SU756573A1

SU756573A1 - Frequency converter

Info

Publication number: SU756573A1
Application number: SU772509319A
Authority: SU
Inventors: Evgenij G Podobedov; Aleksej A Nikolaev
Original assignee: Evgenij G Podobedov; Aleksej A Nikolaev
Priority date: 1977-07-18
Filing date: 1977-07-18
Publication date: 1980-08-15

Description

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано, например, в частотно-управляемом электроприводе. 5The invention relates to power converter equipment and can be used, for example, in a frequency-controlled electric drive. five

Известны различные варианты преобразователей частоты на основе автономных инверторов с емкостными контурами искусственной коммутации тиристоров [1] . Эффективное использование |θ коммутирующих конденсаторов обеспечивается при включении их в диагонали переменного тока однофазных тиристорных мостов, поскольку при этом коммутация тиристоров инверторного Моста |$ происходит независимо от полярности напряжения на конденсаторе.There are various variants of frequency converters based on autonomous inverters with capacitive circuits of artificial switching thyristors [1]. The effective use of | θ switching capacitors is ensured when they are switched on in the diagonal of an alternating current of single-phase thyristor bridges, since the switching of the thyristors of the inverter bridge | $ occurs regardless of the polarity of the voltage on the capacitor.

Наиболее близким по существу технического решения является преобразователь частоты, который содержит инверторный мост на тиристорах, выводы постоянного тока которого связаны через Т-образный 1_—С—1_ сглаживающий фильтр с выводами для подключения их к источнику питания, мост диодов обратно-25 го тока, выводами переменного тока подключенный к выводам переменного тока инверторного моста, а выводами постоянного тока через вспомогательные вентили — к выводам постоянного здThe closest to the essence of the technical solution is a frequency converter, which contains an inverter bridge on thyristors, the DC terminals of which are connected through a T-shaped 1_ — C — 1_ smoothing filter with leads for connecting them to a power source, a bridge of 25-diode back diodes, AC pins connected to the AC pins of the inverter bridge, and DC pins through the auxiliary valves to the DC

22

тока инверторного моста, а также блок коммутации тиристоров, выполненный в виде двух тиристорных однофазных мостов с коммутирующими конденсаторами, установленными в их диагоналях переменного тока, диагонали постоянного тока которых подсоединены к выводам постоянного тока инверторного моста (2].current of the inverter bridge, as well as a thyristor switching unit, made in the form of two thyristor single-phase bridges with switching capacitors installed in their alternating current diagonals, the direct current diagonals of which are connected to the DC terminals of the inverter bridge (2).

Основным недостатком этого инвертора является существенное возрастание потерь мощности при увеличении числа коммутаций-из-за того, что избыточная энергия, возникающая в контуре коммутации, рассеивается путем шунтирования диодами коммутирующих дросселей.The main disadvantage of this inverter is a significant increase in power losses with an increase in the number of commutations, due to the fact that the excess energy arising in the commutation circuit is dissipated by shunting the diodes of commutating chokes.

Целью изобретения является улучше ние технико-энергетических показателей за счет уменьшения перенапряжения на элементах преобразователя час тоты путем отвода избыточной энергии из контура коммутации в сеть переменного тока.The aim of the invention is to improve technical and energy indicators by reducing the overvoltage on the elements of the frequency converter by draining excess energy from the switching circuit to the AC network.

Поставленная цель достигается тем что выше описанный инвертор снабжен вспомогательным тиристорным мостом, подключенным через дополнительно вве денный Г-обраэный 1-С-фильтр к выво756573This goal is achieved by the fact that the above described inverter is equipped with an auxiliary thyristor bridge connected via an additionally introduced L-shaped 1-C filter to the output 756573

дам постоянного тока моста диодов обратного тока, причем разноименные по полярности его выводы постоянного тока и инверторного моста соединены |Между собой через указанные вспомогательные вентили в препроводящем направлении, которые выполнены управляемыми , а выводы переменного тока дополнительного тиристорного моста предназначены для подключения их к сети переменного тока.I will give a direct current bridge of reverse current diodes, and its DC and inverter bridge terminals, which are opposite in polarity, are connected to each other through the auxiliary valves in the forward direction, which are controlled, and the AC terminals of the additional thyristor bridge are connected to the AC network .

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 приведен пример описываемого преобразователя частоты; на фиг. 2 представлены временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя.FIG. 1 shows an example of a described frequency converter; in fig. 2 shows timing diagrams explaining the operation of the converter.

В примере преобразователя в качестве питающей сети взята сеть переменного тока. Поэтому в качестве источника постоянного напряжения здесь используется управляемый выпрямитель на тиристорах 1—6.In the example of the converter, an AC network is taken as the mains supply. Therefore, as a constant voltage source, a controlled rectifier on thyristors 1-6 is used here.

К выходу этого выпрямителя через Т-образный I—С—ί-фильтр 7 из дросселей 8 , 9 и конденсатора 10 подключены выводы постоянного тока.11, 12 инверторного моста на тиристорах 13— 18. К выходным выходам.этого моста "а", "в", "с" подключены выводы переменного тока моста диодов 19—24 обратного тока. Выводы постоянного тока 25, 26 этого моста подсоединены к выводам постоянного тока 11, 12 инверторного моста через вспомогательные тиристоры 27, 28.To the output of this rectifier through a T-shaped I — C — ί-filter 7 of chokes 8, 9 and capacitor 10 are connected the DC terminals. 11, 12 of the inverter bridge on thyristors 13— 18. To the output outputs of this bridge a, The “c”, “c” terminals of the alternating current of the diode bridge 19-24 of the reverse current are connected. The DC terminals 25, 26 of this bridge are connected to the DC terminals 11, 12 of the inverter bridge through the auxiliary thyristors 27, 28.

Блок, коммутации выполнен в виде однофазных мостов на тиристорах 2936 с конденсаторами 37, 38 в их диагоналях переменного тока.The switching unit is designed as single-phase bridges on thyristors 2936 with capacitors 37, 38 in their diagonals of alternating current.

К выводам 25, 26 моста диодов обратного тока через Г-образный фильтр 39 на дросселе 40 и конденсаторе 41 подключен вспомогательный мост на тиристорах 42-47, выводы переменного тока которого подключены к питающей сети "А", "В", "С".To conclusions 25, 26 bridge reverse current diodes through the L-shaped filter 39 on the inductor 40 and the capacitor 41 is connected to the auxiliary bridge on the thyristors 42-47, the AC terminals of which are connected to the mains "A", "B", "C".

Преобразователь работает следующим образом.The Converter operates as follows.

Коммутация; тиристоров анодной труп пы 13, 15, 17 инверторного моста обеспечивается однофазным мостом на тиристорах 33-36 и конденсатором 38 в диагонали его переменного тока, а коммутация тиристоров катодной группы 14, 16, 18 — однофазным мостом на тиристорах 29—32 и конденсатором 37. Отдод избыточной энергии из контура коммутации производится вспомогательными тиристорами 27, 28 в конденсатор 10 и далее в сеть переменного тока через вспомогательный тиристорный мост 42—47, работающий в режиме ведомого сетью инвертора. Основной инверторный мост функционирует следующим образом.Switching; the thyristors of the anode cadaver 13, 15, 17 of the inverter bridge are provided with a single phase thyristor bridge 33–36 and a capacitor 38 in the diagonal of its alternating current, and the switching of the thyristors of the cathode group 14, 16, 18 with a single phase thyristor bridge 29–32 and capacitor 37. A detachment of excess energy from the switching circuit is produced by auxiliary thyristors 27, 28 to the capacitor 10 and further to the AC network through the auxiliary thyristor bridge 42-47, operating in the mode of the inverter driven by the network. The main inverter bridge operates as follows.

Предположим, что' в данный момент времени открыты тиристоры 13, 16, 17.Suppose that thyristors 13, 16, 17 are open at a given time.

"Для коммутации тиристоров 13 и 17"For switching thyristors 13 and 17

включают пару тиристоров 33 и 36 илиinclude a pair of thyristors 33 and 36 or

34 и 35 (в зависимости от полярности34 and 35 (depending on polarity

напряжения на коммутирующем конденсаторе 38)·. При указанной на фиг. 1voltage on the switching capacitor 38) ·. When indicated in FIG. one

5 полярности напряжения на конденсаторе' включением тиристоров 33, 36, через диоды 20, 24 к тиристорам 13 и 17 прикладывается обратное напряжение и они закрываются. Конденсатор5 of the polarity of the voltage across the capacitor 'by turning on the thyristors 33, 36, through the diodes 20, 24 a reverse voltage is applied to the thyristors 13 and 17 and they are closed. Capacitor

<п 38 перезаряжается по контуру 38-36—<p 38 recharges the circuit 38-36—

28-22-16-10-9-33-38.28-22-16-10-9-33-38.

Поскольку в контур перезаряда входит только дроссель 9, процесс перезаряда коммутирующего конденсатора имеет колебательный характер иSince only the choke 9 enters the recharge circuit, the process of recharging the switching capacitor is oscillatory and

•5 Не зависит от параметров нагрузки (вплоть до холостого хода). Поэтому надо применять специальные Меры для ограничения напряжения на коммутирующих конденсаторах 37, 38 на эа20 данном уровне. С этой целью одновременно с включением тиристоров 33 и 36 подают управляющий импульс на тиристор 27 и при перезаряде конденсатора 38 до напряжения на конденса25 торе 41 включается тиристор 18. При этом образуется контур для. прохождения тока дросселя 9 через цепь 10— 9-27-41—22-16—10 и .избыточная энергия 'из коммутирующего контура отводится в конденсатор 41, а затем рекуперируется в сеть переменного тока через вспомогательный мост на тиристорах 42—47, работающий в режиме ведомого инвертора.• 5 Does not depend on the parameters of the load (up to idling). Therefore, it is necessary to apply special measures to limit the voltage on the switching capacitors 37, 38 at e-20 of this level. For this purpose, simultaneously with the switching on of the thyristors 33 and 36, a control pulse is supplied to the thyristor 27 and when the capacitor 38 is recharged to the voltage on the capacitor 25, the thyristor 18 is turned on. This forms a circuit for. passing through the current of the choke 9 through the circuit 10–9–27–41–22–16–10 and the surplus energy 'from the switching circuit is diverted to the capacitor 41, and then recovered into the AC network through the auxiliary bridge on thyristors 42–47, operating in slave inverter mode.

Повторное включение тиристоров 13, 17 основного инверторного моста производится независимо от состояния проводимости тиристора 27. Для последующей коммутации тиристоров 13 и 17 включают тиристоры 34, 35, т.е. приThe thyristors 13, 17 are switched on again in the main inverter bridge regardless of the conductivity state of the thyristor 27. For the subsequent switching of the thyristors 13 and 17, they include thyristors 34, 35, i.e. at

40 этом не требуется производить подготовку соответствующей полярности напряжения на коммутирующем конденсаторе , В коммутации тиристоров катодной группы 14, 16, 18 участвуют тидс ристоры 30, 31 (или 29, 32) конденсатор 37 и диоды 19, 21, 23. Отвод избыточной энергии из коммутирующего контура производится в конденсатор 41 через тиристор 28. Процессы40 this does not require preparation of the corresponding polarity of the voltage on the switching capacitor, Tidors 30, 31 (or 29, 32) capacitor 37 and diodes 19, 21, 23 are involved in switching thyristors of the cathode group 14, 16, 18. circuit is produced in the capacitor 41 through the thyristor 28. Processes

сл коммутации анодной и катодной групп, тиристоров инверторного моста проходят аналогично. Временные диаграммы напряжений на фильтрующих и коммутирующих конденсаторах 10, 41, 37, ’38 приведены на фиг. 2. Тиристоры 27 и 28 принципиально не могут быть заменены диодами, т.к. при этом нарушаются описанные режимы коммутации.SL commutation of the anode and cathode groups, thyristors of the inverter bridge are the same. Timing diagrams of voltages on filtering and switching capacitors 10, 41, 37 ,’’38 are shown in FIG. 2. Thyristors 27 and 28 cannot be replaced by diodes in principle; at the same time the described switching modes are violated.

С целью расширения функциональных возможностей преобразователя частотыIn order to extend the functionality of the frequency converter

¢0 по части обеспечения индивидуальной коммутации каждого тиристора оенов¹ного инверторного моста (а не одновременной коммутации всех тиристоров в катодной или анодной группе) мост¢ 0 in terms of providing individual switching for each thyristor of the first ¹ inverter bridge (and not simultaneous switching of all thyristors in the cathode or anode group) bridge

45 .диодов обратного тока может быть вьг75657345.diodes reverse current can be: 756573

66

' 5' five

полнен на тиристорах. При этом также появляется возможность частичного рассеяния избыточной энергии контура коммутации в сопротивлениях нагрузки за счет перезаряда коммутирующих конденсаторов 37 и 38 через нагрузку 5filled with thyristors. In this case, it also becomes possible to partially dissipate the excess energy of the switching circuit in the load resistances by overcharging the switching capacitors 37 and 38 through the load 5

15—17—24—25—29—33 по контуру 10—9— 33—38—36—20 — фазы нагрузки - 16—10.15–17–24–25–29–33 along the contour 10–9–33–38–36–20–20 — the load phases are 16–10.

Указанные особенности описанного устройства по сравнению с известными решениями позволяют повысить техникоэнергетические показатели преобразователя частоты, особенно при повышенной частоте коммутации, например при широтно-импульсной модуляции выходного напряжения. -These features of the described device in comparison with the known solutions allow to improve the technical and energy performance of the frequency converter, especially when the switching frequency is increased, for example, with pulse-width modulation of the output voltage. -

Claims

Claim

A frequency converter containing an inverter bridge on thyristors, the DC terminals of which are connected through a T-type I — C — 1 smoothing filter with leads for connecting it to a power source, a bridge of reverse current diodes, AC leads connected to terminals 25 AC power of the inverter bridge, and DC terminals through auxiliary valves to the DC terminals of the inverter bridge, as well as a thyristor switching unit, 30 made in the form of two thyristor

single-phase bridges with switching capacitors installed in their diagonals of alternating current, the direct current diagonals of which, through the auxiliary valves mentioned, are connected to the direct current terminals of the inverter bridge, characterized in that, in order to improve technical and energy performance by reducing overvoltages on the converter elements, it is equipped with an auxiliary thyristor bridge connected via an additionally introduced L-shaped I — Sfilter to the DC terminals of the reverse diode bridge current, and the opposite polarity of its DC and inverter pins are interconnected through the auxiliary valves in a non-conductive direction, which are controlled, and the AC pins of the additional thyristor bridge are designed to connect them to the AC network.