SU764063A1 - Трехфазно-однофазный преобразователь частоты с непосредственной св зью - Google Patents

Description

I

Изобретение относитс  к силовой преобразовательной , технике, а именно к непосредственным преобразовател м частоты (НПЧ), и может быть использовано преимущественно дл  питани  различных однофазных нагрузок пониженной частоты: электровозов переменного тока, печей электрошлакового переплава,-электромагнитов вибрационных машин, обмоток возбуждени  машинных генераторов низкой (0,2-5 Гц) или стабильной частоты, измерительных приборов с номинальной частотой 50 Гц при включении их в системы электроснабжени  60 или 400 Гц и т. д.

- - .

Известны НПЧ, используемые/дл  питани  различных одно- н многофазных потребителей переменного тока напр жением регулируемой или стабильной частоты 1}Ч31. В таких преобразовател х крива  выходного напр жени  при питании от трехфазиой сети формируетс  из многофазной системы напр жений, эквивалентное число фаз (пи) которой может достигать 12, что позвол ет существеино снизить уровень гармоник кривой выходного напр жени  по сравнению с НПЧ, где mt, 6.

Первое из известных устройств 1 содержит трехфазный мост на неполностью управл емых симметричных вентил х .(симисторах ), нагруженный на однофазную нагрузку. Между сетью и мостом включены 5 дополнительные реакторы. Благодар  некоторому усложнению закона управлени  вентил ми крива  выходного напр жени  формируетс  из 12-фазной несимметричной системы напр жений, шесть векторов которой равны Линейному на пр жению сети а остальные - вб. от U Коэффициент

10 гармон х данной кривой напр жени , как указывает автор, равеи около .

Наличие входных реакторов унижает жесткость внешней характержд-ики НПЧ, а также вызывает коммутационные провалы

15 в сетевом напр жении, поэтому такне преобразовател  могут быть выполнены на небольшие мощности. Как правило, дл  нх работы требуетс  установка согласующих трансформаторов между (жтью и входом НПЧ

Claims (3)

1. Более совершённым  вл етс  трехфазнооднофазный НПЧ (2), выполненный на уп ,равл емых ключах переменного тока, в котором дл  создани  эквивалентного числа фаз, равного 12, используетс  согласующий трехобмоточиый трансформатор. Теоретический коэффициент гармоник кривой выходного напр жени  данного НПЧ состав л ет 15,2%. Однако с целью применени  данного НПЧ дл  питани  однофазных нагрузок требуетс  увеличение установленной мощности указанного трансформатора. Кроме того, из-за большого количества вентилей, включенных последовательно с нагрузкой в каждый момент времени, ухудшаетс  жесткость внешней характеристики НПЧ и возрастают потерн в силовой схеме. Нанболее близким по технической суш,ности и достигаемому положительному эффекту к изобретению  вл етс  трехфазнооднофазный НПЧ 3. Он содержит трехфазный мост на управл емы ключах с двусторонней проводимостью и автотрансформатор (AT) с ответвлени ми, подключенный к выходным выводам моста, при этом ответвлени  AT через вспомогательные ключи соединены .с входным нулевым выводом преобразовател . Крива  выходного напр жени  формируетс  из 12-фазной симметричной системы линейных напр жений (mi, 12), благодар  чему коэффициент гармоник ее составл ет 15,2%, как и в предыдущей схеме, Основными недостатками прототипа  вл ютс : а)ограничение нижнего предела регулировани  выходной частоты, так как при частотах few х масса и габариты AT существенно возрастают; б)необходимость установки согласующего трансформатора между сетью и НПЧ, поскольку в общем случае номинальное напр жение нагрузки отличаетс  от линейного (фазного) напр жени  сети. Так как теоретический коэффициент преобразовани  по напр жению схем данных ПЧ всегда ниже 1, то даже в частном случае, когда номинальное напр жение нагрузки совпадает с линейным напр жением сети, НПЧ не сможет обеспечить питание нагрузки ее номинальным напр жением. (Практический коэффициент преобразовани  по напр жению, учитывающий потери в схеме, естественно, будет меньще теоретического ). Целью изобретени   вл етс  расщирение диапазона регулировани  выходных частот. Указанна  цель достигаетс  тем, что известный трехфазно-однофазный НПЧ, содержащий основной трехфазный мост на управл емых ключах с двусторонней проводимостью , автотрайсформатор с повыщаЮ1Цим ответвлением и два вспомогательных управл емых к;пюча с двусторонней проводимостью, одними силовыми концами подсоединенных к входному нулевому выводу преобразовател , снабжён дополнительным трехфазным мостом упом нутых ключей автотрансформатор выполнен трехфазным С понижающими ответвлени ми, входы основного и дополнительного мостов подключены , соответственно, к повышающнм и понижающим ответвлени м, причем коэффициенты трансформации ответвлений св заны между собой соотношением Hi V е - J Н где Кд, К„-коэффициенты трансформации соответственно повышающего и понижающего ответвлений, выходы обоих мостов совместно с другими силовыми концами вспомогательных ключей подсоединены к выходным выводам преобразовател , а сетевые зажимы автотрансформатора подключены к входным выводам преобразовател . Если номинальное напр жение нагрузки близко (с точностью до нескольких процентов к фазному (лицейн(ому) напр жению питающей сети, то вход основного (дополнительного ) моста подключен непосредственно к входным выводам преобразовател . На фиг. 1 приведена векторна  диаграмма , по сн юща  принцип работы НПЧ данного класса; на фиг. 2 - структурна  схема предлагаемого НПЧ; на фиг. 3, 4 -- схемы НПЧ с уменьшенной мощностью AT соответственно , когда напр жение нагрузки близко к фазному (линейному) напр жению; на фиг. 5 - диаграмма замыкани  ключей в схемах НПЧ. Принцип работы данного НПЧ заключаетс  в том, что нагрузка циклически, на равные промежутки времени подключаетс  к отстающим векторам симметричной системы напр жений (фиг. I), при этом выходна  частота со г будет равна разности частот сети 0)1 и управлени  вентил ми Л (о)г (1)-Л). Можно также переключать нагрузку и на опережающие векторы, тогда выходна  частота будет равна сумме частот сети и управлени  вентил ми (Ui +Д. НПЧ (фиг. 2) состоит из основного трехфазного моста 1 управл емых ключей 2-7 с двусторонней проводимостью, например встречно-параллельно включенных тиристоров или транзисторов, диодных мостов с тиристором (транзистором) в диагонали и т. п., трехфазного автотрансформатора/ 8 с повышающими и понижающими ответвлени ми , вспомогательных управл емых ключей 9, 10 с двусторонней проводимостью, одними силовыми концами подсоединенных к входному нулевому выводу преобразовател , и дополнительного моста 11 управл емых ключей 12-17, входы которого соединены с понижающими ответвлени ми AT. Выходы обоих мостов совместно с другими силовыми концами вспомогательных ключей 9, 10 подсоединены к выходным выводам преобразовател . Основной мост 1 подключен к повышающим ответвлени м AT. Устройство работает следующим образом. Пусть в данный момент времени замкнуты один ключ (например, ключ 2) основного моста 1 и вспомогательный ключ 10, остальные ключи в схеме разомкнуты. Нагрузка подключена через повышающие ответвлени  AT к фазе А сети. Коэффициент трансформации KB данного ответвлени  выбираетс  из услови  где и„ - номинальное напр жение нагрузки , В; и, - фазное напр жение сети. В; К - теоретический коэффициент преобразовани  схемы, равный в нашем случае 0,988. Затем ключи 2, 10 отключаютс , одновременно замыкаютс  ключи 15, 16 дополнительного моста II. Нагрузка при этом подключаетс  через понижающее етветвление AT к линейному напр жению сети. Коэффициент трансформации этого ответвлени  выбираетс  из услови : После этого ключи 15, 16 размыкаютс , а включаютс  клк)чи 7, 9 и т. д. (см. диаграмму на фиг. 5). В каждый момент времени провод т ток только два ключа: либо в дополнительном мосте II, либо один ключ в основном моете 1 и один из вспомогательных ключей 9, 10. Благодар  поочередному замыканию ключей и включению AT на входе обоих мостов стайовитс  возможным, сохранив хороший гармонический состав напр жени  на нагрузке, избежать насыщени  AT в области частот ниже частоты сети, а значит, расшцрить диапазон регулировани  выходной частоты. В том случае, если номинальное напр жение нагрузки UH К -Uf, можно использовать АТ меньшей мощности, подключив основной мост (фиг. 3) к входным выводам, непосредственно,а вспомогательный - через понижающий AT с коэффициентом трансформации к„ I/V3-. в случае, если номинальное напр жение нагрузки UH К -U используетс  повышающий AT с коэффициентом трансформации Kj V3 на входе основного моста (фиг. 4). Помимо AT, в схеме могут быть также использованы двух- и трехобмоточные трансформаторы , вместо ключей с полным управлением - тиристоры с узлами принудительной коммутации. Благодар  применению дополнительного моста ключей переменного тока, а также использованию автотрансформатора одновременно в качестве фазопреобразовательного и согласующего, удалось, сохранна основное преимущество преобразовател прототипа , значительно расширить диапазон изменени  выходной частоты, регулиру  ее как вверх, так и вниз от номинальной частоты сети, а также обеспечить питание нагрузки ее номинальным напр жением. При этом также уменьшаетс  уровень гармоник в сетевом токе НПЧ. Формула изобретени  I.. Трехфазно-однофазный преобразователь частоты с непосредственной св зью, содержащий основной трехфазный мост на управл емых ключах с двусторонней провоимрстью, автотрансформатор с повы-. шающим ответвлением и два вспомогательных управл емых ключа с двусторонней проводимостью, одними силовыми концами подсоединенных к входному нулевому выводу преобразовател , отличающийс  тем, что, с целью расширени  диапазона регулировани  выходных частот, он снабжен дополнительным трехфазным мостом упом нутых ключей, автотрансформатор выполнен трехфазным, с понижающими ответвлеии ми , входы основного и дополнительного мостов подключены соответственно к повышающим и понижающим ответвлени м, причем коэффициенты трансформации ответвлеиий св заны между собой соотношением V3, где KB- коэффициент трансформации повышающего ответвлени ; KK- коэффициент трансформации понижающего ответвлени , выходы обоих мостов совместно с другими силовыми концами вспомогательных ключей подсоединены к выходным выводам преобразовател , а сетевые зажимы автотрансформатора подключены к входным выводам преобразовател . 2. Преобразователь частоты по п. I, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  массогабарнтных показателей при номннальном напр жении нагрузки, близком к фазному (линейному) напр жению сетн, вход основного (дополнительного) моста подключен непосредственио к входным выводам преобразовател . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Проблемы технической электродина МИКИ. Вып. 62. Киев, «Наукрва думка, 1977,
2. 2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2474784/07, кл. Н 02 М 5/27, 08.04.77.
3. 3.Авторское свидетельство СССр № 486437, кл. Н 0 М 5/27, 1977 (прототип).

   IS

   .

   К нагрузке Фиг.2

   -0 /f нагрузке

   08

   г

   В 0С ef .0 ef- /f нагрузке

   п

   15

   /7

   «a V:

   OQ

   -

   V:

   r

   VI

   .