Патент ссср 253225

 

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CoI09 Соеетския

Социалистических

Республик

g ч !

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 15.V1.1968 (№ 1248718/24-7) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 30.IX.1969. Бюллетень № 30

Дата опубликования описания 4.111.1970

14/01

Комитет по делам

2m изобретений и открытии при Ссеете Министров

СССР

14.27 (088.8) Авторы изобретения

Г. С. Зиновьев и В. И. Попов

Новосибирский электротехнический институт

Заявитель

НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Известен непосредственный преобразователь частоты, содержащий преобразовательные блоки по числу фаз нагрузки, каждый из которых снабжен узлом искусственной коямутации, состоящим из двух последовательно включенных коммутирующих тиристоров, подсоединенных к фазам питающей сети через диоды, и из

1 С-цепочки, через которую общая точка последовательно включенных коммутирующих тпристоров подсоединена к фазе нагрузки.

Указанньш преобразователь имеет высокие коммутационные потери и не обеспечивает высокой надежности коммутации.

Предлагаемый преобразователь отличается от известных тем, что каждый узел искусственной коммутации снабжен группой из соединенных встречно-параллельно тиристоров, через которую общая точка последовательно включенных кохтхтутирующHY тиристоров подсоединена к нулевой точке питающей сети.

Это уменьшает коммутационные потери и повышает надежность коммутации.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема преобразователя; на фиг. 2 — графики токов и напряжений в преобразователе.

Непосредственньш преобразователь часто гы (ннвертор напряжения с непосредственным питанием от сети трехфазного напряжения) содержит преобразовательные блоки 1 — 8 по числу фаз 4 — б нагрузки, каждый из которых снабжен узлом 7 искусственной коммутации, состоящим из последовательно включенных коммутирующих тиристоров 8, 9, подсоединенных к фазам А, В, С питающей сети через диоды 10 — 15, и из LC-цепочки 1б, состоящей из конденсатора (емкости) 17 и дросселя (индуктивности) 18, через которую общая точка

19 последовательно включенных коммутирующих гир исторов 8, 9 подсоединена к фазе 4

10 нагрузки.

Кроме того, ка>кдьш узел 7 искусственной коммутации снабжен группой из соединенных встречно-параллельно тиристоров 20, 21, через которую общая точка 19 последовательно

15 включенных коммутирующих тиристоров 8, 9 подсоединена к нулевой точке О питающей сети. В преобразовательный блок 1 — 8 также входят и основные тиристоры, которые образуют катодную 22 — 24 и анодную 25 — 27 груп20

Графики токов и напря>кений в схеме инвертора изображены на фиг. 2.

На фиг. 2, а — U4, i< соответственно кривые напряжения и тока фазы 4 нагрузки при дву2б полярной широтно-импульсной модуляции;

U„U, U,— фазные напряжения питающей сети; на фиг. 2,б — графики токов и напряжений в схеме преобразователя, соответствующие

30 моменту выключения основного тиристора 22, 253225

5О

65 где i, U< — ток и напряжение фазы 4 нагрузки; 42 — ток основного тиристора 22; 1, — значение тока фазы 4 нагрузки в момент коммутации; 1 -, — ток коммутирующей емкости 17;

Uq-, — напряжение на коммутирующей емкости

17; Еф — фазная э.д.с. питающей сети; t,— t — характерные моменты времени; 1„„, — время, отводимое на восстановление управляющих свойств выключаемого вентиля; 12.- — ток основного тиристора 25; i2, — ток тиристора

24, выполняющего в данный момент функции вентиля обратного тока.

На фиг, 2 в и г — схемы замещения инвертора на момент времени выключения тиристора 22, где tI — t — характерные моменты времени;

ii- — ток емкости 17; lo — ток фазы 4 нагрузки в момент коммутации.

Преобразователь работает следующим ооразом.

Предположиъ1 наличие нулевого провода между фазой 4 нагрузки и питающей сетью, кяк показано пx нктиром II3 фиг. 1. В этОм случае каждая фаза 4 — б нагрузки будет работать независимо одна от другой, что позволяет ограничиться рассмотрением работы схемы на примере одной фазы 4 нагрузки. Для определенности будем считать, что в рассматриваемый момент фаза А питающей сети наиболее положительна, а фаза С вЂ” наиболее отрицательна, включен основной тиристор 22. Коммутирующая емкость 17 уже заряжена до напряжения, равного двойной величине значения фазного напряжения сети (в момент заряда) и полярности, указанной сверху емкости 17 (фиг. 1), Для выключения тиристора 22 в момент tI отпирается тиристор 8 узла 7 коммутации. Емкость 17, заряженная до двойного фазного напряжения, начнет перезаряжаться в обратну1о полярность, указанную под емкостью 17 в кружочках на фиг. 1, навстречу току, текущему через тиристор 22, и при достижении током перезаряда емкости 17 тока тиристора 22 последний закроется (момент tq). Цепь протекания тока емкости 17 для этого момента времени изображена на фиг, 2,в. После момента

tq дальнейшее протекание колебательной полуволны перезарядного тока емкости 17 обеспечивается за счет включения тиристора 25 встречно-параллельно выключившемуся тиристору 22, что сохраняет неизменным цепь IIcрезаряда емкости 17. Путь протекания тока емкости 17 для этого момента времени показан на фиг. 2,г. Ход изменения напряжения на емкости 17 и тока емкости 17 в увеличеш1ом масштабе представлены на фиг. 2,б.

Время, отводимое на восстановление управляющих свойств проводившего -,îêà тирпстора 22, равно времени протекания полуволны тока перезаряда емкости через тирнстор 25.

В момент времени l. открывается тиристОр

24 катодной группы, подключенный в данный момент к наиоолее отрицательной фазе С для обеспечения протекания реактивного тока фа5

З0

40 зы 4 нагрузки в прежнем направлении, но уже против э.д.с. питающей сети. После спадания тока фазы 4 нагрузки до нуля включается тиристор анодной группы 25 — 27 для формирования отрицательной полуволпы тока фазы 4 нагрузки. Одновременно с вкл1очепием тиристора янодпой группы 25 — 27 подготавливается емкость 17 для очередной коммутации. Для этого открывается тиристор 20 и тиристор в катодной группе 22--24, подключенный к наиболее отрицательной фазе питающей сети (момент t4) . Емкость 17, заряженная до двойного фазного напряжения, разрядится практически до нуля (t.-). В момент перехода тока емкости 17 через пулевое значение включается тиристор 21, и смкость 17 через открытый основной тпрпстор аподной группы 25 — 27 зарядится до папря>кения необходпмо11 полярности для выключения тпристора анодпой группы

25 — 27. Между моментом спадания тока фазы

4 нагрузки до нуля и моменгом начала пропускания тока фазы 4 нагрузки в обратном направлении может быть сделана пауза, позволяющая регулировать величину выходного напряжения широтно-импульсными ъ1етодами.

Процессы, происходящие при протекании тока фазы 4 нагрузки в отрицательном направлении, аналогичны выше рассмотренным.

Наличие отдельного узла 7 коммутации,на каждую фазу 4, 5, б нагрузки делает коммутацию независимой по фазам, что дает возможность соединять фазы 4, 5, б нагрузки либо в

-реугольник, либо в звезду. Для улучшения формы выходного напря>кения преобразователя, предназначенного для частотного регулирования скорости машин переменного тока, вы. одное напря>кение может формироваться методом синусоидальной широтно-импульсной модуляции (фиг. 2,a).

Таким образом,;1анный преобразователь позволяет получать напряжение от нулевой частоты до верхней частоты, определяемой только свойствами используемых TIIpHcTQpoB II не зависящее от величины и характера нагрузки. Схема позволяет прякти1ески ИОлнОстью реализовать частотные свойства тиристоров.

Величины прямых и обрагных напря>кений не превышают линейного напряжения питающей сети. Узел 7 коммутации не содержит элементов в силовой цепи и состоит из вспомогательных тиристоров 8, 9, 20, 21, установленная мощность которых значительно меньше установленной мощности основных тпристоров

22 — 27, пндуктивности 18 и емкости li. Вклю !eIIIIe дополнптельньгх тирпсгоров 20, 21 позволило разделить цепь заряда емкости 17 и

«оптура коммутации, ITQ вдвое увеличило ком мутиру1ощу1о с Iособность пнвертора, тяк

1,як вдвое ) IIe:1« »I. Iясь Э.д.с. Комму тяции, и снизило коммутационные потери. Связь реактивных элементов контура узла 7 коммутации

; исто шиком пптягп1я (Bo время разряда коммутирующей смкос1п 17 до нуля) позволила пзбаш1гься от оспои1ого недостатка — накоп253225

Фиг. 1 ления энергии в реактивных элементах 17, 18 контура коммутации.

Предмет изобретения

Непосредственный преобразователь частоты, содержащий преооразовательные блоки по числу фаз нагрузки, каждый из которых снабжен узлом искусственной коммутации, состоящим из двух последовательно включенных коммутирующих тиристоров, подсоединенных к фазам питающей сети через диоды, и из 1 С-цепочки, через которую общая точка последовательно включенных коммутирующих тиристоров подсоединена к фазе нагрузки, отличающийся тем, что, с целью уменьшения коммутационных потерь и повышения надежности коммутации, каждый узел искусственной коммутации снабжен группой пз соединенных встречно-параллельно тиристоров, через которую общая точка последовательно включенных коммути10 рующих тиристоров подсоединена к нулевой точ ке п и та ю щей сети.

253225 22

25 сг з

Фиг. 2

Редактор Э. Рубан

Заказ 39!/3 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва Ж-35, Раушская паб., д. 4,5

Типография, пр Сапунова, 2

077

Ii 17 !8

Составитель Л. Борисова

Текргд 3. H. Тараиеико Коррек гор С. А. Кузовеикова