SU970601A1 - Непосредственный преобразователь частоты с искусственной коммутацией - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к непосредственным преобразовател м частоты и может быть использовано, в частности, дл  регулировани  частоты вращени  двигател  переменного тока.

Известны непосредственные преобразователи частоты с естественной коммутацией , предназначенные дл  регулировани  частоты вращени  двигателей переменного тока (асинхронных и синхронных ) , силова  схема которых выполн етс  обычно по трехфазной нулевой или мостовой схемам ij.

Общий недостаток непосредственных преобразователей частоты с естественной коммутацией - низка  выходна  частота, что ограничивает их функциональные возможности.

Известен преобразователь частоты с искусственной коммутацией, выполненный по трехфазной нулевой схеме и содержащий силовую часть в виде трехфазного моста (на одну фазу выхода) и нагрузку, подключенную одним концом через реактор к выпр мительным зажимам этого моста, а другим концом к нулевой точке. Блок искуственной коммутации этого лреобразовател  имеет коммутирующие (по две на фазу) и

1фильтровыи конденсаторы,коммутирующие и уасиределительные тиристори, перезар дный тиристор, коммутирующие 5 дроссели и зар дный диодный мост 2.

Недостатками указанной схемы  вл ютс  сравнительна  слокность блока искусственной коммутации и перенапр жени  на фильтровом конденсаторе в св зи с отсутствием цепей отвода

10 энергии из него.

Известен также преобразователь частоты с непосредственной сп зьйо и искусственной коммутацией, который выполнен по мостовой схеме, имеющий

15 в составе блока искусственной коммутации два коммутирующих и два фильтровых конденсатора, шесть распределительных тиристоров, четыре распре2Q делительных диодных моста и два коммутирующих дроссел  C3J.

Недостаток - сложность блока искусственной коммутации, количество диодов и- тиристоров в котором .значительно превосходит количество силовых

25 тиристоров преобразовате.п .

Claims (4)

1. Наиболее близок к предлагаемому непосредственный преобразователь частоты с упрощенной схемой, который выполнен по трехфазной нулевой упро30 щенной схеме и содержит два силовых трехфазных тиристорных моста, выходы KOTOpiJx непосредственно или через . перезар дные дроссели подключены к двум фазам нагрузки. Треть  фаза нагрузки подключена к нулевому проводу питающей сети, что допустимо лишь при небольшой мощности преобразовател . При средних и больших мощност  ( дес тки, сотни киловатт), треть  фаза нагрузки также должна подключатьс  к сети через мост во избежание загрузки нулевого провода. Блок искусственной коммутации содержит трех фазный тиристорный вспомогательный мост, коммутирующие тиристоры, соеди ненные в однофазный мост, коммутирующий конденсатор в диагонали перемен ного тока этого моста, а также распределительные тиристоры. Искусствен на  коммутаци  в этой схеме достигаетс , подключением коммутирующего кон денсатора с помощью соответствующих распределительных тиристоров в запи рающем направлении к соответствующе группе тиристоров силового моста. Форсированный перезар д конденсатора осуществл етс  через распределитель ные тиристоры, а его дозар д - чере вспомогательный тиристорный мост 4 Схема блока искусственной коммутации прототипа проще, чем схемы вы шеприведенных аналогов, однако коли чество вспомогательных элементов ос таетс  достаточно большим. Кроме того, напр жение на коммутирующем . .конденсаторе сильно зависит от нагрузки: при увеличении нагрузки напр жение существенно растет и при перегрузках возможны перенапр жени . Чтобы устранить перенапр жени  емкость конденсатора следует завышать с учетом возможных перегрузок по току, что повышает его габариты. Таким образом, недостатки известного устройства состо т в сложности блока искусственной ко:ммута ции и зависимости емкости и габаритов ко и 1утиру1ищего конденсатора от перегрузок по току. Цель изобретени  - упрощение блока искусственной коммутации. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в непосредственном преобразователе частоты с искусственной коммутацией, содержащем m трехфазных тирист5рных силовых мостов,входамп подключенных к трехфазной пита йрщеи сети переменного тока, а выходами образующих выходные выводы пре образовател , а также блок искусственной коммутации в виде однофазного BeHTHJibHoro моста с конденсаторо в диагонали переменного тока и распределительных тиристоров, подключе ных общими анодами к плюсовому вывод этого однофазного моста, а общими к тодами - к его минусовому выводу, и св зывающих этим выводы с соответст вующими группами тиристоров -упом нутых силовых мостов, в качестве одной пары диагонально расположенных вентилей однофазного моста установлены диоды, в качестве другой пары вентилей этого моста установлены полностью управл емые ключи, а плюсовой и минусовой выводы однофазного моста закорочены в провод щем направлении введенными двум  последовательно соединенными диодами, точка соединени  которых предназначена дл  подключени  ее к нулевому проводу питающей сети, что позвол ет устранить вспомогательный трехфазный .тиристорный мост, перезар дный дроссель и осуществить искусственную коммутацию однопол рным фильтровым конденсатором большой емкости. Таким образом, в предлагаемой схеме упрощен блок искусственной коммутации и практически исключена зависимость габаритов конденсатора от допустимых перегрузок по току. На чертеже приведена принципиальна  схема предлагаемого устройства. Устройство содержит три силовых трехфазных тиристорных моста 1-18 (возможно m мостов), подключенных входными выводами к сети переменного тока, трехфазную (или т-фазную) нагрузку 19-21, например статорную обмотку асинхронного двигател . Блок искусственной коммутации состоит из однопол рного конденсатора 22, включенного в диагональ переменного тока моста, состо щего из двух полностью управл емых вентилей 23 и 24 и двух диодов 25 и 26. Мост зашунтирован двум  последовательно соединенными диодами 27 и 28, обща  точка которых объединена с нулевым проводом питающей сети. Плюсовый вывод моста 23-26 соединен с анодами трех (т) распределительных тиристоров 29-31, катоды которых подключены к общим катодам 1,-3, 5, 7, 9, 11 и 13, -15, 17 соответствующих силовых мостов. Минусовый вывод моста 23-26 соединен с катодами трех распределительных тиристоров 32-34, аноды которых подключены к общим анодам 2, 4, 6, 8, 10, 12 и 14, 16, 18 соответствующих силовых мостов. Искусственна  коммутаци  преобразовател  осуществл етс  следующим образом. Перед началом работы устройства конденсатор 22 зар жаетс  плюсом на нихшей обкладке, дл  чего достаточно кратковременно включить два распределительных тиристора противоположных групп, например 29 и 34, и любую группу вентилей с общим анодом или катодом в любом из силовых мостов. Из-за наличи  индуктивностей (нагрузки и сети) в цепи зар да конденсатор зар жаетс  до напр жени  большего. чем напр жение источника, т.е. до на пр жени , большего, чем амплитуда фазного напр жени  сети. Пусть теперь в работающем устройстве требуетс  принудительно выключить любой из тиристоров, например тиристор 1. Тогда включают вентили 23, 24 и 29 и конденсатор 22 оказыва етс  подключенным между нулем и фазой , питающей тиристор 1, приче плюсова  обкладка конденсатора под-ключена к катоду тиристора 1, а минусова  - к нулевому проводу сети. Происходит переход тока из фазы сети в конденсатор и частичный разр д кон денсатора. Тиристор 1 запираетс , та как ток через него становитс  равным нулю. После этого выключают (принудительно ) вентили 23 и 24 и ток нагрузки начинает протекать через диоды 25 и 26 и конденсатор 22, пол рность которого теперь направлена встречно по отношению к направлению тока. Одновременно включаетс  очеред ной тиристор силового моста, например тиристор 3. Ток из конденсатора переходит в фазу сети и тиристор 3. Конденсатор за врем  перехода тока в очередную фазу зар жаетс  практически до первоначального напр жени  (при необходимости дозар д конденсатора производитс  кратковременным включением распределительных тиристо ров аналогично вьпиеописанному) .Коммутаци  с любого тиристора катодной группы (1-5) на любой тиристор анодной группы (2-4) происходит аналогично вышеописанному. Разница лишь в том, что мен етс  направление тока в соответствующей фазе нагрузки. Поскольку конденсатор 22 работает в режиме частичного разр д-зар да, в качестве него может быть использован фильтровый конденсатор достаточно большой емкости при сравнительно небольших габаритах, способный поглотить энергию коммутации без замет ных перенапр жений даже при значител ных кратковременных перегрузках ;по току. Положительным свойством предлагае мой схемы  вл етс  то, что коммутаци происходит плавно при малых значени х di/dt, так как осуществл етс  кон денсатором большой емкости. Параметр этого конденсатора и врем  коммутаци не завис т от времени восстановлени  запирающих свойств всех тиристоров, качестве которых могут использоватьс обычные общепромышленные тиристоры. Только вентили 23 и 24 должны быть полностью управл емыми. В качестве их аналогов могут оыть использованы I два частотных тиристора типа Тч с любой типовой LС-коммутацией. Эти тиристоры имеют малое врем  запирани , что позвол ет минимизировать величины L и С гас щего контура. Формула изобретени  Непосредственный преобразователь частоты с искусственной коммутацией, содержащий Wi трехфазных тиристорных силовых мостов, входами подключенных к трехфазной питающей сети переменного тока, а выходами образующих выходные выводы преобразовател , а также блок искусственной коммутации в виде однофазного вентильного моста с конденсатором в диагонали переменного тока и распределительных тиристоров , подключенных общими анодами к плюсовому выводу этого однофазного моста, а общими катодами. - к его минусовому выводу, и св зывающих эти выводы с соответствующими группами тиристоров упом нутых силовых мостов , отличающийс  тем, что, с целью упрощени , в качестве одной пары диагонально расположенных вентилей однофазного моста установлены диоды, в качестве другой пары вентилей этого моста установлены полностью управл емые ключи, а плюсовый и минусовый выводы однофазного моста закорочены в провод щем направлении введенными двум  последовательно соединенными диодами , точка соединени  которых предназначена дл  подключени  ее к нулевому проводу питсоощей сети . .Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Вернштейн Л.Я., Гус цкий Ю.М. и др. Тиристорные преобразователи частоты в электроприводе. М., Энерги , 1980, с.271-272. 2.Коробан Н.Т., Маст ев Н.Э., Мыцык Г.С. Сравнительный анализ передаточных характеристик полностью управл емых преобразователей частоты с непосредственной св зью с различным числом входных фаз. - В сб. Повышение эффективности устройств . преобразовательной техники, ч.
2. 2. Киев, Наукова думка, 1972, с. 215.
3. 3.Авторское свидетельство СССР 325671, кл. Н 02 М 5/30, 1970.
4. 4.Авторское свидетельство СССР 660169 кл. Н 02 М 5/27, 1976.