SU1584052A1 - Преобразователь посто нного тока в переменный - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к преобразовательной технике. Целью изобретени   вл етс  упрощение и повышение КПД. Устройство содержит автономный инвертор тока (АИТ), выполненный в виде источника 1 регулируемого посто нного тока, реактора 2, трехфазного моста запираемых тиристоров 3...8, подключенного к асинхронному двигателю (АД) 9. Вспомогательный автономный инвертор напр жени  (АИН) выполнен в виде трехфазного моста запираемых тиристоров 10 - 15 с обратной проводимостью, получающих питание от демпфирующего конденсатора 16 и выходом подключенных также к АД 9. АИН работает в импульсном режиме на интервале процесса коммутации тока в системе АИТ-АД. При этом на первом этапе коммутации вспомогательный АИН способствует частичному "гашению" тока коммутируемой фазы АД и нарастанию тока во вновь включаемой фазе. На втором этапе дальнейшее "гашение" и нарастание тока в фазах обеспечиваетс  за счет выключени  плеча АИТ и накоплени  энергии коммутации в демпфирующем конденсаторе. 2 ил.

Description

а

СП

О© Јь

О СП

ю

l/i/at

Изобретений относитс  к электротехнике , а именно к силовой преобразовательной технике, и может быть использовано в автономных инверторах тока преобразователей частоты различных промышленных или т говых гриводо дл  питани  трехфазных асинхронных двигателей.

Целью изобретени   вл етс  упрощение преобразовател  и повышение КПД.

Ча фиг, 1 приведена схема преобразовател ; на фиг, 2 - временные диаграммы, по сн ющие работу преобразовател .

Преобразователь (фиг. 1) содержит источник регулируемого посто нного тока8 выполненный в виде последовательно соединенных источника I регулируемого напр жени  и сглаживающего реактора 2, к выходу которого подключен вход трехфазного инверторно- r j места основных запираемых тиристоров 3-8, выходом подключенного к асинхронному двигателю 9. К фазам асинхронного двигател  подключен также выход инверторногс мое fa дополнительных запираемых гнристоргг 10- 15, выполненных с сбратной прт нэрн- мос - ью (конструкткв:-;о совмещенный обратный выпр митель ый мост диодез) вход которого подкллчгь. к выводам цэмпф нр ющего конденсатора 16, Преобразователь содержит также бпок управлени , который может бытг.. дЬ юл чек в виде задающего елератср.л 17 ча зхпд ко тор го поступает сигнал задани  выходной частоты l t выходом подключенного к запускакицему входу управл емого мультивибратора 18, на управл ющий вход которого подаетс  сигнал управлени  s причем РМКОД мультивибратора 18 подключен к входу формирователе 19 коротки, импульсов, выходом подсоединенного ч распределител  20 импулъсоз и к одьому входу логического праоб- разоватеп  21, к другое/ входу которого подсоединен выход распределител  20 импульсов.

Б качестве ис-ючника 1 напр жени  чожет быть использовав обычный трехфазный (Б ел применени  в промышленных приводах) или однофазным (в случае применени  Е т говых электроприводах электроподвижного состава п менного тока) регулируемый выпр г, гельный или выпр мчтолъ - ко-икверторный преобразователь. Яри

0

5

0

5

Г(

J

0

условии кспс г;ьзоьа«ч  предлагаемого преобразовател  в приводах электро- | подвижного сое, авг „госто шюго тока в качестве источника 1 v жет быть применен любой из шиоо.м зрестных импульсных регул торов,

Логический преобразонатель 21 выполнен в виде набора элементарных логических  чеек И, ИЛИ, НЕ, необходимых дл  реализации логических функций импульсов управлени .

Преобразователь работает следующим образом.

Задающий генератор 17 формирует последовательность коротких импульсов , частота которых регулируетс  по сигналу UЈ в соответствии с законом частотного управлени  асинхронным приводом и по переднему фронту которых запускаетс  управл емый мультивибратор 18, формирующий последовательность импульсов S (фиг. 2), примем длительность импульсов S регулируетс  сигналом управлени  U . Цо

заднему фронту импульсов регулируемой длительности S формирователь 19 Формирует короткие импульсы, которые в распределителе 20 преобразуютс  в шесть последовательностей 120-градусной длительности импульсов A, Z, В, X, С, Y, сдвинутых один относительно другого на 60 эл.град, и по тести каналам поступающих на входы логического преобразовател  21, где после преобразовани  этих импульсов и нмпульсо S и их усилени  они по- даетс  на управп ющие электроды силовых полупроводниковых приборов.

Логические функции F импульсов управлени  тиристорами, реализуемые логическим преобразователем 21, записываетс  в следующем виде:

44

A; F4 X; F5 В{

FL Y;

С; Fa

ro S Л С; Fn S A Z;

I

T(2 S Л A; F,3 S Л Xj PM S Л В; F15 S Л Y.

Допустим, демпфирующий конденсатор ( вл ющийс  фильтровым конденсатором)

зар жен напр жением с определенной пол рностью (фиг. 1). Предполагают,

что сглаживающий реактор 2 обладает бесконечной индуктивностью. Первоначально проводил тиристоры 3 и 3

(F,

и

FJ, ), ток источника питани  замыкаетс  по цепи: 2, 3, фаза а, фаза с, 8, 1, 2. В момент времени tf включаютс  тиристоры 11 « 12, под действием напр жени  зар да демпфирующего конденсатора 16 ток в асинхрон ном двигателе, поддерживаемый за счет индуктивных сопротивлений рассе ни  фаз, постепенно начинает спадать в фазе а, пропорционально увеличива сь в фазе Ь, по цепк: + 16, тиристор 12, фаза Ь, фаза а, тиристо 11, - 16 (стрелки пунктирной линией , фиг, 1). По мере протекани  коммутационного процесса принудительного гашени  тока i в фазе а и принудительного нарастани  тока ig в фазе Ь под действием напр жени  U.. конденсатора 16 демпфирующий конденсатор 16 частично разр жаетс . Описанный процесс длитс  до момента времени Ц.

Интервал времени t f - t г называют интервалом вывода энергии коммутации из демпфирующего конденсатора

г

в нагрузку. В момент времени t на дожида сь окончательного спада тока ig, выключают тиристоры 3, 11

12 и включают тиристор 5. Одна часть тока сглаживающего реактора 2

замыкаетс  по цели: 2,5, фаза Ь, фаза а, 8, 1, 2. Втора  часть тока реактора 2 замыкаетс  по цепи: 2,5, обратный диод тиристора 12, 16, обратный диод тиристора 11 фаза а, фаза с, 8, 1, 2, зар жа  конденсатор 16. При этом в фазе Ь продолжает увеличиватьс , а в фазе а продолжает снижатьс  ток под действием напр жени  Ujf того же демпфирующего конденсатора 16 по цепи: + 16, 12, фаза Ъ, фаза а, 11, - 16. По мере спада тока i a до нул  и нарастани  тока i ь до полного тока источника к моменту времени t3 зар дный ток конденсатора Т6 уменьшаетс  до нул . Конденсатор 16 дозар жаетс  до своего первоначального уровн  напр жени 

ч называют

Интервал времени интервалом накоплени  энергии коммутации в демпфирующем конденсаторе.

После завершени  процесса коммутации тока в фазах с момента времени tj ток преобразовател  замыкаетс 

I

по цепи: 2, 5, фаза Ь, фаза cf 8, 1, 2.

Очередна  коммутаци  на интервале t - t( протекает аналогично описан- лому. После включени  тиристоров 11

5

и 14 на интервале t4 - tf под дейст; 6 происходит часвием напр жени  U, точное гашение отрицательного тока ic в фазе с и частичное нарастание отрицательного тока ia в фазе а, сопровождающеес  выводом энергии коммутации и частичным разр дом демпфирующего конденсатора 16. После выключени  тиристоров 8, 11 и 14 и включени  тиристора 4 на интервале

t t накоплени  энергии коммута

ции происходит дальнейшее гашение до нул  отрицательного тока ic и нарастание до максимума отрицательного тока ia, сопровождающеес  частичным зар дом демпфирукшсго конденсатора 16.

Регулированием длите- юности импульсов S управл емого мультивибратора 18 за счет сигнала и

лр

обес

печиваетс  регулирование длительнос- -и провод щего состо ни  допслнитель- тиристоров 10-15, т.е. регулиро- ваг- интервала вывода энергии коммун -ции из демпфирующего конденсатора в мгрузку. В результате мен етс  а. разр дного тока конденсатора 16 и соогв Т(. регулируетс  среднее значение напр жени  на

Так, например, при уменьшении длительности импульса разр дный ток конденсатора 16 становитс  меньше зар дного тока и напр женке Uft в ,конце коммутации становитс  выше предкоммутационного значени  напр жени  (пунктирна  лини  S, U(, i на интервале

ч - 1

t - t3 (фиг. 2). И нао- борот, при увеличении длительности импульса S, напр жение U снижаетс .

U

50

55

Величина сигнала U

У„р может устанавливатьс  как фиксированной, выбранной, например, дл  случа  максимального тока нагрузки с целью ог- раничени  максимального уровн  перенапр жени  на демпфирующем конденсаторе , так и автоматически, например, .с помощью обычного автоматического регул тора, регулируемой величиной которого  вл етс  отрицательна  обратна  св зь по напр жению демпфирующего конденсатора. В случае выполнени  таким регул тором роли стабилизатора напр жени  на конденсаторе на уровне амплитуды максимального линейного напр жени  э.п.с. асинхронного двигател  в услови х мен ющегос  тока нагрузки возможно достижение минимальной длительности процесса коммутации при обеспечении наи- лучшего использовани  установленной мощности оборудовани  (т.е. исполь- зовани  класса примен емых тиристоров ) . Наличие предварительного начального зар да на демпфирующем конденсаторе перед пуском преобразовател  не  вл етс  об зательным условием , обеспечивающим работоспособность предлагаемого преобразовател . Действительно, демпфирующий конденсатор выполн ет функцию ограничител  перенапр жений, обусловленных комму- тационными процессами, нарастание же на нем напр жени  происходит каждый раз после очередной коммутации независимо от уровн  начального напр жени  зар да.

На фиг. 2 приведены временные диаграммы, соответствующие провод щему состо нию запираемых тиристоров 3-8 и 10-15. Дл  обеспечени  запирани  данных тиристоров формируютс  короткие импульсы по задним фронтам импульсов включ ени , приведенных на фиг. 2, с помощью известных формирователей коротких импульсов (не показано). Сформированные таким образом импульсы подаютс  на запирающие цепи управлени  в случае выполнени  данных тиристоров в виде тиристоров, выключаемых током управлени , или подаютс  на включение гас щих (коммутирующих) тиристоров в случае выполнени  тиристоров 3-8, 10-15 в виде обычных полууправл емых тиристоров, снабженных индивиду- алышми коммутирующими устройствами. Таким образом, в процессе работы (преобразовател  энерги  коммутации, накопленна  на предыдущем интервале накоплени  энергии в демпфирующем конденсаторе (интервал Ьд - t 3), выводитс  на последующем интервале вывода энергии из конденсатора в нагрузку (интервал t4 - t5). В результате отпадает необходимость в дополнительном оборудовании, включающем в себ  зар дное устройство, зависимый инвертор, согласующий трансформатор , установленна  мощность которого равна 30-40% от установленной мощности основного оборудовани , что по сравнению с известным значительно упрощает преобразователь посто нного тока в переменный.

Исключение дополнительного оборудовани  и непроизводительной циркул ции реактивной мощности через источник питани  снижает суммарные потери на преобразование и повышает КПД преобразовател .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Преобразователь посто нного тока в переменный, содержащий трехфазный мост основных тиристоров, подключенный выводами посто нного тока через реактор к входным выводам и выводами переменного тока - к выходным выводам и выводам переменного тока трехфазного моста дополнительных тиристоров , а также трехфазный диодный мост, демпфирующий конденсатор и

   блок управлени , выполненный в виде системы управлени  автономным инвертором тока, основные и вспомогательные выходы которой подсоединены к управл ющим электродам соответствующих основных и дополнительных тиристоров , отличающийс  тем, что, с целью упрощени  преобразовател  и повышени  его КПД, выводы демпфирующего конденсатора подсоедийены к выводам посто нного тока моста дополнительных тиристоров, а трехфазный мост диодов подключен встречно- параллельно трехфазному мосту дополнительных тиристоров и соединен с

   ним выводами переменного тока, причем основные и дополнительные тиристоры выполнены двухоперационными.

   Л ,«Lf5

   13 U В, 5 Ь,7 Х,Ґ

   Y.6 2,8

   С 05