CS235388B1

CS235388B1 - Transistor frequency converter for dynamically challenging tetraquadrant drives

Info

Publication number: CS235388B1
Application number: CS119383A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Magyar; Imrich Pokorny
Original assignee: Frantisek Magyar; Imrich Pokorny
Priority date: 1983-02-22
Filing date: 1983-02-22
Publication date: 1985-05-15

Description

Vynález sa dotýká tranzistorového memiča frekvencie pre dynamicky náročné štvorkvadrantové pohony. Zapojenie slúži na napájainie jedno- álebo trojfázových asynchróinnych alebo synchrónnych motorov pre regulované pohony s vysokými požiadávkami na dynamické vlastnosti sústavy.The invention relates to a transistor frequency converter for dynamically demanding four-quadrant drives. The wiring is used to supply single- or three-phase asynchronous or synchronous motors for controlled drives with high demand for dynamic system properties.

Doteraz poznáme zapojenia statických meničov frekvencie jednak s vyjádřeným jednosměnným medziobvodom jednak bez vyjádřeného jednosměrného medziobvodu —t. zv. priame meniče. Jednosměrný medziobvod móže byt napaťového alebo prúdového typu podta toho, či obsahuje kondenzátor alebo tlmivku. Značná časová konstanta medziobvodu je příčinou toho, že tieto zapojenia nemóžu splňovat najvyššie dynamické požiadavky, ktoré sa kladů na najnáročnej šie regulované pohany. Měnič s medziobvodom napaťového typu musí mať na vstupe antiparalelnú dvojicu usmerňovačov pre rekuperáciu energie. Na druhej straně, doteraz známe zapojenie priameho meniča frekvencie so sinusovým priebehom požadova2 ného prúdu potřebuje pre obojsmerné spojenie jednej výstupnej fázy meniča s každou fázou vstup,nej trojfázovej sústavy tri páry elektronických spínačov vytvořených sériovou kombináciou diódy a výkonového tranzistora; pre trojfázový výstup celkom osemnásť tskýchto spínačov. Naviac riadiace obvody takéhoto meniča musia obsahovat okrem iného dost rozsiahlu sústavu obvodov, t. zv. dekóder vstupných napatí ha zistovanie vstupnej fázy, ktorá má v danom okamžiku najkladnejší, resp. najzápornejší potenciál. Na základe jehio výstupného kódu a dalších logických signálov určuje dekódovacia logika v riadiacej časti meniča tranzistory, ktoré sa majú nabudit.So far, we know the connection of static frequency converters both with a expressed DC link and without a DC link —t. Vol. direct converters. The DC link may be of the voltage or current type depending on whether it contains a capacitor or a choke. The considerable time constant of the DC link causes these connections to fail to meet the highest dynamic demands placed on the most demanding regulated drives. The DC link converter must have an antiparallel pair of power recovery rectifiers at the input. On the other hand, the prior art connection of a direct frequency converter with a sinusoidal waveform of the required current requires three pairs of electronic switches formed by a serial combination of a diode and a power transistor for bidirectional connection of one output phase of the converter to each phase of its input; for a three-phase output, a total of eighteen of these switches. In addition, the control circuits of such a transducer must include, inter alia, a rather extensive circuitry, i. Vol. decoder of input voltage and detection of the input phase, which at the moment has the most the most negative potential. Based on its output code and other logic signals, the decoding logic in the drive control section determines the transistors to be energized.

Uvedené nevýhody odstraňuje tranzistorový měnič pódia vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že na prvú vstupnú trojfázovú sústavu sú připojené uzly trojfázového¹diodového usmerňovacieho mostíka a na druhu vstupnú trojfázovú sústavu sú připojené uzly tiOjfázového riadeného bud tyristorového alebo· tranzistorového usmerňovacieho mostíka. Katodové a anodové uzly uve235388 děných mostíkov sú připojené cez příslušný elektronický spínač,, pozostávajúci zo sériovej kombinácie diody a tranzistora na výstupné svorky.The above disadvantages are eliminated by the transistor inverter stage of the invention, which is characterized in that the inlet to the first three-phase set of nodes connected to the three-phase diode rectifier bridge ¹ and the second input of the three-phase system are connected tiOjfázového units controlled by either a thyristor or a transistor · rectifier bridge. The cathode and anode nodes of the jumper are connected via an appropriate electronic switch, consisting of a series combination of a diode and a transistor, to the output terminals.

Zapojenie, ktoré umožňuje automatické vyhladanie fázy vstupme] sústavy s niajvyšším, resp. inajnižším okamžitým potenciálom obsahuje vo výkonových obvodoch diónový usměrňovači mostík pre jeden směr, resp. riadený — například tyristorový— usměrňovači mostík pre oibrátený směr toku energie. Výstupy obiďvoch mostíkov nie sú spolu spojené, preto nevzniká problém obvodových prúdov. Trojfázové vstupy obidvoch mostíkov sú napájené z dvoch trojfázovýeh sústav o rozdielnej hodnotě napatia, preto zapojenie umožňuje preferovat motorickú alebo rekuperaítívnu prevádzku pohonného motora podfa toho, ktorý z mostíkov je připojený na vyššie napatie. Keďže dva mostíky majú spolu iba štyri výstupné uzly, pre jednu výstupnú fázu meniča sú potřebné iba štyri elektronické spínače; pre trojfázový výstup spolu dvanásť spínačov. Rozšírenie zapojenia o vstupné usmerňovacie mostíky je teda úplné vykompenzované úsporou elektronických spínačov m-a výstupe meniča. Podstatná úspora sa javí v riadiaeich obvodoch, kde úplné odhadne dekóder vstupných napatí a vzhladom na značné zníženie počtu riademých súčiastok ako aj kombinačných možností vodivých ciest citefme sa zjednoduší dekódovacia logika. Zároveň stúpne spolehlivost zariadenia.Wiring, which allows automatic search of the input phase] of the system with the highest, respectively. the lowest instantaneous potential contains in the power circuits a diode rectifier bridge for one direction or one direction respectively. a controlled - for example, thyristor - rectifier bridge for the inverted direction of the energy flow. The outputs of both bridges are not connected together, so there is no problem of circuit currents. The three-phase inputs of both bridges are powered from two three-phase systems with different voltage values, so the wiring makes it possible to prefer motor or recuperative operation of the drive motor according to which of the bridges is connected to a higher voltage. Since two bridges have only four output nodes together, only four electronic switches are required for one output phase of the inverter; for a three-phase output altogether twelve switches. The extension of the wiring with input rectifier bridges is therefore fully compensated by saving the electronic switches m-a of the inverter output. Significant savings appear in control circuits, where a full input voltage decoder is estimated and decoding logic is simplified due to the significant reduction in the number of ordinary components as well as the combination possibilities of the citefm conductive paths. At the same time the reliability of the device will increase.

Na výkrese je nakreslená schéma výkonových obvodov tranzistorového meniča pre dynamicky náročné štvorkvadranťové pohony podfa tohto vynálezu.In the drawing a power circuit diagram of a transistor converter for dynamically demanding four-quadrant drives according to the present invention is drawn.

Na vstupné svorky prvej vstupnej trojfázovej sústavy 11L1, 11L2, 11L3 je připojený vstup 11, 12, 13 diodového mostíka 1, kým vstup 21, 22, 23 riadeného- — například tyristorového, — mostíka 2 je připojený na vstupné svorky druhej vstupnej trojfázovej sústavy 12L1, 12L2, 12L3. Ani katodový uzol 15 diodového moistíka 1 ani jeho anodový uzol 14 nie je spojený -ani s anédovým uzlom 24, ani s katodovým uzlom 25 riadeného usmerňovaeieho mostíka 2. Každá z výstupných svoriek 2L1, 2L2, 2L3 meniča je připojená cez elektronický spínač pozostávajúci zo sérioivej kombinácie diody- 3 a tranzistora 4 na všetky výstupné uzly obidvoch mostíkov, t. j. na anodový uzol 14 a na katodový uzol 15 diodového mostíka 1, resp. na anódový uzol 24 a katodový uzol 25 riadeného mostíka 2. Diody- 3 a tranzistory 4 elektronických spínačov sú tak ,orientované, že ich směrové vlastnosti umožňujú tok prúdu od katodového! uzla 15, resp. 25 do výstupných svoriek 2L1, resp. 2L2, resp. 2L3 meniča, respektive od výstupných svoriek 2L1, resp. 2L2, resp. 21.3 meniča k anodovému uzlu 14, resp. 24.The input terminals 11, 12, 13 of diode bridge 1 are connected to the input terminals of the first input three-phase system 11L1, 11L2, 11L3, while the input 21, 22, 23 of the controlled-for example thyristor-jumper 2 is connected to input terminals of the second input three-phase system 12L1. 12L2, 12L3. Neither the cathode node 15 of the diode humidifier 1 nor its anode node 14 is connected to the anode node 24, nor to the cathode node 25 of the controlled rectifier bridge 2. Each of the inverter output terminals 2L1, 2L2, 2L3 is connected via an electronic switch consisting of a series a combination of diode-3 and transistor 4 at all output nodes of both bridges, i. j. to the anode node 14 and to the cathode node 15 of the diode bridge 1, respectively. to the anode node 24 and the cathode node 25 of the controlled bridge 2. The diodes 3 and the electronic switch transistors 4 are oriented so that their directional properties allow current flow from the cathode! nodes 15, respectively. 25 to output terminals 2L1 resp. 2L2, respectively. 2L3 of the converter, respectively from the output terminals 2L1, respectively. 2L2, respectively. 21.3 of the converter to the anode node 14, respectively. 24th

Zapojenie výkonových obvodov tranzistorového meniča frekvencie pre dynamicky náročné štvorikvadrantové pohony podfa vynálezu zachovává priaznivé dynamické vlastnosti doteraz známého pria-meho meniča so sinusovým priebeh-om požadovaného prúdu pri podstatnom, zjednodušení riadiaeich- obvodov a znížeiní počtu súčiastok, teda pri ovela vyššej spolehlivosti. Oproti doteraz známým měničem s vyjádřeným jednosměrným medziobviodom má výhodu v tom, že sa hodí -aj pre dynamicky náročné aplikácie a vylučuje problém obvodových prúdov.The connection of the power circuits of the transistor frequency converter for dynamically demanding four-quadrant drives according to the invention maintains the favorable dynamic properties of the hitherto known direct-current converter with a sinusoidal current demand while substantially simplifying the control circuits and reducing the number of components, thus much higher reliability. It has the advantage over conventional converters with a pronounced unidirectional intermediate circuit that they are suitable for dynamically demanding applications and eliminate the problem of circuit currents.

Claims

Transistor frequency converter for dynamically demanding four-quadrant drives, characterized in that nodes (11, 12, 13) of a three-phase diode rectifier bridge (1) and a second input three-phase system are connected to the first input three-phase system (11L1, 11L2, 11L3). (12L1, 12L2, 12L3) are connected nodes (21, 22, 23)

OF THE INVENTION a three-phase controlled or thyristor or transistor rectifier bridge (2), wherein the cathode nodes (15, 25) and anode nodes (14, 24) of said bridges (1, 2) are connected via a respective electronic switch consisting of a series diode combination (3) and a transistor (4) to output terminals (2L1, 2L2, 2L3).