Регулируемый преобразователь частоты с непосредственной связью

 

«»428506

Союз Советских

Соци ели стимеских

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено И.01.71 (21) 1614530124-7 с присоединением заявки №вЂ” (32) Приоритет—

Опубликовано 15.05.74. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 12.03.75 (51) М. Кл. Н 02m 5/:16

В 601 9/16

Государственный комитет

Саоета Министроо СССР по делам изобретений и открытии (53) УДК 62i1.314.254 (088.8) (72) Авторы изобретения

М. И. Абрамович, Б. Д. Курносов и А. А. Сакович (71) Заявитель (54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

С НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ СВЯЗЬЮ

Изобретение относится .к области статически х преобразователей частоты с непосредспвен ной авязью, преобразующих однофазное на пряжен ие фикси ро ван ной часто ты 50 гц в многофаз ное, на при мер трехфаз|ное, напряжение с изменяющейся частотой .и п редназначено преимущественно,для репулирования скорост и вращения тяго|вых асинхронных двигателей электро под вижного состава.

Известен регулируемый преобразователь частоты с непосредственной связью, содержащий упра(вляемые электрические вентили-I Hристары, объединенные в ано дные и катодные токосборные I pyIIIiIIII, подключенные к концевым и средним, выводам вторичных обмоток однофазных трансформаторов, а другие силовые электроды которых соединены через разделительные дроосели с íаг рузкой. При регулированыи величины выходного на пряжения применяепся несколько, например две, .вторичных обмоток аднофазных тра ноформаторов, снабженных дополнительными выводами из середины, к которым также подключены анодные и катодные токосборные грулпы.

С целью увеличвния диапазона и пла вности регулирова ния выход ной частоты предлагаемый преоб ра зо ватель снабжен фазосдвигающ им дросселвм, подключенным паоаллель но одной вторичной обмопке, и фазоодвигающим конденсатором, подключенным параллельно другой вторичной обмотке, компенсирующими конденсаторами, а также дрооселями с по следовательно присоединен ными к ним встречнопараллельно включенными тиристорами, под5 ключенным и параллельно каждой из указанных вторичных обмоток.

На фи г. 1,изображена .принципиальная электрическая силовая схема регулируемого преобразо вателя частоты с непосредственной связью; на фи|г. 2 — рабочие векторные диаграммы описываемого устройства; на фиг. 3— временные дна граммы п ри трехфазном .выходном на пряжен ии 33,3 гц.

Цепь почитающего однофазного переменного напряжения от контактного правода 1 проходит через, последовательно включенные обмотки 2 и 3 однофазных трансформаторов

4 и 5 и замыкается на рельсы б.

Вторичная обмотка 7 трансформатора 4 питает шины 8 и 9, к которым подключены фазо одвигающий кон денсато р 10, компенсирующий кон|денсатор li1, регулирующая индуктивность 12 последовательно с регулирующмми вентилями 13 и 14 и преобразователь 15. ,Преобразователь 15 содержит тиристоры

1б — 27 и дроасели 28 — 33, соединенные с выходными зажимами 84 — 3б.

Вторичная обмотка 37 трансформатора 5 питает ши ны 38 и 89, к которым подключены:

ЗО фазосдвигающая индуктивность 40, комленси428506

15

65 рующий KOHIpeIHcaTop 41, регуЛ(ирующая индуктивность 42 последавателыно с вентилями

48 и 44, преобразователь 45. Преобразователь

45 содержит ти ри сторы 46 — 57 и,д|россели

58 — 68, nogicoepHHeninr к |выходным зажимам

64 — 66.

Обмотка асинхронных;прехфазных коротко замкнутых тяговых дв игателей 67 — 72 соединены,последовательно и подключены между выход ными зажимами 84 и 64, 85 и 65, 86 и бб преобразователей 15 и 45. Кроме того, могут быть предусмотрены, пусковые це|пи, обеспечи вающие,питание двигателей, на пример, двойным тoIKQM при сниженном вдовое на пряженин. Пусковые цепи питаются от средних точек вторичных обмоток 7 и 87 т рансформаторов 4 .и 5 и содЕржат две qpynInbr тиристоров 78 — 78 и 79 — 84, подсоединенных к общим точкам 85 — 90,и 91 — 96 тиристоро в преобразо вателей.

Рабочий процесс в схеме иллюстрируют вектарные диаграммы на фиг. 2. В IneIpBOM приближении преоб разо ватели 15 и 45 могут рассматри ваться как нагрузки, потребляющие от источника пита|ния перемененный так II3 и 143, отстающий,по фазе на угол р=а (а — угол оппирания,вентилей) от со опветспвующего переменного питающего напряжения U7 и U37 (фиг. 2 а, б). С то кам II3 геометрически суммируются: ToK I» компенсирующей емкости 11, ToIK 1 3 регулирующей индуктивности 12 и ток

1IQ фазосдви гающей емкости 10. Результ ирующий вектор тока 17 опережает вектор навряжен ия U7 на угол ф (фиг. 2 а).

С то ком 14; геометрич|ески суммируются: ток 14, ком пансирующего конденсатора 41, ток 142 регулирующей и ндуктивностн 42 и ток

14р фазосд вигающей индуктивности 40. Результ|ирующий вектор тока 143 отстает от,вектора напр яжан ия U37 на угол ф (фиг. 2 б).

Поскольку первичные обмотки 2 и 8,питающих трансформаторов 4 и 5 соединены последо вательно, в них протекает ток 11 17 137, следовательно, векторы на пряже ния U7 и U37 взаимно сдвинуты на угол 2 ф (фиг. 2 в).

Из векторных диаграмм видно, что путем воздействия на величину тока регулирующих индуктивностей (II, и 143) обеспечивается постоян ное значение угла ф,при изменении величины токо в 1 3 и 1,q, а также углав o.. Поскольку I„и 143 меняются ра вным образом, то необхадимо, если они уменьшаются, увеличивать 1 3 и уменьшать 143.

При законе регулиравания, обеспечи|вающем поддержание ф=45 эл. град., сдвиг по фазе между на пряжениями U7 и U» pàâeí

90 эл. прад. Эффективное значение каждого из напряжений равно 0,767 Vr где VI — напряже ние питающей сети.

Преобразователи .15 и 45 (фиг. 1) преобразуют си стему двух однофазных напряжений, сдвинутых на 90 эл. rpap,. в трехфазное перемененное на пряжен ие, питающее обмотки д вигателей 67 — 72. Формирова ние выходного напряжения производится:путем набора полуволн выпрямленного,питающего напряжен ия. Для изменения величины на пряжения изменяется угол а отпи ра ния вентилей фазора сщепителей. На фиг. За-в, приведен пример формиро|вания на нагрузке трехфазного выходного на пряжения с ча стотой 33,3 гц при частоте питающего од но фаз ного напряжения

50 га. Фо1рма кривой выходного:напряжения на фазе нагрузочки при частоте 8,3 га показана на фи г 3 г. Для про пускания реактивного тока д вигателей п редусмот рена по дача на соответствующие ти ристо ры преобразователей от пирающих импульсов и векторного режима, РегулирcIBание выходной частоты произ водится путем периодического добавления /4 периода питающего на пряжения в полу волны выходного напряжен ия. Изменяя периодичность, можно практически плачевно регулировать среднее значение частоты на п ряжения на нагрузке.

П ри inepexoIne к диапазону частот ниже

16% гц, если греауется значительно меньшее выход псе HalnpHI2KeHHe, iBIMBcTQ нечетных тир исторов 17 — 27 в преобразователе 15 .вклю|чаются в работу тиристоры 78 — 78, а,в преобразо вателе 45 вместо четных тиристорав 46 — 56—

THpHIcTopbr 79 — 84. Это paIBHorrенно питанию п реоб разавателя от в д вое меньшего напряжения и позволяет получить, при мер но, вдвое меньшее выходное на пряжение при,высоком коэффициенте мощности. Одновременно ток нагрузки, при веденный к на пряже нию всей вторичной ooIMотки, уменьшает!ся B@IBoe. Это позволяет увеличить ток и, сооъветспвенно, момент,д в игателей, сохраняя те же величины ко мпенсирую щих,и фазосд витающих емкостей.

Такой режим целесооб разен при пуске, так как позволяет иметь двойной момент троган ия.

Работоспособность устройства, сохраняется при по в реждении в схеме одного преоорааоВателя, на прииер при,пробое тиристора 17, для чего предусмотрен блок 97 (фиг. 1), обеапеч и вающий путем огпира ния cooTIBeTcTIBующих тири сторав (в данном случае 19, 21, 28, 25 и

27) подключение выходных BamHMoiB 84, 85 и

86 ncIBpemiqeIHHoro преобразователя к шине 8 питающего на пряжения. Одно|в ремен но снимаются управляющие импульсы с остальных ти ри сторов поврежден ного преобразователя.

При этом ток двигателей за мыкается через общую шину 8, а ток BTîðiè÷íîé обмоткн 7 трансформатора 4 — через емкости 10, 11 и регулирующую .индуктивность 12, У стройст во обеспечивает,плавленое регулирование скорости вращения д ви гателей,в широком диа|пазоне, реверсирова кие напра|вления вращения .и генератор псе торможение.

Устрой ство обеспечивает возможность генератор ното торможения и в случае исчезновения питающего напряжения. Для:поглощения энергии торможения, предусмотрены нагрузочные со противления 98, 99 (фиг. 1), включенные параллельно первичным ил|и вто рич428506 ным обмоткам прансфо рматоро в 4 и 5 через контакты 100 и 101. Если необходимо регулирование режима генератор ного торможения, напрузоч ные сопротивления подключаются параллельно цепи последовательно аключен- 5 ных об.моток через контакг 102.

Коммутация ти ристоро в прм отсутствии питающего напряжения происходит за счет конденсаторов 10, 11 и 42, à и интенсивностьгенераторного торможения регулируется вели- 10 чиной тока инду кт ив ностей 12 и 42, что изменяет фазовый сдвиг на пряжения на обмотках

7 и 87 т ра нсформаторов 4 и 5, а следовательно, и величину результирующего на пряжения в цепи последовательно включенных обмоток 15

2 и 8.

П р е дм ет и.з о б р ет е н и я

Регул!ируемый преобразователь частоты с непосредспвенной связью, содержащий тиристоры, объединенные в анодные и катодные токосбор ные группы, подключенные к ко нце вым и средним выводам вторичных обмоток однофаз ных трансформаторов, а другие силовые электроды которых соединены через раздел ител ьн ые др оссел и с нагрузкой, отличаюи1ийся тем, что, с целью увеличения д иапазона и,плавности регулирования выходной частоты, он снабжен фазосдвигающим дросселем, подключенным па раллельно одной вторичной обмотке, и фазосдвигающим конденсатором, подключенным naipaллельно другой вторичной обмотке, компенсирующими конденсато ра мм, а также дросселями с последовательно при сое ди ненными к .ним встречнопараллельно включенными тиристорами, подключенными параллельно каждой из указанных вторичных обмоток.

428506

Составитель В. Кучумов

Техред Г. Васильева

Корректор В. Гутман

Редактор В. Новоселова

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 64/388 Изд. № 1593 Тираж 722 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, >К-35, Раушская наб., д. 4/5