SU608242A1 - Преобразователь частоты и фаз - Google Patents

Description

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ч И ФАЗ

дому из которых подключен встречно-оараллельно диод, причем выводы переменного тока этого моста присоединены к коммутирующему конденсатору, а выводы посто нного тока однофазного моста подключены к фильтровому конденсатору, к которому присоедикены зар дный выпр митель и через сглаживающий дроссель - вспомогательный инвертор 2.

Сброс энергии коммутирующего дроссел  в аккумул торную батарею с двусторонней проводимостью нецелесообразен из-за существенного увеличени  массы и объема преобразовател . Поглощение избыточной энергии коммутирующего контура в резисторах затруднено в мощшых установках в силу значительных габаритов резисторов, сложности теплоотвода и из-за снижени  общего КПД преобразовател .

Целью изобретени   вл етс  повышение КПД преобразовател .

Это достигаетс  тем, что в предложенном йреобразователе выводы переменного тока указанных зар дного выпр мител  и вспомогательного ведомого инвертора подключены к вторичным обмоткам трансформатора.

На фиг. 1 показана принципиальна  схема предложенного устройства; на фиг. 2 - диаграммы работы вентилей; на фиг. 3 - кривые напр жений и токов элементов устройства.

Преобразователь содержит главные тирчсторы 1-6,обратные диоды.7-12, коммутирунзщий конденсатор 13, коммутирующий дроссель И, вспомогательные тиристоры 5, 16, коммутирующие тиристоры 17-22, дополнительный источнич: 23, зар дные тнристоры 24- 27, диоды 28-31, трансформатор 32, питаю щий вь пр митель 33, зар дный выпр митель 34, фильтровой коиденсатор 35, вспомогательный ведомый инвертор 36, сглаживающий дроссель 37. Главные тиристоры 1-6 и обратные диоды 7 12 собраны по трехфазной мостовой схеме. Вспомогательные тиристоры 15, 6 подключены последовательно к выводам питающего выпр мител  33. Коммутирующие тиристоры 17 и 18, 19 и 20, 21 и 22, включенные встречио-параллельно, присоединены к отдельным фазам.

Устройство работает следующим образом.

Пусть в режиме холостого хода работают только зар дные тиристоры 24--27 и зар дный выпр митель 34, причем напр жение на фильтровом конденсаторе 35 обозначим через и,. От блока управлени  зар дные тирксторы поочередно и попарно (24 и 25, 26 и 27) включаютс  с тройной частотой по отнощению к выходной частоте преобразовател  fj. Напр жение на коммутирующем конденсаторе 13 (Ue) близко по форме к пр моугольному, измен етс  с частотой 3f|, а его амплитуда Ueo равнй Uj (фиг. За). Дл  ограничени  фронта нарастаин  тока зар дных тиристоров (Ц) могут примен тьс  известные рещенй , например нась Щающиес  дроссели.

В процессе пуска и разгона асинхронного двигател  напр жение на входе автономного инвертора (Ue;t) постепенно увеличиваетс  от нул  до максимального значени  Ц, за счет изменени  угла управлени  питающего выпр мител  33. Открытие тиристоров автономного инвертора производитс  от блока управлени  (не показан), причем частота следовани  управл ющих импульсов f| возрастает по мере увеличени  скорости двигател . За счет временных сдвигов между моментами открыти  тнристоров обеспечиваетс  симметрична  трехфазна  система напр жений на выходе инвертора .

Выключение главных Тиоисторов 1-6 произ-. водитс  с помощью общего коммутирующею узла, состо щего из коммутирующих конденсатора 13 и дроссел  14 и тиристоров 15-22. Тиристоры 17-22 открываютс  поочередно один раз, а тиристоры 15 и 16 - трижды за период выходного напр жени . 5 Рассмотрим процесс выключени  главного тиристора 1. Пусть коммутирующий конденсатор 13 зар жен до напр жени  UcoUs, причем потенциал правой обкладки положителен (фиг. 1). Ток нагрузки фазы А (U), протекавщий через тиристор 1 перед выключением, из-за индуктивного характера считает неизменный на прот жении всего времени коммутаций. При открытии коммутирующих тиристоров 15 и 17 в момент to (фиг. 3 б, в) начинаетс  разр д конденсатора 13, процесс разр да иосат 5 колебательный характер с резонансной часто . той (обычно 5-10 кГц), определ емой емкостью конденсатора 13 и индуктивностью дроссел  14.

На первом интервале коммутации (от to до ti) ток разр да конденсатора 13 (ie) возрастает от нул  до i, а ток выключаемого тиристора 1 соответственно уменьщаетс  от 1ц до нул . На втором интервале (от ti до tg) ток конденсатора превыщает ток  агрузки, и его часть, равна  (ic - IB), замыкаетс  через обратный диод 7. Г1адение напр жени  на диоде 7  вл етс  обратным напр жением дл  тиристора 1, причем длительность второго интервала равна времени, представл емому схемой дл  выключени  главных тиристоров.

В момент времени i .достигает амплитудиого значени , напр жение Ut измен ет свою пол рность и положительный потенциал приобретает лева  обкладка конденсатора 13. , ; - : , , , . : ..-,,.

в момент 12 ток ip становитс  равиым I, после этого на третьем интервале (от ta ДО ts) происходит его снижение до нул . Поскольку ток « прин т неизменным, включаетс  диод 10, и Часть тока нагрузки, равна  (1м - ic) поступает через этот диод в фазу А от других фаз двигател  (происходит обмен энергией между фазами нагрузки через диод 10 и тиристоры 5 или 6).

На третьем интервале коммутации конденсатор 13 перезар жаетс  по контуру: 13-14- 17-10-источник Uex-15-13 т.е. в контур перезар да конденсатора входит питающий ис- . 5 точник. В начальный период йуска двигател , когда и,0, питающий источник не оказыBaet вли ни  на процесс перезар да конденсат ора- (фиг. 2 б). В момент 1з -при спаде тока ic до нул  напр жение на конденсаторе Ucj меньще начального значени  , так как контур коммут:ации всегда обладает

/потер ми энергии. В момент t включаютс  тиристоры 24, 25 и происходит подзар д конденсатора 13 до напр жёйи  Тем самым обеспечиваетс  необходима  коммутационна  способность инвертора а начальный период пуска двигател .

При разгоне двигател  по мере повышени  и«х напр жение на конденсаторе в момент ta (Ue увеличиваетс  и при достижении Ue,U} процесс подзар да коммутирующего конденсатора от зар дного источника прекращаетс , так как в моменты подачи импульсов управлени  к зар дным тиристорам не приложено положительное иаир жение в пр мом направлении. ., На третьем интервале коммутации ток Л протекает при согласном действии питающего источника Ute, поэтому напр жение на конденсаторе стремитс  возраст сверх и. Возможное превыщение напр жени  Uc над Цц тем больще, чем выше U и ток «. Если в схеме не установлены дйоды 28-31, напр жение в конце третьего ишервала и может значительно превысить максимальную величину напр жешь питающего теточника ( пунктирные лниин на фиг. 2 а). При установке диодов 28-31 в момент tg. когда Ue начинает превышать IF|, открываютс  диоды 28 и 29. В результате паралле ьнр ко денcatopy ЛЗ оказываютс  подключенными фильтровой конденсатор 35 и (через реактор 37) .. тате электромаггпгтиа  энерги  от дроссел  14 ™..„„.„,.л начинает поступать не только в конденсатс р 13, но также в фильтровой конденсатор 35. Энерги , отводима  через диоды Ш-31,  вл етс  избыточной энергией- контура коммутаций , ее длительное поступление вызывает по вышение напр жени  на фильтровом конденсаторе 35 сверх величины Uj. Однако повыщение напр жени  сверх уровн  1,1-1,15 У, не может иметь места, поскольку в этом случае начинают проводить ток тиристоры вспомогательного ведомого сетью инвертора 36 (среднее выпр мленное напр жение инвертора 36 выбирают равным ,,15 Uj, а в свою очередь Ц-и.-и«)Таким образом, на интервале t - ta {фиг. 2 в) напр жение конденсатора 13 неизменно , равно Uee 1,1 -и5 и,, ток i. 0. Ток коммутирующего дроссел  14 (ii,) линейно спадает до нул .

Через вспомогательный инвертор 36, трансформатор 32 и силовой выпр митель 33 избыточна  энерги  возвращаетс  из контура коммутации на вход автономного инвертора и далее в нагрузку, что способствует повыщению общего КПД преобразовател .

Claims (2)

1. Формула изобретени  I г л Ж Л Преобразователь частоты и фаз, содержащкй под1слюченный ко входным выводам через трансформатор питающий выпр митель, к выходным выводам которого подключены соединенные по трехфазной мостовой схеме главные тиристоры и обратные диоды, два последовательно соединенных вспомогательных тиристора , имеющий также последовательную цепь из коммутирующих конденсатора и дросселЛ, один вывод которой подключен к средней точке двух вспомогательных тиристоров, а другой вывод к общей точке пар встречно-параллельно включенйых коммутирующих тиристоров отдельных фаз, однофазный мост из четырех зар дных f к м тиристоров, к каждому из которых подключен встречно-параллельио диод, причем выводы переменного тока этого моста присоединены к коммутирующему конденсатору, а выводы песто н ного тоГа однофТзноТо мос та То ны к .фильтровому конденсатору, к которому присоединена зар дный выпр митель и через сглаживающий дроссель - вспомогательный вежмиый инвертор, отличающийс  Тем, что, с елью гговыщени  его КПД, выводы переменного тойа указанных зар дного выпр мител  и вспомогательного ведомого инвертера подключены к вторичным обмоткам трансформатора. Источники информации, прин тые во внима-: ние при экспертизе: 1.Итоги науки и техники, сери  «Электрооборудованне транспорта, т. 2, М., ВИНТИ, 974, с. 28-36..
2. 2.Патент ФРГ № 2323905, К1. 21 d 12/03, 1974. / Хгг ., , 1

   Vi