SU1089736A1 - Трехфазный преобразователь переменного напр жени в переменное (его варианты) - Google Patents

Abstract

1. Трехфазный преобразователь . переменного напр жени  в переменное, содержащий три ключа, каждый из которых состоит из встречно-параллельной тиристорный пары, соедин ющих выводы дл  подключени  фаз питающей сети и выводы дл  подключени  нагрузки, выпр мительный мост, выводы переменного тока которого соединены с выводами дл  подключени  нагрузки,а диагональ посто нного тока закорочена шунтирующим тиристором, параллельно которому включена цепь из последовательно соединенных зар дного тиристора, первого дроссел  и конденсатора, коммутирую-, щий тиристор, присоединенный катодом к общей точке анодов распределительных диодов, катоды которых подключены к выводам дл  подключени  фаз питающей сети, причем анод зар дного тиристора подключен к плюсовому выводу диагонали посто нного тока выпр мительного моста, отличаюг ,щ и и с   тем, что, с целью расширени  функциональны - возможностей и .n|)f вьш1ени  надежности, катодна  группа выпр мительного iJocTa исполнена на ) тиристорах и введены два диОдн-сброса и второй дроссель, присоединенный одним выводом к аноду коммутирующего тиристора , другим - к общей точке первого дроссел  и конденсатора, причем первый и второй диоды сброса шунтируют соответственно первый и второй дроссели и подключены: первый - анодом к аноду коммутирующего тиристора, второй - катодом к катоду зар дного тиристора. i 2. Трехфазный преобразователь переменного напр жени  в переменное, СЛ содержащий три пары силовых тиристоров , выпр мительный мост, выводы CZ анодной группы переменного тока которого подключены к выводам дл  подключени  фаз нагрузки, а диагональ посто нного тока закорочена шунт1фующим тиристором, параллельно котороо ty включена цепь из последовательно 00 соединенных зар дного тиристора, персо вого дроссел  и конденсатора, причем анод зар дного тиристора подключён к о:) плюсовому выводу диагонали посто нноО5 го тока выпр мительного моста, коммутирующий тиристор, присоединенный катодом к общей точке анодов распределительных диодов, катоды которых подключены к выводам дл  подключени  фаз питающей сети, причем первый тиристор каждой пары силовых тиристоров подключен анодом к выводу дл  подсоединени  соответствующей фазы питающей сети, катодом - к выводу дл  подсоединени  нагрузки, второй тиристор упом нутой пары подключен катодом к

Description

аноду первого тиристора, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей и повышени  надежности, введены три дополнительных тиристора, каждый из которых подключен анодом к катоду второго тиристора пары силовых тиристоров соответствующей фазы, а катодом - к- выводу дл  подключени  соответствующей фазы нагрузки, причем аноды диодов катодной группы выпр мительного моста включены пофазно с катодами дополнительных тиристоров, введены два диода сброса и второй дроссель, присоединенный одним выводом к аноду коммутирующего тиристора, другим - к общей точке первого дроссел  и конденсатора, причем первый и второй диоды сброса шунтируют соответственно первый и второй дроссели и подключены; первый - анодом к аноду Koiywyтирующего тиристора, второй катодом к катоду зар дного тиристора .

1.

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к тиристорным преобразовател м переменного тока дл  параметрического управлени  асинхронным двигателем, -а также к устройствам регулировани  канала мощных ламп, регулировани  нагревом промьш ленных печей сопротивлени  и т.д.

Известны устройства дл  фазового управлени  асинхронным двигателем, содержащиевстречно-параллельные тиристоры и узлы их принудительной коммутации tl.

Основными недостатками известных устройств  вл ютс  или ограниченные функциональные возможности, или большое количество тиристоров, коммутирующих емкостей, или наличие моточных изделий в виде трансформаторов, ухудшающих весогабаритные показатели устройств .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаем мому результату  вл етс  трехфазньм преобразователь переменного напр жрни  в переменное, содержаний три ключа , каждый из которых состоит из встречно-параллельной тиристорной пары , соедин ющих выводы дл  подключени фаз питающей сети и выводы дл  подключени  нагрузки, выпр мительный мост, выводы переменного тока которого соединены с выводами дл  подключени  нагрузки , а диагональ посто нного тока закорочена йунтируюпщм тиристором, параллельно которому включена цепь из последовательно соединенных зар дного тиристора, первого дроссел  и конден2 .

сатора, коммутирующий тиристор, присоединенный катодом к общей точке анодов распределительных диодов, катоды которых подключены к выводам дл  подсоединени  фаз питающей сети, причем анод зар дного тиристора подключен к плюсовому выводу диагонали посто нного тока выпр мительного моста Г2 .

Существенным недостатком прототипа  вл етс  образование цепей замыкани  фаз питающей сети в моменты коммутации . Поэтому к току нагрузки в момент коммутации начинает прибавл тьс  ток короткого замыкани , а значит емкость коммутирующего конденсатора дл  успешной коммутации должна быть сущес1 венно завышена. Эти причины предусматривают подключение схемы рассматриваемого преобразовател  через токоограничивающие реакторы. Однако наличие указанных реакторов резко ухудшает другие показатели устройства. Во-первых , реакторы провод т весь ток нагрузки и их габариты с ростом мощности последней станов тс  весьма значительными . Во-вторых, реакторы существенно ограничивают функциональные возможности устройства, а именно допустимую частоту импульсного регулировани  из-за нарастани  времени зар да коммутирующего конденсатора. В-третьих, напр жение на коммутирующем конденсаторе при колебательном.процессе зар да может достигнуть значительной величины (примерно двухкратного значени  амплитуды линейного напр жени  питающей сети), что может привести к выходу из стро  других элементов схе310 мы. В то же врем  отвод избыточной энергии от реакторов и коммутирующего дроссел , котора   вл етс  причиной указанного недостатка, затруднен из-за расположени  последних в цеп х переменного тока. В предлагаемом устройстве избирательностью коммутации исключена возможность замыкани  фаз питающей сети а значит и необходимость в токоограничивающих реакторах. Поэтому устройство позвол ет качественно реализовать различные законы высокочастотной широтно-импульсной модул ции с целью улучшени  гармонического состава регулируемого напр жени , что  вл етс  расширением функциональных возможнос тей по сравнению с прототипом. Кроме лагаемом устройстве включены таким образом, что отвод накопленной энергии от них осуществл етс  обычньм методом - диодами сброса, за счет чего напр жение на коммутирующем кон денсаторе ограничиваетс  на уровне примерно амплитуды линейного напр жени  питающей сети, что повьшает надежность. Цель изобретени  - расширение фун кциональных возможностей и повышение надежности. Указанна  цель достигаетс  тем, что в трехфазный преобразователь переменного напр жени  в переменное, содержащий три ключа, каждый из которых состоит из встречцо-параллельной тиристорной пары, соедин ющих вьшоды дл  подключени  фаз питающей сети и ВЫВОДЫ дл  подключени  нагрузки, выпр мительнЬй мост, выводы переменного тока которого соединены с выводами дл  подключени  нагрузки, а диагональ посто нного тока закорочена шунтирующим тиристором, параллельно которому включена цепь из последовательно соединенных зар дного тиристора, первого дроссел  и конденсатора, коммутирующий тиристор, присоединенный катодом к общей точке анодов распределительньк диодов, катоды которых подключены к вьшодам дл  подключени  фаз питающей сети, причем анод зар дного тиристора подключен к плюсовому выводу диагонали посто нного тока выпр мительного моста, катодна  группа выпр мительного моста вьтолнена на тиристорах и введены два диода сброса и второй дроссель, присоединенный 6 одним выводом к аноду коммутирующего тиристора, другим - к общей точке первого дроссел  и конденсатора, причем первьш и второй диоды сброса шунтируют соответственно первый и второй дроссели и подключены: первый - анодом к аноду коммутирующего тиристора, второй катодом к катоду зар дного тиристора . Согласно второму варианту указана  цель может быть достигнута, если трехфазный преобразователь переменного напр жени  в переменное, содеращий три пары силовых тиристоров, вьтр мительный мост, выводы анодной группы переменного тока которого подключены к выводам дл  подключени  фаз нагрузки, а диагональ посто нного тока закорочена шунтирующим тиристором , параллельно которому включена цепь из последовательно соединенных зар дного тиристора, первого дроссел  и конденсатора, причем анод зар дного тиристора подключен к плюсовому выводу диагонали посто нного тока выпр мительного моста, коммутирующий тиристор, присоединенный катодом к общей точке анодов распределительных диодов, катоды которых подключены к выводам дл  подсоединени  фаз питающей сети, причем первый тиристор каждой пары силовых тиристоров подключен анодом к выводу дл  подсоединени  соответствующей фазы, питающей сети, катодом - к выводу дл  подсрединени  нагрузки, второй тиристор упом нутой пары подключен катодом к аноду первого тиристора,введены три дополнительных тиристора, каждый из которых подключен анодом к катоду второго тиристора пары силовых тиристоров соответствующей фазы, а катодом - к выводу дл  подключени  соответствующей фазы нагрузки, причем аноды диодов катодной группы вьшр мительного моста включены пофазно к катодами дополнительных тиристоров, введены два диода сброса и второй дроссель, присоединенный одним выводом к аноду кОммутнрукнцего тиристора, другим - к общей точке первого дроссел  и конденсатора , причем первый и второй диоды q6poса шунтируют соответственно первый и второй дросзели и подключены: первый анодом к аноду коммутирующего тиристора , второй - катодом к катоду зар дного тиристора. На фиг.1 изображена схема предлагаемого трехфазного преобразовател ; на фиг.2 - вариант его схемы. Предлагаемый преобразователь содержит трехфазную нагрузку 1, фазы которой через встречно-параллельно включенные тиристорные пары 2 и 3, 4 и 5, 6 и 7 соединены с фазами питающей сети. Кроме этого, фазы нагрузки подсоединены к входу трехфазного выпр мительного моста, анодна  группа которого вьшолнена на диодах 8-10, а катодна  - на тиристорах 11-13, причем плюсова  шина диагонали посто нного тока указанного моста соединена с анодами шунтирующего 14 и зар дного 15 тиристоров, а минусова  -. с катодом тиристора 14 и одним из выводов коммутирующего конденсатора 16. Другой вывод указанног конденсатора подключен к общей точке соединени  первого 17 и второго 18 коммутирующих дросселей, причем другой вывод первого дроссел  17 соединен с общей точкой соединени  катодо первого диода 19 сброса и-зар дного тиристора 15, а аналогичный вывод вт рого дроссел  18 - с общей точкой со единени  анодов второго диода 20 сброса и коммутирующего тиристора 21. Другие выводы указанных диодов сброса объединены и подключены к общей точке соединени  коммутирующих дросселей и конденсатора. При этом катод тиристора 21 соединен с анода1ИИ распределительных диодов 22-24, чьи катоды включены на фазы питающей сети. Преобразователь работает следующи образом. В момент времени t подаютс  импульсы управлени  на тиристоры 2-7 11-13 и 15, в результате чего нагруз ка подключаетс  к сети, а коммутирующий конденсатор 16 зар жаетс  через выпр мительный мост 8-13 с пол рйосгью , указанной без кружочков (фиг.1) В момент достижени  напр жени  на конденсаторе величины, примерно равной амплитуде линейного напр жени , откроетс  диод 20 сброса и энерги , накопленна  дросселем 18, рассеивает с  в цепи сброса. После окончани  за р да тиристоры 11-13, 13 закроютс . При работе- коммутатора на нагрузку .индуктивного характера в момент отключени  нагрузки tj ток фазы С положителен , фазы В - отрицателен, а фазы А может быть либо положительным, либо отрицательным. В первом случае в момент tj подаютс  импульсы управлени  на тиристоры 21, 14 и 12, в результате чего образуетс  следующа  цепь разр да конденсатора 16: + С дроссель 17 - тиристор 21 - диод 23 тиристор 4 - тиристор 12 - тиристор 14 - -. Отметим, что из диодов 22-24 в моменты коммутации открыт тот, у которого на катоде наибольший минус. Когда ток разр да достигнет значени  тока нагрузки фазы В, тиристор 4 закроетс , а ток нагрузки (фазы В) продолжает течь по цепи: фаза В нагрузки - тиристор 12 - тиристор 14 - конденсатор 16 - дрЬссель 17 - тиристор 21 - диод 23 фаза В сети. Спуст  врем  восстановлени  запирающих свойств тиристора 4 подаютс  импульсы управлени  на остальные тиристоры группы 11-13, в результате чего конденсатор быстро зар жаетс  с пол рностью, указанной в кружочках (фиг.1) по цепи: фазы А сети - тиристор 3 - тиристор 11 - тиристор 14 - конденсатор 16 - дроссель 17 - тиристор 21 - диод 23 фазы В сети. Вновь, как и в предыдущем случае, напр жение зар да будет равно примерно амплитуде линейного напр жени  сети, а энерги , накопленна  дросселем 17 рассеетсй в цепи сброса диода 19 После окончани  зар да тиристор 3 закроетс , причем тиристор 7 закрьшс  сразу после подачи импульсов на тиристоры 1 1 , 13 линейным напр жением между фазами А и С по цепи: фаза А - тиристор 3 - тиристор 11 - тиристор 14 - диод to - тиристор 7 - фаза С. Реактивна  энерги  нагрузки после закрывани  указанных вьше тиристоров замыкаетс  через вьшр мительный мост и тиристор 14. Во втором случае, когда ток фазы А отрицателен, в моменте времени t подаютс  импульсы управлени  на тиристоры 11, 12, W и 21, в результате чего тиристор 2 фазы выключаетс  естественно линейным напр жением между фазы А - тифазами А и В по цепи: + тиристор 14 ристор 2 - тиристор 11 диод 9 - тиристор 4 - - фазы В. Тиристор 4 фазы В затем выключитс  аналогично первому случаю, дальнейшие процессы также повтор ютс . Если в момент времени t вновь необходимо подключить нагрузку к сети, вначале подаетс  импульс управлени  н тиристор 15, в результате чего конденсатор разр жаетс  по цепи: + С (в кружочке) - тиристор t4 - тиристор 15 - дроссель 18, в результате чего тиристор 14 выключаетс  и спуст  врем  его восстановлени  подаютс  импульсы управлени  на тиристоры 2-7 и группу 11-13. Нагрузка вновь подключаетс  к сети, а конденсатор быстро зар жаетс  от сети. В дальнейшем процессы повтор ютс , только в,зависимости от соотношени  напр жени  и токов фаз выключаютс  (включаютс ) те или другие тиристоры (диоды). Таким образом, устройство позвол ет осуществить избирательную коммутацию тиристоров 2, 4, 6 в зависимости от наличи  в них тока нагрузки. Причем в моменты коммутации не возникают цепи замыкани  фаз питающей сети, а напр жение на коммутирующем конденсаторе ограничено уровнем примерно равным амплитуде линейного напр жени . Согласно второму варианту (фиг.2) работа преобразовател  аналогична

U2.1 первому варианту, за исключением отдельных моментов. Так, дл  подключени  нагрузки к сети импульсы управлени  подаЕотс  на тиристоры 2-7, 25-27, а дл  отключени  от сети - на тиристоры 21 и 14. Тиристоры 25-27 выполн ют функцию тиристоров 11-13 первого варианта устройства, но если там дл  их включени  необходима информаци  о Направлении тока в фазе, то тиристоры 25-27 во втором варианте всегда включены к моменту коммутации, если ток в данной фазе отрицателен (направлен от нагрузки к сети), процессы зар да коммутирующего конденсатора, выключени  тиристора 14 происход т аналогично . Таким образом, во втором варианте устройства осуществл етс  автоматическа  избирательна  коммутаци  тиристоров 2,4,6 при любом направлении тока в фазах, информационные датчики (тока или состо ни  тиристоров) не требуютс , чем повышаетс  надежность работы коммутатора за счет упрощени  системы управлени  тиристорами, при этом сохран ютс  достоинства, присущие первому варианту устройства.

5

Claims (2)

1. Трехфазный преобразователь . переменного напряжения в переменное, содержащий три ключа,’ каждый из которых состоит из встречно-параллельной тиристорный пары, соединяющих выводы для подключения фаз питающей сети и выводы для подключения нагрузки, выпрямительный мост, выводы переменного тока которого соединены с выводами для подключения нагрузки,а диагональ постоянного тока закорочена шунтирующим тиристором, параллельно которому включена цепь из последовательно соединенных зарядного тиристора, первого дросселя и конденсатора, коммутирующий тиристор, присоединенный катодом к общей точке анодов распределительных диодов, катоды которых подключены к выводам для подключения фаз питающей сети, причем анод зарядного тиристора подключен к плюсовому выводу диагонали постоянного тока выпрямительного моста, отличаю г |Щ и й с я тем, что, с целью расширеI ния функциональны^ ’возможностей и n£>j· вьппения надежностей, катодная группа ί выпрямительного ь)оста ^выполнена на I тиристорах и введены дваТдиСдасброса и второй дроссель, присоединенный од ним выводом к аноду коммутирующего тиристора, другим - к общей точке первого дросселя и конденсатора, причем ' первый и второй диоды сброса шунтируют соответственно первый и второй дроссели и подключены: первый - ано дом к аноду коммутирующего тиристора, второй - катодом к катоду зарядного тиристора.

2. Трехфазный преобразователь пе- ф ременного напряжения в переменное, содержащий три пары силовых тиристоров, выпрямительный мост, выводы анодной группы переменного тока кото рого подключены к выводам для подклю- 2 чения фаз нагрузки, а диагональ постоянного тока закорочена шунтирующим тиристором, параллельно которому включена цепь из последовательно соединенных зарядного тиристора, первого дросселя и конденсатора, причем анод зарядного тиристора подключён к плюсовому выводу диагонали постоянного тока выпрямительного моста, коммутирующий тиристор, присоединенный катодом к общей точке анодов распределительных диодов, катоды которых подключены к выводам для подключения фаз питающей сети, причем первый тиристор каждой пары силовых тиристоров подключен анодом к выводу для подсоединения соответствующей фазы питающей сети, катодом - к выводу для подсоединения нагрузки, второй тиристор 'упомянутой пары подключен катодом к ,1089736 аноду первого тиристора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности, введены три дополнительных тиристора, каждый из которых подключен анодом к катоду второго тиристора пары силовых тиристоров соответствующей фазы, а катодом - к- выводу для подключения соответствующей фазы нагрузки, причем аноды диодов катодной группы выпрямительного моста включены пофазно с ка тодами дополнительных тиристоров, введены два диода- сброса и второй дроссель, присоединенный одним выводом к аноду коммутирующего тиристора, другим - к общей точке первого дросселя и конденсатора, причем первый и второй диоды сброса шунтируют соответственно первый и второй дроссели и подключены: первый - анодом к аноду коммутирующего тиристора, второй катодом к катоду зарядного тиристора.