CS219199B1 - Trojimpulzový priamy tyristorový měnič frekvencie a napátia s vlastným taktováním a vlastným spoločným komutačným obvodom - Google Patents

Description

3

Vynález sa týká trojimpulzového tyristorovéhomeniča frekvencie a napátia s vlastným taktováníma vlastným spoločným komutačným obvodom slú-žiace na napájanie trojfázových motorov pře regu-lované elektrické pohony.

Je známy priamy měnič frekvencie s vlastnýmtaktováním a následnou komutáciou tyristorov,ktorý podlá obr. 2 má tri tyristory VT1, VT2, VT3.Každý z nich má svoj vlastný komutačný konden-zátor Cl, C2, C3 a vlastnúkomutačnúcievkuKLI,KL2, KL3. Komutačně obvody všetkých trochtyristorov sú vzájomne magneticky viazané komu- itačňým transformátorom KT, ktorý má tri rovnakévinutia TI, T2, T3 na spoločnom jadre. Měnič sanapája z troj fázového sieťového transformátora ;T š primárnými vinutiami A, B, C, ktorý má na ijaclre každej fázy tri rovnaké sekundárné vinutia;a, 0, gnaj adres primárným vinutím A; vinutia b,e,h ría jadre s primárným vinutím B, resp. vinutia c, f, ,i na jadre s primárným vinutím C. Začiatky týchtosekundárných vinutí sú medzi sebou po trojiciachcyklicky přepojené a každá trojica je vyvedená najednu výstupnú svorku meniča. Napr. začiatkyvinutí a, e, i sú připojené na výstupnú svorku lx;začiatky b, f, g sú vyvedené na výstupnú svorku 12;začiatky c, d, h sú připojené na výstupnú svorku 13meniča. Každá trojica za sebou idúcich sekundár-ných vinutí sieťového transformátora T sa svojimikoncami připojuje na vstup jedného z diodovýchmostíkov DM 1, DM2, DM3. Tak konce vinutí a, b,c sú připojené na vstup mostíka DMI, konce vinutíd, e, f sú na vstupe mostíka DM2, kým konce vinutíg, h, i sa pripojujú na vstup mostíka DM3.Zapnutím jedného z tyristorov VT1, VT2, VT3spoja sa cez diodový mostík s rovnakým pořado-vým číslom do uzla konce sekundárných vinutípřipojených na vstup tohoto mostíka. Napr. zapnu-tím tyristora VT1 sa cez mostík DMI spoja do uzlakonce vinutí a, b, c, v dósledku čoho potenciálvýstupnej svorky lj sa stotožní s potenciálemzačiatku vinutia a, potenciál výstupnej svorky 12 sastotožní s potenciálom začiatku vinutia b, kým ;výstupná svorka 13 bude mať potenciál začiatkuvinutia c. Všetky uvedené potenciály sa vzťahujúna uzol vzniklý zapnutím tyristora VT1. Pri zapnutítyristora VT2 búdú potenciály výstupných svoriekv poradí ich číslovania totožné, vzhfadom na uzol stvořený tyristorom VT2, s potenciálmi začiatkóvvinutí e, f, d, resp. pri zapnutí tyristora VT3s potenciálmi i, g, h, vztahovanými na uzol tvoreťiýtyristorom VT3. Počas prevádzky meniča zapnv$tý istav tyristorov VT1, VT2, VT3 sa cyklicky strieqa,preto křivka potenciálu každej výstupnej svorjcymeniča sa bude skladať z troch impulzov daníchvyššie vyměňovanými úsekmi sekundárných nasátía to v každej perióde vystriedania všetkých trochtyristorov VT1, VT2, VT3. Táto skutočnosjt! saodzrkadfuje v názve „trojimpulzový“. Frekven^ia,ktorou sa opakuje zapínanie trojice tyristorov VT1, VT2, VT3, resp. každého z nich, sa na^jfva taktovacou frekvenciou fT. Základná harmonická1 í i výstupného napátia meniča má frekvenciu f2 urče- ; 219199 nú rozdielom taktovacej a sieťovacej frekvencie: f2 š= fT - fi-

Tyristory VT1, VT2, VT3 sú komutačně vzá-jomne viazané cez komutačný transformátor KT.Zapnutím napr. tyristora VT1 připojí sa kondenz#-tor Cl k vinutiu TI komutačného transformátoraKT. Na vinutí TI sa objaví jednosměrné napátietotožné s napátím na kondenzátore Cl, pričom jkladný pól tohoto napátia je na konci vinutia TIpripojenom ku katodě tyristora VT1. Rovnakénapátie sa indukuje vo vinutiach T2 a T3 komutač-ného transformátora TK, preto — pokiaí niektQrý iz tyristorov VT2, resp. VT3 bol vo vodivom stave, , ’ — prakticky okamžité sa vypne v dósledku náhléhostúpnutia potenciálu jeho katody voči jeho anodě. i Stav tyristora, ktorý bol v blokujúcom stave, sa ; . nemení.

Hlavnou nevýhodou uvedeného typu meniča je,i že neumožňuje meniť amplitúdu základnej harmo- j nickej výstupného napátia prostredníctvom riadia- icich obvodov, preto sa hodí íba na tzv. reguláciu ! pohonu pri konštantnom výkone. Nemóže využit’ !ani svoju výhodnú vlastnosť: možnosť reverzácie ísměru otáčania bez zásahu od výkonových obvo-dov, pretože okolo nulovej rychlosti by bolo jehoprakticky konstantně výstupné napátie neprípust- ; i ne velké. Dalším vážným nedostatkom vyššie! opísaného typu meniča je vysoké napáťové namá- ;i hanie polovodičových súčiastok. Napátie na komu- í: tačných kondenzátoroch, ktoré tyristory musia j blokovat’, móže dosiahnuť až 8,88-násobok efek-jtívnej hodnoty napátia indukovanej v ktorejkolvek, sekundárnéj fáze sieťového transformátora T. Je to|dané tým, že napr. pri zapnutí tyristora VT1 objaví ?a ,na vstupných svorkách diodových mostíkov)M2 a DM3 sústava napátí, ktorých fázová ift^ýripta sa rovná združenej hodnotě sekundárnýchnáp^tí sieťového transformátora T. Výstupné na-pátie trójfázového diodového mostíka má vrcholo-vý hodnotu 2,34-násobne váčšiu, teda 4,44-náso-bók (efektívnej hodnoty fázového sekundárnéhonýp^tia transformátora T. Na toto napátie navýstupe diodových mostíkov DM2, resp. DM3 jepřipojený rezonančný obvod C2-KL2, resp. fQ3-KL3, ktorého koridénzátor.v najnepriaznivej- íšom případe sa nabije na dvojnásobok připojenéhojednosměrného napátia. Preto pre napájanie ko-merčných asynchrónnych motorov s menovitýmnapátím 3 x 220 V by boli potřebné tyristorynapáťové j triedy 1800 V. Za nevýhodu zapoj eniaptodía obr. 2 sa považuje aj značná potřebavinutých súčiastok — tri komutačně cievky KLI,Klh, KL3 a komutačný transformátor KT a kon-depzátorov — tri kondenzátory Cl, C2, C3. ííyššie uvedené nedostatky sú odstránené troj-iníj)ulzným priamym tyristorovým meničom frek-ye^cieja napátia s vlastným taktováním a vlastným' spoločným komutačným obvodom, ktorého vý-' stúpnd stranu tvoria primárné vinutia trojfázového: siěťoVého transformátora, ktorý má pre každú fázutri rovnaké sekundárné vinutia, ktorých začiatky súpp trpjiciach cyklicky spolu spojené a vyvedené na

Claims (3)

1. 4 219199 jědnu výstupná svorku meniča, kým konce týchtovinutí po trojiciach v abecednom poradí sú připoje-né na vstupy troch diodových mostíkov, ktorýchvýstupy sú cyklicky striedavo skratované skratova-cími tyristormi podlá vynálezu, ktorého podstata jev ťo«u že obsahuje spoločný komutačný obvodzlože^ý zo sériovej kombinácie komutačného kon-denzátora a komutačnej cievky, pričom komutačnýobvod je připojený k vypínaciemu skratovaciemutyristoru jednak cez příslušný vypínací tyristora jednak cez spoločný vázobný tyristor a cezpříslušná oddeTovaciu diódu. Komutačný obvod jecez dvojicu prepolovacích tyrístorov připojený navýstupné svorky nulovacieho diodového mostíka,ktorého vstup je připojený k výstupným svorkámmeniča. Výstupné svorky nulovacieho diodového *·mostíka sú spojené nakrátko nulovacím tyris-torom. ř Zo zapojenia spoločného komutačného obvodu fvyplývá najváčšia výhoda meniča podTa vynálezu,ktorá spočívá v tom, že komutačný obvod sa nabíjaz mostíka, ktorého vstup je připojený na fázovénapátie sekundárnej strany transformátora a nie nazdružené napátie. Preto komutačný kondenzátorsa nabíja na napátie 1/ 3-krát menšie než v doterazznámom zapojení podfa obr. 2. Pre běžný motor3 x 220 V to znamená, že vystačíme s tyristorminapáťovej triedy 1000 V, ktoré sa bežne uvádzajúv našich katalógoch na prúdy od 16 A do 250 A.Naviac měnič podfa vynálezu umožňuje nastavovat’aj výstupné napátie prostredníctvom riadiacichobvodov. Na pripojenom obr. 1 je zapojenie novéhotrpjimpulzového priameho meniča frekvenciea napátia so spoločným komutačným obvodoma s vlastným taktováním podfa vynálezu; na obr. 2 je zapojenie doteraz známého trojimpulzovéhopriameho meniča frekvencie. i Vstupnú stranu trojimpulzového priameho me-níča podfa vynálezu na obr. 1 tvoria primárnévinutia A, B, C trojfázového transformátora T.Tento má na jadre každej fázy tri rovnaké sekun-dárQje^vihutiá, t. j. a, d, g na jadre s primárnou fázouA, resp. b, ^e, h, na jadre s primárnou fázou B, resp.c, f, i na jadre s primárnou fázou C. Začiatkysekundárných1 vinutí sú po trojiciach cyklickymédzi sebpp spojené a vyvedené na jednu výstup-nú svorku meniča. Tak začiatky vinutí a, e, i súspolu spojené a vyvedené na výstupná svorku 119resp. začiatky vinutí b, f, g sú spolu spojenéa vyvedené na svorku 12, resp. začiatky sekundář-,nych vinutí c, d, h, sú spolu spojené a vyvedené navýstupná svorku I3. Konce sekundárných vinutí a,b, c sú připojené na vstup diodového mostíkaDMI, podobné konce vinutí d, e, ť sú spojené navstup diodového mostíka DM2 a konce sekundár-ných vinutí g, h, i sú připojené na vstup diodovéhomostíka DM3. K výstupu každého z diodovýchmostíkov DMI, DM2, DM3 je paralelné připojenýjeden zo skratovacích tyrístorov VT1, VT2, VT3,a to ten, ktorý má zhodné pořadové číslo. Anodatyristora je přitom spojená s katodovým uzlom příslušného diodového mostíka. Celý měnič májediný spoločný komutačný obvod pozostávajúciz cievky LK a z kondenzátora CK. Tento spoločúýkomutačný obvod sa připojuje na výstupné svorkylv 12,13 meniča cez nulovací diodový mostík DM0a cez dvojicu prepolovacích tyrístorov VT5 a VT6.Súčiastky spoločného komutačného obvodu súzapojené do série s jedným vyvedeným koncomkomutačnej cievky LK a s jedným vyvedenýmkoncom komutačného kondenzátora CK. Vyvede-ný koniec komutačného kondenzátora CK sapřipojuje jednak na katodu spomenutého prepólo-vacieho tyristora VT5, jednak cez vypínací tyristorVT11 na katodu skratovacieho tyristora VT1, resp.cez vypínací tyristor VT11 na katodu skratovacie-ho tyristora VT1, resp. cez vypínací tyristor VT12na katodu skratovacieho tyristora VT2 a cezvypínací tyristor VT13 na katodu skratovaciehotyristora VT3. Vyvedený koniec cievky komutač-nej LK sa připojuje jednak cez spomenutý prepó-lovací tyristor VT6 na anodový uzol nulovaciehomostíka DM0, jednak cez vázobný tyristor VT7 nauzol katod diod Dl, D2, D3. Anoda každejz oddělovacích diód Dl, resp. D2, resp. D3 jespojená s anodou skratovacieho tyristora s rovna-kým pořadovým číslom. Napr. anoda oddelovacejdiody Dl s anodou skratovacieho tyristora VT1atď. Keďže komutačné súčiastky LK a CK súzapojené do série a nevykazujú smerovú nelineari;tu, ich vyvedené konce móžeme medzi sebouzameniť, t. j. vyvedený koniec komutačného kon-denzátora CK připojit’ do uzla medzi katodouvázobného tyristora VT7 a anodou prepólovacieho,tyristora VT6 a súčasne vyvedený koniec komutač-nej cievky LK připojit’ na anodový uzol vypínacíchtyrístorov VT11, VT12, VT13 a na katodu prepó-lovacieho tyristora VT5. Měnič podfa vynálezu podfa obr. 1 dává možnosťplynulej regulácie ako aj reverzácie otáčavej rých-losti pohonného motora a naviac samočiňpe pre-jd^ádza z dodavatelského do spotřebitelského pre-Vádzkového stavu pri zmene zmyslu momentu nahriadeli pohonného motora. To všetko bez zásahudo výkonových obvodov. Výstupná frekvenciaá amplitúda základnej harmonickej výstupnéhonapátia sa dajú nezávíslo od seba nastavovatdvorná samostatnými riadiacimi signálmi, pretocharakteristiku pohonu možno prispósobiť požia-d^vkám aplikácie pohodnu. Měnič podfa vynálezus^jhodí jednak na napájanie statora asynchrónnychipotorov s kotvou nakrátko, resp. synchrónnychmotorov, jednak na vazbu rotorového vinutiaknížkových asynchrónnych motorov s napájacousieťou. Takto vytvořená kaskáda plynulo prechá-dza z podsynchrónneho do nadsynchrónneho cho-du| a naopak. PREDMET VYNÁLEZU

   1. Trojimpulzový priamy tyristorový měnič frekvencie a napátia s vlastným taktováním a vlast- ným spoločným komutačným obvodom, ktorého 5 219199 vstupnú stranu cvona primárné vinutia trojfázové-ho sieťového transformátora, ktorý má pre každúfázu tri rovnaké sekundárné vinutia, ktorých za-čiatky sú po trojiciach cyklicky spolu spojenéa vyvedené na jednu výstupná svorku meniča, kýmkonce týchto vinutí po trojiciach v abecednomporadí sú připojené na vstupy troch diodovýchmostíkov, ktorých výstupy sú cyklicky striedavoskratované skratovacími tyristormi, vyznačenétým, že obsahuje spoločný komutačný obvodzložéný zo sériovej kombinácie komutačného kon-denzátora (CK) a komutačněj cievky (LK), pričomkomutačný obvod je připojený k vypínaciemuskratovaciemu tyristoru (VT1, VT2, VT3), jednakcez příslušný vypínací tyristor (VT11, VT12, VT13) a ’jednak cez spoločný vázobný tyristor(VTZ) a cez príslušnú oddefovaciu diódu (D1, D2,D3).
2. 2. Trojimpulzný priamy tyristorový měnič frek-vencie a napátia podfa bodu 1, vyznačený tým, žekomutačný obvod je cez dvojicu prepolovacíchtyristorov (VT5, VT6) připojený na výstupnésvorky nulovacieho diodového mostíka (DMO),ktorého vstup je připojený k výstupným svorkám 12,13) meniča.
3. 3. Trojimpulzný priamy tyristorový měnič frek-vencie a napátia podlá bodov 1 a 2 vyznačený tým,že výstupné svorky nulovacieho diódového mostí-jka (DMO) sú spojené nakrátko nulovacím tyristo-rom (VT8). 2 výkresy , \ v