CS215452B1

CS215452B1 - Three-phase frequency converter connection

Info

Publication number: CS215452B1
Application number: CS314380A
Authority: CS
Inventors: Svatopluk Bohata
Original assignee: Svatopluk Bohata
Priority date: 1980-05-06
Filing date: 1980-05-06
Publication date: 1982-08-27

Abstract

Předmětem vynálezu je zapojení třífázového měniče kmitočtu, které řeší problém přeměny kmitočtu z napájecí sítě na nižší volitelný kmitočet. Řešení podle vynálezu navazuje na přihlášku vynálezu, jejímž předmětem je zapojení zdroje stejnosměrného napětí obou polarit, napájeného z vícefázové sítě, s možností rekuperace energie. Podstata navrhovaného řešení spočívá ve využití triaků jako spínacích prvků připojených k samostatnému sekundárnímu vinutí napájecího transformátoru, a tím vytvoření takového počtu reverzačních měničů, kolik je žádáno výstupních fází měniče kmitočtu. Zapojení lze upravit do jednodušší či do náročnější a složitější formy, a to podle druhu pohonů, jehož součástí je.The subject of the invention is the connection of a three-phase frequency converter, which solves the problem of converting the frequency from the power supply network to a lower selectable frequency. The solution according to the invention follows on from the application for the invention, the subject of which is the connection of a DC voltage source of both polarities, powered from a multi-phase network, with the possibility of energy recovery. The essence of the proposed solution lies in the use of triacs as switching elements connected to a separate secondary winding of the power transformer, thereby creating such a number of reversing converters as the required number of output phases of the frequency converter. The connection can be modified to a simpler or more demanding and complex form, depending on the type of drives of which it is a part.

Description

33

Vynález se týká zapojení třífázového měničekmitočtu, které řeší problém přeměny kmitočtuz napájecí sítě na nižší volitelný kmitočet. Takový-to problém se vyskytuje zvláště při napájenía řízení otáček asynchronních nebo synchronníchtřífázových motorů. ! Zvláště u třífázových motorů pracujících s ko-tvou nakrátko není jiné řízení s nízkými energetic-i kými ztrátami možné. Současně s řízením kmitočtuje prováděno i řízení velikosti amplitudy výstupní-ho napětí. K těmto účelům je vyvinuta řadazapojení s polovodičovými spínači s rozdílnýmiparametry,, jež je možno shrnout do dvou typovýchřad.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a three-phase frequency converter which solves the problem of converting the power supply frequency to a lower selectable frequency. Such a problem occurs especially when powering and controlling the speed of asynchronous or synchronous three-phase motors. ! Particularly in the case of three-phase short-circuit motors, other low energy loss control is not possible. Simultaneously with the frequency control, the magnitude of the output voltage amplitude is also controlled. For this purpose, a series of connections with semiconductor switches with different parameters is developed, which can be summarized in two types.

První typovou řadu tvoří nezávislé měniče pracu-jící tak, že napětí sítě je nejprve usměrněnořízeným nebo neřízeným polovodičovým usměrňo-vačem a toto stejnosměrné napětí je pak třífázo-vým polovidičovým střídačem znovu přeměněno ;I na nový třífázový kmitočet. Amplituda novéhotřífázového kmitočtu je většinou nastavována vol-í bou velikosti stejnosměrného napětí.The first type series consists of independent transducers operating in such a way that the mains voltage is first rectified by a controlled or uncontrolled semiconductor rectifier, and this DC voltage is then converted by a three-phase semiconductor inverter to a new three-phase frequency. The amplitude of the new phase frequency is mostly set by selecting the DC voltage.

Druhou typovou řadu tvoří cyklokonvertory,které vytváří nový třífázový kmitočet přímo z kmi-točtu sítě bez meziusměrňovacího článku. U zná- >mých zapojení se to provádí tak, že přes tyristorovéskupiny se vždy do vinutí motoru pouští určitý ipočet kladných půlvln z napájecí sítě a potom zase,záporných, v rytmu nového kmitočtu. Půlvlnysíťového napětí ještě mohou být fázově zpožďová-ny, čímž se současně dosahuje žádané amplitudyvýstupního napětí. Takové cyklokonvertory mají18 až 36, a někdy i více tyristorů podle žádanékvality a počtu výstupních fází výstupního napětí.Každý tyristor musí být kromě řídícího obvoduvybaven ještě i spouštěcím obvodem pro galvanic-ké oddělení. To vše dohromady dělá oba typyměničů kmitočtu velmi nákladné, takže se dajítěžko vyrobit měniče pro nižší výkony, které bybyly cenově únosné. Zvláště pro elektrické pohonynižších výkonů s třífázovými asynchronními moto-ry s kotvou nákrátko je tedy nutno vytvořit měničkmitočtu technicky stejně dokonalý, ale podstatněvýrobně jednodušší.The second type series consists of cycloconverters, which create a new three-phase frequency directly from the network frequency without an intermediate link. In the known circuitry, this is done by passing a certain number of positive halfwaves to the motor winding through the thyristor groups and then again, to the new frequency rhythm. The half-voltages may still be phase-delayed, thereby achieving the desired output voltage amplitude. Such cycloconverters have 18 to 36, and sometimes more, thyristors according to the desired quality and the number of output phases of the output voltage. In addition to the control circuit, each thyristor must also be equipped with a trigger circuit for galvanic separation. All this makes both types of frequency converters very costly, so it is hard to produce inverters for lower power that are affordable. Especially for electric low power applications with three-phase asynchronous motors with anchor short, it is therefore necessary to make the frequency converter technically equally perfect, but substantially simpler.

Shora uvedené nedostatky odstraňuje a před-pokládané požadavky splňuje zapojení třífázovéhoměniče kmitočtu vhodného pro napájení třífázo-vých motorů podle vynálezu, které má jednotliváprimární vinutí síťového napájecího transformáto-ru připojena k přívodům třífázové sítě, sekundárnívinutí síťového napájecího transformátoru připoje-na jedněmi začátky nebo konci k prvním anodámtriaků, jejichž druhé anody jsou uzemněny a spouš-těcí elektrody připojeny k výstupům synchronizač-ního řídícího obvodu synchronizovaného s napáje-cí sítí. Toto zapojení je charakterizováno tím, žedruhé začátky nebo konce sekundárních vinutínapájecího transformátoru jsou vzájemně či přesoddělovací tlumivky připojeny k výstupním svor-kám fází měniče. Přitom počet sekundárních vinutínapájecího transformátoru a triaků je dán souči-nem počtu výstupních fází měniče a počtem mož- 215452 ných výstupních proudových impulzů v každévýstupní fázi měniče za jednu periodu síťovéhokmitočtu.The above-mentioned drawbacks and the foreseen requirements are met by the connection of a three-phase frequency converter suitable for supplying three-phase motors according to the invention, which has an individual mains transformer winding connected to three-phase mains, secondary mains transformer feeds to one or more ends. the first anodometers, the second anodes of which are grounded and the trigger electrodes connected to the outputs of the synchronization control circuit synchronized with the power supply network. This circuit is characterized by the fact that the second starts or ends of the secondary winding transformer are connected to each other or to the decoupling chokes to the output terminals of the converter phases. The number of secondary winding transformers and triacs is given by the number of inverter output phases and the number of possible output current pulses in each output phase of the inverter for one grid frequency period.

Podstata navrhovaného řešení spočívá ve využitítriaků jako spínacích prvků připojených k samo-statnému sekundárnímu vinutí napájecího trans-formátoru, a tím vytvoření takového počtu rever-zaČních měničů, kolik je žádáno výstupních fázíměniče kmitočtu. Výhodou nového zapojení podle vynálezu jepoloviční množství výkonových spínacích prvků- triaků oproti známým zapojením s tyristoryi a dále možnost spouštět tyto triaky přímo z řídícíhosynchronizačního obvodu impulzy o nízkém napětíί vůči zemi, tedy bez oddělovacích zkoušecíchi obvodů.The essence of the proposed solution lies in the use of tractors as switching elements connected to a separate secondary winding of the power transformer, thereby creating a number of reversing converters as required by the output frequency converter. The advantage of the new circuitry according to the invention is the half of the power switching elements triacs compared to the known thyristor circuits, and the possibility to trigger these triacs directly from the control synchronization circuit with low voltage pulses to the ground, ie without circuit breakers.

[ Příkladné provedení zapojení třífázového měni-če kmitočtu vhodného pro napájení třífázovýchmotorů je znázorněno na přiloženém schématu. ; Na obrázku je primární vinutí 5 třífázovéhotransformátoru 4 připojeno vždy k přívodu 1 třífá-zové napájecí sítě. Počet sekundárních vinutí I 6 napájecího transformátoru 4 je dán součinempočtu vstupních fází měniče a počtem možnýchi výstupních proudových impulzů v každé výstupnífázi měniče za jednu periodu síťového kmitočtu. Vei znázorněném případě, kdy počet možných výstup-ních proudových impulzů v každé výstupní fáziměniče za jednu periodu síťového kmitočtu je6 šestipulzních zapojení, je počet sekundárníchvinutí 18. Začátky prvních sekundárních vinutíu jednotlivých primárních vinutí jsou vzájemněpropojeny a vyvedeny přes oddělovací tlumivku9 na jednu výstupní svorku 8 fáze měniče. Na tutéžvýstupní svorku 8 jsou přes druhou polovinu vinutítéže oddělovací tlumivky 9 vzájemně propojenyi konce druhých sekundárních vinutí u jednotlivýchprimárních vinutí. Obdobně na další výstupnísvorku 8 měniče jsou přes obě části vinutí následu-jící oddělovací tlumivky 9 připojeny začátky třetíchsekundárních vinutí a konce čtvrtých sekundárníchvinutí a na další výstupní svorku 8 začátky čtvrtýchsekundárních vinutí a konce šestých sekundárníchvinutí u jednotlivých primárních vinutí. Ke druhýmkoncům sekundárních vinutí jsou pak připojenyprvní anody triaků, jejichž druhé anody jsouuzemněny. Spouštěcí elektrody triaků jsou připo-jeny k výstupům synchronizačního a řídícího obvo-du 2 synchronizovaného s třífázovou napájecísítí.[An exemplary embodiment of a three-phase frequency converter suitable for powering three-phase motors is shown in the accompanying diagram. ; In the figure, the primary winding 5 of the three-phase transformer 4 is always connected to the inlet 1 of the three-phase power supply network. The number of secondary windings I6 of the power transformer 4 is given by the number of the input phases of the converter and by the number of possible output current pulses in each output phase of the inverter for one period of the power frequency. In the case shown, where the number of possible output current pulses in each output phase converter is 6 six-pulse connections per period, the number of secondary windings is 18. The beginnings of the first secondary windings of the individual primary windings are interconnected and passed through a decoupling choke9 to one phase output terminal 8 converters. At the same output terminal 8, the decoupling chokes 9 are connected via the second winding half to the ends of the second secondary windings in the individual primary windings. Similarly, at the other converter terminal 8, the beginning of the third secondary windings and the ends of the fourth secondary windings and the other output terminal 8 are the beginning of the fourth secondary windings and the ends of the sixth secondary windings of the individual primary windings via the two winding parts of the following separating choke 9. The second ends of the secondary windings are then connected to the first triac anodes whose second anodes are grounded. The triac trigger electrodes are connected to the outputs of the synchronization and control circuit 2 synchronized with the three-phase power supply.

Funkci obvodu lze vysvětlit na základě činnostiřízeného zdroje stejnosměrného napětí obou pola-rit napájeného z třífázové sítě s možností rekupera-ce energie. Dvojice prvního a druhého sekundární-ho vinutí, stejně jako třetího a čtvrtého a pátéhoa šestého u každého primárního vinutí transformá-toru tvoří spolu s připojenými triaky 7 tři samostat-né řiditelné zdroje stejnosměrných napětí oboupolarit řízené spouštěcími impulzy z řídícíhoa synchronizačního obvodu 2. Sled řídících impulzůz řídícího a synchronizačního obvodu 2 pak spouštítriaky 7 tak, aby na výstupních svorkách 8 fázíThe function of the circuit can be explained on the basis of a direct current DC power source of both polarity energized three-phase power supply with the possibility of energy recovery. The pair of first and second secondary windings, as well as the third and fourth and fifth and sixth, of each primary transformer winding, together with the connected triacs 7, form three separate controllable DC voltage sources controlled by trigger pulses from the control and synchronization circuit. the pulses of the control and synchronization circuit 2 then the trigger tricks 7 so that at the output terminals 8 of the phase

Claims

The transducers, which are the output terminals of the three sources, varied in size and polarity of the output voltages of the desired frequency rhythm set by the control input 3 with a phase shift of 120 [deg.]. variable amplitude versus output frequency, step modulated with variable amplitude according to output frequency or approximately sinusoidal with variable amplitude according to output frequency. Of course, the wiring may be provided with a simpler form with three pulse sources, meaning SCOPE of a three-phase frequency converter with individual primary windings of the mains transformer connected to the three-phase mains, secondary windings of the mains transformer connected at the beginning or end to the first triac anodes whose second anodes are grounded and triggered The electrodes are connected to the outputs of the synchronization control circuit synchronized with the power supply network, indicated by 215452 half the number of secondary windings and triacs. This connection can be used for less demanding drives. Also, this connection may be more complex, eg twelve-pulse with double the number of secondary virtues and triacs. Furthermore, the illustrated six-pulse connection of the null choke power supply may be replaced by a wiring with a node or other similar wiring. It can also be adjusted to the desired number of output stages of the inverter, e.g., in a two-phase or non-three-phase network. BACKGROUND OF THE INVENTION that the second starts or ends of the secondary windings (6) of the power transformer (4) are coupled together to the output terminals (8) of the converter phases, the number of secondary windings (6) of the power transformer (4) and triacs (7) is given by the product of the number of output phases of the converter and the number of output current pulses in each output phase of the inverter at a single-frequency mains frequency. 1 drawing