SU1130996A1 - Тиристорный преобразователь посто нного напр жени в @ -фазное квазисинусоидальной формы - Google Patents

Abstract

1. ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРДЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В П1 -ФАЗНОЕ КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЙ ФОРМЫ, содержащий N -фазные узел высокой частоты , трансформаторный узел и ш-фазный узел преобразовани  частоты на однофазных реверсивных выпр мител х по нулевой схеме с реакторами, о тличающийс  тем, что, с .целью улучшени  массогабаритных показателей при Л1 2., в каждой фазе узла преобразовани  частоты анодна  и катодна  группы тиристоров одного реверсивного выпр мител  соединены соответственно с катодной и анодной группами тиристоров другого реверсивного выпр мител  через иагнитосв занные обмотки реактора, а средние точки вторичных обмоток трансформаторов , , св занных с разными фазами узла повьпиенной частоты и питающих реверсивные выпр мители, образуют выходные выводы фаз преобразовател . 2. Преобразователь по п.1, отличающийс  тем, что узел высокой частоты вьтолнен по нулевой схеме на четырех основных тиристорах с общим последовательным резонансным контуром, оба вывода которого соединены через коммутирующие тиристоры с общей катодной шиной (Л основных тиристоров, причем один вывод контура соединен через коммутирующие тиристоры с анодами основных тиристоров, подключенных к крайним выводам первичной обмотки одной фазы трансформаторного узла, а другой вывод контура соединен через 00 коммутирующие тиристоры с анодами о ;о со основных тиристоров, подключенных к крайним выводам первичной обмотки другой фазы трансформаторного узла. Од

Description

Изобретение относитс  к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в системах гарант , рованного питани  и в электроприводе переменного тока. Известны тиристорные преобразователи посто нного напр жени  в трех фазное, содержащие .N -фазные узел повышенной частоты, трансформаторный узел и ,1П -фазньй узел преобразо вани  частоты на однофазных реверсивных вьтр мител х по нулевой схеме l. . Однако при N 1 эти преобразова тели отличаютс  невысоким качеством преобразовани  электроэнергии, так как при управлении по принципу ШИР в кривой выходного напр жени  велико содержание высших гармоник низкого пор дка, а при управлении по при ципу ШИМ велика амплитуда пульсаций (двухпол рна  ШИМ). Как известно, при увеличении фазности W качество преобразовани  электроэнергии повьппаетс , напри мер, при М 2 крива  выходного напр жени  при управлении тиристорами узла преобразовани  частоты по заданному низкочастотному закону соответствует кривой однопол рной ШИМ, получаемой путем суммировани  напр жений двух однофазных реверсивных выпр мителей, питающихс  от разных фаз узла высокой частоты. Однако, улучшение качества преобразовани  св зано с удвоением числа всех элементов схемы,, что приводит к ухудшению массогабаритных показателей при . Наиболее близким к изобретению  вл етс  тиристорный преобразователь посто нного напр жени  в .Ж -фазное, содержащий Д1 -фазные узел повьшенной частоты, трансформаторный узел и )ft -фазный узел преобразовани  частоты на однофазных реверсивных выпр мител х по нулевой схеме с реакторами , который слзгжнт либо дл  искусственной коммутации тиристоров реверси ных вьтр мителей при наличии индукти ности в цепи нагрузки, либо дл  огра ничени  уравнительных токов при ;совместном управлении тиристорами ревер сивных выпр мителей по низкочастотному закону в зоне узлов естественно го отпирани  27. Однако при в известном преобр зователе ухудшаютс  массогабаритные показатели, так как количество реакторов удваиваетс  без увеличени  пульсности работы, также без увеличени  частоты работы удваиваетс  количество коммутирующих элементов в узле повьшенной частоты. Целью изобретени   вл етс  улучшение массогабаритных показателей при| 2. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в тиристорном преобразо-йателе посто нного напр жени  в И1-фазное квазисинусоидальной форме , содержащем N -фазные узел высокой частоты, трансформаторньш узел иЖ.-фазный узел преобразовани  частоты на однофазных реверсивных вьтр мител х по нулевой схеме с реакторами в каждой фазе узла преобразовани  часто-ты анодна  и катодна  группы тиристоров одного реверсивного выпр мител  соединены соответственно с катодной и анодной группами тиристоров другого реверсивного выпр мител  через магнитосв занные обмотки реактора, а средние точки вторичных обмоток трансформаторов,св занных с разными фазами узла повьшенной частоты и питающих реверсивные выпр мители , образуют выходные вьшоды фаз преобразовател . Кроме того узел высокой частоты выполнен по нулевой схеме на четырех основных тиристорах с общим последовательным резонансным контуг ром, оба вывода которого соединены через коммутирующие тиристоры с общей катодной шиной основных тиристоров , причем один вывод контура соединен через коммутирующие тиристоры с анодами основных тиристоров, подключенных к крайним выводам первичной обмотки одной фазы трансформаторного узла, а другой вывод контура соединен через ком1у утирующие тиристоры с анодами основных тиристоров , подключенных к крайним выводам первичной обмотки другой фазы трансформаторного узла. На фиг.1 приведена принципиальна  схема преобразовател , на фиг.2принципиальна  схема узла повьш1енной частоты, на фиг.З - временные диаграммы , по сн ющие работу преобразовател . Узел 1 повьшенной частоты подключен к входным вьгоодам преобразовател  и к трансформаторному узлу 2 и

может быть выполнен по любой известной схеме, обеспечивающей двухфазное напр жение, например, из двух однофазных инверторов, соединеных с соответствующими первичными обмотками 3 и 4 однофазных трансформаторов , вход щих в трансформаторный узел 2. Каждый из трансформаторов узла 2 имеет три вторичные обмотки 5 и 6, которые крайними выводами соединены с узлом 7 преобразовани  частоты, состо щим из трех фаз. Кажда  из фаз состоит из двух однофаз ,ных реверсивных выпр мителей 8, выполненных по нулевой схеме и питаемых указанными вторичными обмотка- ми 5 и 6, принадлежащими к разным фазам узла 2. В каждой фазе узла 7 реверсивные вьшр мители 8 соединены последовательно друг с другом следующим образом. Анодна  и катодна  группы тиристоров одного реверсивного выпр мител  соединена соответственно с катодной и анодной группами т иристоров f pyгoгo , реверсивного выпр мител через магнитосв занные обмотки реактора 9, служащего дл  ограничени  уравнительных токов при соместном управлении тиристорами реверсивных выпр мителей. Выходными выводами каждой из фаз преобразовател   вл ютс  средние точки обмоток 5 и 6.

Узел 1 высокой частоты (фиг.2) выполнен в виде двухфазного инвертора напр жени  по нулевой схеме на четырех основных тиристорах 10-13 с обратными диодами 14-17. Аноды тиристоров 10 и-11 соединены с крайними выводами первичной обмотки 3 одного трансформатора узла 2, а аноды тиристоров 12 и 13 соединены с крайними вьгоодами первичной обмотки 4 другого трансформатора узла 2. Средние вьшоды обмоток 3 и 4 соединены с плюсЬвьм выводом преобразовател , а обща  катодна  щина тиристоров 10-13 - с минусовым. 1 Дл  коммутации тиристоров инвертора имеетс  последовательный резонанс ный контур, состо щий из последовательно соединеных конденсатора 18 и реактора 19. Оба вывода контура соеднены через коммутирующие тиристоры 2 и 21 с общей катодной щиной основных тиристоров 10-13. Кроме того, один из выводов контура соединен через коммутирующие тиристоры 22 и 23 соответственно с анодами тиристоров 10 и 11, а другой,из выводов контура соединен через коммутирующие тиристоры 24 и 25 соответственно с анодами тиристоров 12 и 13.

Дл  по снени  принципа работы преобразовател  на фиг.З приведены следующие временные диаграммы напр жени , на которых обозначены напр жение U одной фазы узла высокой частоты, напр жение U другой фазы уз,;та высокой частоты, напр -. жение 0) , Uif анодной и катодной групп одного реверсивного выпр мител , напр жение Uj, Ut, катодной и анодной групп другого реверсивного выпр мител , суммарные напр жени  0,1/4 разных групп обоих выпр мителей, результирующее фазное напр жение Uj преобразовател .

Преобразователь работает следующим образом.

Узел 1 высокой частоты преобразует посто нное напр жение, приложенное к входным выводам преобразовател , в переменное напр жение высокой частоты с пр моугольной формой кривой типа меандр (в принципе может быть использован инвертор с синусоидальной формой кривой). Управление тиристорами 10-13 осуществл етс  с одинаковой частотой, но управл ющие импульсы тиристоров 10 и 11 сдвинуты по фазе на 90 эл. град, относительно управл ющих импульсов тиристоров 12 и 13 в результате чего напр жени  на первичных обмотках 3 и 4 трансформаторного узла 2 также сдвинуты между собой на 90 эл.град., т.е. образуют двухфазную систему напр жений . высокой частоты. I

Дл  коммутации основных тиристоров 10-13 последовательный резонансный контур, состо щий из конденсатора 18 и реактора 19, поочередно подключаетс  к основным тиристорам через коммутирующие тиристоры 20-25 и перезар жаетс  через эти тиристоры от источника питани . Дл  выключени  тиристора 10 включаютс  тириеторы 21 и 22, а дл  выключени  тиристора 12 через четверть периода высокой частоты включаютс  тиристоры 23 и 24. Затем (через полпериода повышенной частоты) дл  выключени  тиристора 11 включаютс  тиристоры 21 и 23 а дл  выключени  тиристора 13 (через три четверти периода) - тиристоры 20 и 25. Далее процессы повтор ютс . Полученное на первичных обмотках 3 и 4 двухфазное напр жение трансформируетс  во вторичные обмотки 5 и 6,и питает реверсивные выпр мители 8. Дл  получени  на выходе преобразовател  напр жени  квазисинусоидальной формы управление тиристорами реверсивных выпр мителей осуществл ют по заданному низкочастотному закону в зоне углов естественного отпирани , т.е. при положительном анодном напр жении на тиристорах , в результате чего никаких дополнительных средств дл  выключени  тиристоров реверсивных вьшр мит лей не требуетс . Тиристоры анодных и катодных групп каждого реверсивного вьтр мит л  управл ютс  по низкой частоте, -как обычно в противофазе, а тирис торы анодных и катодных групп ревер сивных выпр мителей, питающихс  от разных фаз трансформаторного узла 2, управл ютс  по низкой частоте синфазно (напр жени  Ц--Уб на выходе ,групп). Тиристоры реверсивных выпр  мителей разных фаз узла 7 преобразовани  частоты управл ютс  по низкой частоте,как обычно, с фазовым сдвигом на 120 эл.град. Полученные напр жени  разных групп реверсивных выпр мителей, питающихс  от разных фаз трансформаторного узла 2, сум1мируютс  друг с другом, т.е. Uf - Ug Uy , а . При согласованном управлении в результа те неравенства мгновенных значений напр жений Uj , L/g (при равенстве сре них значений) между выпр мител ми возникают уравнительные токи, котор ограничиваютс  индуктивностью обмоток реактора 9, при этом разность мгновенных значений напр жени  Uf и прикладываетс  к указанным обмоткам 966 а на выходных выводах фазы преобразовател  выдел етс  результирующее напр жение (jg Изобретение позвол ет улучшить массогабаритные показатели предлагаемого преобразовател  при N1 2, по сравнению с известным. В схеме известного преобразовател  при N 2 кажда  фаза узла преобразовател  частоты содержит два двухобмоточных реактора. Каждый из реакторов ограничивает уравнительньм ток своего выпр мител , а полуволны ток-а нагрузки протекают поочередно через обмотки обоих реакторов. В предлагаемой схеме вместо двух реакторов в каждой фазе узла преобразовани  частоты используетс  один реактор с теми же параметрами. Действительно, уравнительньй ток остаетс  на том же уровне, так как протекает через те же Две обмотки одного реактора, при вдвое большем напр жении и вдвое большей пульсности (частоте). Полуволны тока нагрузки протекают теперь поочередно только через одну обмотку, что улучшает внешнюю характеристику преобразовател . Таким образом, количество реакторов узла преобразовани  частоты в предпагаемой схеме вдвое меньше. В узле повьшенной частоты при пр моугольной форме кривой без паузы нет необходимости использовать мостовые схемы. Использование же нулевых схем, кроме известного сокращени  числа тиристоров и диодов, позвол ет упростить Коммутирующее устройство , в результате чего, несмотр  на некоторое увеличение установленной мощности трансформаторного узла, массогабаритные показатели узла повьшен-ной частоты улучшаютс  вдвое по полупроводниковым элементам и вчетверо по коммутирующим элементам (конценсаторы и реакторы).

f О ,S H ff /

аг.2 / V АЛ

и.

F™

н

ив№

мт

и.

ШЯПЛЛ

п

I

Фиг.З

Sjuuuuir

Claims (2)

1. ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В Щ -ФАЗНОЕ КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЙ ФОРМЫ, содержащий 'N -фазные узел высокой частоты, трансформаторный узел и Itl-фазный узел преобразования частоты на однофазных реверсивных выпрямителях по нулевой схеме с реакторами, о тличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей при М =2, в каждой фазе узла преобразования частоты анодная и катодная группы тиристоров одного реверсивного выпрямителя соединены соответственно с катодной и анодной группами ‘тиристоров другого реверсивного выпрямителя через магнитосвязанные обмотки реактора, а средние точки вторичных обмоток трансформаторов, .связанных с разными фазами узла повышенной частоты и питающих реверсивные выпрямители, образуют выходные выводы фаз преоб разователя.

2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что узел высокой частоты выполнен по нуле вой схеме на четырех основных тиристорах с общим последовательным резонансным контуром, оба вывода которого соединены через коммутирующие тиристоры с общей катодной шиной основных тиристоров, причем один вывод контура соединен через коммутирующие тиристоры с анодами основных тиристоров, подключенных к крайним выводам первичной обмотки одной фазы трансформаторного узла, а другой вывод контура соединен через коммутирующие тиристоры с анодами основных тиристоров, подключенных к крайним выводам первичной обмотки другой фазы трансформаторного узла.

1 1130996 2