Патент ссср 184966

 

ОПИСАН ИЕ I84966

И 3 О БР Е ТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соввтскив

Социалистичеокив

Республив

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено ОЗХ!!!.1963 (№ 850789/24-7) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 30Х!!.1966. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 26.1Х.196б

K.1 21d- 14/01

МПК Н 02m

УДК 621,314.26:621.315. .592.004 (088.8) Комитет по делам иаобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

Б. Т. Загорский, Г, Д. Бирки и Г. М, Собстел

Институт автоматики и электрометрии СО АИ С СР

Заявитель

ПОЛУПРОВОДНИКОВЬ!И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЬ!

Описываемый преобразователь частоты выполнен по схеме с непосредственной связью.

В его схему управления введены индикатор полярности напряжения питающей сети и индикатор направления тока нагрузки, управляющие скважностью силовых элементов, в качестве которых используются составные транзисторы с последовательно соединенным силовым вентилем.

Такое выполнение устройства позволяет повысить выходную мощность, защитить силовые элементы от реверсирования и предупредить появление токов короткого замыкания.

На фиг. 1 изображена блок-схема описываемого преобразователя; на фиг. 2 — его принципиальная схема; на фиг. 3 — эпюры напряжений, поясняющие работу преобразователя.

Силовая часть преобразователя собрана по схеме с непосредственной связью и состоит из

18 силовых элементов, выполненных в виде составных транзисторных ключей и последовательно соединенных с ними силовых диодов. Каждая фаза преобразователя состоит из эмиттерной и коллекторной групп, образуемых соединением в одну точку эмиттеров.

Система управления преобразователем состоит из задающего генератора 1, индикатора

2 направления тока в нагрузке и индикатора 8 полярности напряжения питающей сети.

В зависимости от характера нагрузки (активная или индуктивно-активная) различают два основных режима работы схемы: режим

I.ðÿì0ão тока и режим обратного тока. При

5 ипдуктивно-активной нагрузке осуществляется возврат в сеть реактивного тока, что обеспечивается подачей на вход силовых элементов управляющих импульсов, скважность которых зависит от выходной частоты и постоянной

10 временной нагрузки.

Импульсами задающего генератора открыгаются силовые элементы коллекторных групп, имеющие наивысший потенциал на

15 эмиттерах, и силовые элементы эмиттерных групп, имеющие положительный потенциал на коллекторах. Импульсами индикатора полярности напряжения питающей сети открываются в коллекторных группах силовые элементы

20 с наименьшим потенциалом на эмиттерах и в эмиттерных группах с наивысшим потенциа;IoiiI на коллекторах.

Рассмотрим работу схемы при индуктивноактивпой нагрузке, сочетающей режимы пря25 мого и обратного токов, и для большей общности будем считать, что выходное напряжение содержит гармонические составляющие, кратные трем.

В исходном состоянии все транзисторы си30 ловой части преобразователя заперты смеще184966

55 нием от постороннего источника, входящего в состав системы управления.

Допустим, что, начиная с некоторого момента времени, на вход силовой части поступают сигналы от задающего генератора, которые в течение каждого периода поочередно отпирают и запирают эмнттерную и коллекторную группы однофазных преобразователей. Это осуществляется через соответствующие блоки управления группами.

Допустим также, что в первый полупериод управляющего сигнала открыты коллекторные группы 1-ой и III-ей фазы и эмиттерная группа II-ой фазы, и по нагрузке течет ток, в 1-ой и Ш-ей фазах — по направлению к нулевой точке, а во II-ой фазе — от нее.

При этом ток протекает через транзисторы

T6(и Tg, так как их эмиттеры имеют наи1П больший положительный потенциал, и транзистор Та коллектор которого в этот момент имеет наиболее низкий отрицательный потенциал.

В момент времени t< в открытых коллекторных группах преобразователя благодаря наличию последовательно включенных диодов автоматически происходит запирание работающего и отпирание следующего транзистора.

Помимо того, диоды исключают возможность возникновения в моменты коммутации сквозных токов короткого замыкания в пределах группы и предотвращают реверсирование транзисторов.

В момент времени tz также происходит изменение полярности управляющего сигнала в

Ш-ей фазе. При чисто активной нагрузке в момент изменения знака сигнала происходит запирание коллекторной и отпирание эмиттерной групп.

В случае же индуктивно-активной нагрузки при изменении полярности напряжения в фазе возникает необходимость пропустить в сеть реактивный ток при сохранении последним постоянства направления.

С этой целью группа автоматически переводится в режим обратного тока, что достигается одновременным действием индикатора направления тока в нагрузке и индикатора полярности напряжения питающей сети.

Первый снимает запрет на закрывание коллекторной группы и открывание эмиттерной группы однофазного преобразователя I I I-ей фазы лишь после того, как ток в фазе нагрузки спал до нуля, и обеспечивает бестоковую коммутацию.

4

Второй индикатор не препятствует запиранню транзисторов, имеющих положительные потенциалы на эмнттерах, и автоматически через соответствующий блок управления выбирает транзистор с наиболее низким потенциалом на эмиттере, оставляя его открытым.

Вследствие этого ток в фазе начинает спадать и возникает э. д. с. самоиндукции, которая стремится поддержать ток прежним. При этом потенциал общей точки понижается, и ток будет протекать в прежнем направлении навстречу напряжению сети, передавая последней реактивную мощность.

Так как э. д. с. самоиндукции по мере протекания.тока будет спадать, то и ток по истечении некоторого времени упадет до нуля. В этот момент и происходит переключение, групп.

Следует заметить, что при переводе группы

v. инверторный режим в ней всегда остается открытым определенный транзистор. В коллекторных группах — это транзистор с наиболее низким потенциалом на эмиттере, в эмиттерных группах — это транзистор с наиболее положительным потенциалом на коллекторе (см. фиr. 3), Таким образом, при подаче на вход силовой части схемы трехфазного управляющего сигнала последовательно со сдвигом в 120 реверсируются преобразователи всех трех фаз, и по нагрузке протекает переменный ток, частота которого определяется периодом управляющего сигнала.

Изменение периода управляющего сигнала гриводит к изменению времени отпирания каждой из групп преобразователя и соответствующему изменению частоты выходного тока.

Предмет изобретения

1. Полупроводниковый преобразователь частоты с задающим генератором, выполненный по схеме с непосредственной связью, отличаюи1ийся тем, что, с целью повышения выходной мощности путем возврата в сеть реактивного тока, применен индикатор полярности напряжения питающей сети и индикатор направления тока нагрузки, управляющие скважностью импульсов, выдаваемых силовыми элементами, в качестве которых используются составные полупроводниковые триоды.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что, с целью снижения коммутационных потерь, последовательно с составными триодами включены силовые диоды, 184966

А Ю

1и .7„

Й- le<

Раза

РозаЛ фаза

Тз Т5 Т5 Т)Тз Т) /у

9Ъ 5

Составитель Е. Масютин

Редактор Н. Д. Джарагетти Техред Т. П. Курилко Корректоры: Е. Д. Курдюмова и О. Б. Тюрина

Заказ 2722j9 Тираж 1300 Формат бум. 60)(90 /з Объем 0,44 изд. л. Подписное

ЦНИИГ1И Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2