов подключены к первичным обмоткам выходного суммирующего трансформатора (4 ).

Недостатком известного устройства является наличие выходного суммирующего трансформатора, имеющего значительные вес и габариты.

Цель изобретения - уменьшение массогабаритных показателей устройства. 60

Поставленная цель достигается тем, что в тиристорном преОбраэователе постоянного напряжения в переменное, содержащем два трехфазных тиристорных моста с основными 65 выходными коммутирующими конденсаторами, связанными между собой по схеме треугольника и включенными на выходе мостов, два трехфазномостовых индуктивно-вентильных компенсатора реактивной мощности, выводами постоянного и переменного тотока соответственно подключенными параллельно тиристорным мостам, и два импульсных регулятора со сглаживающими LC-фильтрами, включенными

1 в цепи постоянного тока каждого тиристорного моста, причем в качестве ключевого элемента каждого регулятора установлена основная пара последовательно соединенных тиристоров, а точка соединения тиристоров первого регулятора подключена к одной обкладке первого входного коммутирующего конденсатора, каждый его мост снабжен дополнительными выходными коммутирующими конденсаторами числом, кратным трем, которые вместе с тремя основными соединены по схеме замкнутого много угольника, поичем не связанные с тиристорами точки соединения конденсаторов каждого из двух многоугольников соединены с выходными выводами преобразователя, каждый иэ двух импульсных регуляторов снабжен входной индуктивностью и дополнительной парой последовательи но соединенных тиристоров, включенной в рассечке другой шины питания мостов, точка соединения тиристоров первой дополни. тельной пары .подключена к второй ,обкладке входного коммутирующего конденсатора, а между точками соединения тиристоров основной и дополнительной пар второго импульсного регулятора включен второй введенный входной коммутирующий конденсатор.

На фиг.. 1 и 2 представлены схемы преобразователей частоты с раз" личными способами включения коммутирующих конденсаторов; на фиг, 3 векторная диаграмма.

11реобразователь частоты содержит входной источник 1 постоянного напряжения, сглаживающие ЬС-фильтры 2-4, две индуктивности 5 и 6, включенные во входные цепи импульсных регуляторов. Каждый импульсный регулятор содержит тиристоры 7-10, 11-14, диоды 15 и 16, коммутирующие конденсаторы 17 и 18 и выходные сглаживающие LC-фильтры 19-24, 25-30, выходы которых. через сглаживающие индуктивности 31 и 32, 33 и 34 подклю". чены к выводам постоянного тока тиристорных мостов 35-40, 41-46.

Параллельно тириоторным мостам включены трехфазномостовые индуктивно-вентильные компенсаторы 47 и 48 реактивной мощности. К выводам

1056403 переменного тока тиристорных мостов 35-40, 41-46 подключены коммутирующие конденсаторы 49-50.

Преобразователь работает следующим образом.

При подаче на входные зажимы переменного напряжения оно выпрямляется, сглаживается и прикладывается к входным выводам импульсных регуляторов. При подаче импульсов управления на входные тиристоры 11 и 10

12 (7 и 8) регуляторов начинается заряд конденсатора 1В (17).После заряда конденсатора 18 (17) тиристоры 11 и 12 (7 и 8) включаются и к ним прикладывается запирающее напряжение 15 (1 3а п (вх ..<8) 2 °

Через время, равное времени выклю. чения тиристоров 11 и 12 (7 и 8), можно подавать импульсы управления на тиристоры 13 и 14 (9 и 10). При Я. этом конденсатор 18 (17) начинает разряжаться током фильтров 25-30 (19-24). После того, как конденсатор 18 (17) разрядится до нуля, ток фильтра начинает протекать че- 25 реэ диод 16 (15), а тиристоры 13 и 14 (9 и 10) закрываются. Через время, равное времени выключения тиристоров 13 и 14 (9 и 10), мсюкно снова подавать импульсы управления на тиристоры 11 и 12 (7 и 8), и цикл повторяется снова. При изменении частоты следования импуль. сов изменяется среднее значение напряжения на выходе импульсного регулятора и, как следствие этого, на выходе тиристорного моста. Структура импульсного: регулятора и алгоритм его работы позволяют в любой момент времени иметь в цепях им пульсного регулятора выключенные 40 тиристоры, т.е. выходы импульсных регуляторов, а также цепи постоянного тока тиристорных мостов можно считать гальванически развязанными между собой и- относительно источни- 45 ка питания (ток утечки между ними равен току утечки выключенного тиристора). Отсутствие гальванической связи по цепям постоянного тока позволяет объединить выводы тиристор- 5О ных мостов на стороне переменного тока.

Как следует иэ схемы (фиг. 1-3), напряжение с выводов тиристорных мостов подается на непосредственно к нагрузке, а к емкостным делителям, Образующим одновременно коммутирующие батареи. Величина напряжения на нагрузке определяется фазовым сдвигом между трехфазными системами напряжений, генерируемых соответствующими мостами.

Пусть коммутации тиристюров мостов 35-40 опережают коммутации одноименных тиристоров мостов 41-46 на время, соответствующее электри- 65 ческому углу Ч . Тогда для равномерной загрузки мостов необходимо обес печить некоторое соотношение между величинами емкостей 49 и 50 делителя, определяемое величиной угла

Для схемы с двумя делителями (фиг.1) это соотношение находится из условия взаимной независимости работы мостов. Искомое соотношение имеет ,вид

С

49 la-2s

С о 2Sln(60-< 1 для схемы фиг. 2 соотношение между емкостями общего делителя находится иэ соотношения

С

+9 1 э1нЧ (2)

С60 2 5 п (120- << 1

Невыполнение условий (1) и (2) приведет к неравномерной загрузке мостов и изменению величины напряжения на выходе устройства. Это обстоятель ство может быть использовано для регулирования выходного напряжения путем изменения угла Ч . Пределы регулирования ограничены полным запиранием тиристоров одного иэ мостов ° Дополнительное раздельное регулирование напряжений питания мо"тов расширяет диапазон регулирования выходного напряжения преобразователя частоты.

Следует бтметить, что в рассматриваемых схемах имеется возможность преобразования спектра кривой выходного напряжения. Так можно пока-. зать, что, если в схеме фиг. 1 выполнить условие (1), то пятые и седь- . мые гармоники в разложении соответствующих выходных кривых сдвигаются на угол 6 Ч . Отсюда следует, что при совместной работе мостов и — 30 происходит полная компенсация этих гармоник. Таким образом достигается значительное улучшение формы выходной кривой. !

Для придания необходимой н<есткости внешней хараКтеристике. преобразователя и защиты элементов схемы от перенапряжений в режиме холостого хода инверторы снабжены трехфаэномостовыми индуктивно-вентильными компенсаторами реактивной мощности

Предлагаемое устройство выгодно отличается от известного уменьшенными массогабаритными покаэателямн.

Отсутствие выходного силового трансформатора позволяет значительно экономить медь и электротехническую

1056403

I сталь при изготовлении преобразователя частоты.

Важным преимуществом предлагаемых схем является их устойчивость при коротких замыканиях нагрузки.

Это следует иэ того, что тиристорные мосты подключены к нагрузке не непосредственно, а через конденсаторы делителя.

1I) .!64(1 3 фиг.2

10564(J3 )с(ю), U

Составитель Г. Мыцык

Редактор h. Ыиыкина Техред Ж. Кастелевич Корректор Р. Реиетник

Заказ 9334/53 Тираж 687 Подиисное

ВНИИПИ 1 осударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 1.13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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