SU1658335A1 - Непосредственный преобразователь частоты с принудительной коммутацией - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к силовой преобразовательной технике. Целью изобретени   вл етс  улучшение массо- габаритных показателей. Преобразователь в трехфазном варианте содержит три моста главных тиристоров 1-18, мосты распределительных диодов 21-26 и тиристоров 31-36, а также запираемые тиристоры 29, 30. Цель достигаетс  включением дополнительных обмоток 39 между входными выводами преобразовател  и входными выводами моста распределительных диодов 21-26. Обмотки 39 могут принадлежать либо автотрансформатору , либо синхронному генератору. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к силовой преобразовательной технике, используемой преимущественно в автономном т говом электроприводе с частотно-регу- лируемьми асинхронными короткозамкну- электродвигател ми.

Целью изобретени   вл етс  улучшение массогабаритных показателей.

На чертеже изображена принципиальна  схема непосредственного преобразовател  частоты с принудительной коммутацией. Дл  простоты изложени  на чертеже опущены элементы второстепенные к сути за вл емого устройства, например,дроссели, ограничивающие скорость нарастани  коммутационного

тока, входные линейные дроссели, за- цитные RCD-цепочки, бпоки управлени  и прочие, которые могут быть выполнены по известным техническим, решени м. На чертеже в качестве примера конкретного выполнени  представлена трехфазна  мостова  схема непосредственного преобразовател  частоты с принудительной коммутацией. Главные тиристоры 1-18 образуют мосты, включенные между входными 19 и выходными 20 выводами преобразовател . Входные распределительные диоды 21-26 образуют мост, выводы посто нного тока которого подключены к вспомогательной цели. Во вспомогательной цепи поS

сто нного тока включены конденсатор 27, компенсирующий избыточную реактивную энергию источника питани  при принудительной коммутации, вспомога- тельные нагрузки 28 преобразовател  или электропривода, например мотор- вентил торы, коммутационные запираемые тиристоры 29 и 30. Выходные распределительные тиристоры 31-36 образуют мост, выводы посто нного тока которого подключены к вспомогательной цепи, а именно, к коммутационным запираемым тиристорам 29, 30, а выводы переменного тока подключены к выходным выводам 20 преобразовател .

Коммутационный источник выполнен в виде автотрансформатора 37 с основными обмотками 38 и дополнительными обмотками 39. Концы основных обмоток 38 объединены, начала основных обмоток 38 соединены с концами дополнительных обмоток 39 и с выходными выводами 19 преобразовател , начала дополнительных обмоток 39 соединены с выводами переменного тока моста входных распределительных диодов 21-26. Входными выводами 19 преобразователь подключаетс  к источнику питани , каковым в автономном т говом электроприводе  вл етс  синхронный генератор. Выходными выводами 20 преобразователь подключаетс  к нагрузке, каковой в автономном т говом электроприводе  вл етс  частотно-регулируемый асинхронный электродвигатель с коротко- замкнутым ротором.

Работа непосредственного преобразовател  частоты в автономном т говом электроприводе определ етс  необходимостью обеспечить пусковой и длитель- .ный режимы и протекает следующим образом .

В пусковом режиме величина напр жени  на входе преобразовател , задаваема  синхронным генератором, измен етс  от нул  до максимальной. Частота входного напр жени  при этом посто нна и равна максимальной частоте генератора. Дл  частотного регулировани  асинхронного двигател  в пусковом режиме преобразователь путем цикличного переключени  главных тиристоров 1-18 формирует выходное напр жение , частота которого измен етс  почти пропорционально изменению вели- чины напр жений от нул  до минимальной частоты длительного режима. Минимальна  частота длительного режима составл ет 1/4 максимальной частоты

0 5

5

0

5

0

5

0

длительного режима. В практически реализованных автономных т говых электроприводах максимальна  частота длительного режима, равна  максимальной частоте асинхронного двигател , почти равна максимальной частоте ге-. нератора.

Таким образом, в пусковом режиме частота входного напр жени  преобразовател  максимальна , а частота выходного напр жени  измен етс  от нул  до 1/А максимальной частоты входного напр жени . Дл  обеспечени  такого диапазона изменени  частоты выходного напр жени  в непосредственном преобразователе частоты не требуетс  применени  принудительной коммутации главных тиристоров, поэтому в пусковом режиме достаточно естественной коммутации главных тиристоров напр жением источника питани , котора  и примен етс .

Коммутационные запираемые тиристоры 29, 30 и выходные распределительные тиристоры 31-36 в пусковом режиме не действуют. В длительном режиме работы электропривода дл  обеспечени  диапазона изменени  частоты выходного напр жени  от минимальной длительного режима, равной 1/4 максимальной , до максимальной естественной коммутации недостаточно, - требуетс  применение принудительной коммутации главных тиристоров, котора  осуществл етс  следующим образом. Пол рности напр жений, действующих в схеме в рассматриваемый момент, показаны на чертеже (в качестве примера). Пусть включены главные тиристоры 1, 7, 18, которые провод т токи от источника питани  в нагрузку. Дл  принудительного отключени , например, главного тиристора 1, включают коммутационный запираемый тиристор 29 и выходной распределительный тиристор 31. Дополнительна  обмотка 39 оказываетс  замкнутой накоротко по цепи дополнительна  обмотка 39 - входной распределительный диод 21 - коммутационный запираемый тиристор 29 - выходной распределительный тиристор 31 - главный тиристор 1 - дополнительна  обмотка 39. Ток короткого замыкани , возникающий в указанной цепи,протекает встречно току нагрузки главного тиристора 1 и вытесн ет его. Главный тиристор 1 обесточиваетс  и под действием напр жени  дополнительной обмотки 39, приложенного к тиристору 1

в обратном направлении, восстанавли- вает свои запирающие свойства. Дл  надежного запирани  главного тиристо ра ему требуетс  обратное напр жение пор дка 100 В. Таким образом, величина напр жени  дополнительной обмотки задаетс  равной пор дка 100 В при максимальном напр жении на входе преобразовател . Поскольку в длительном . режиме напр жение на входе преобразовател  стабильно и равно максимальному , коммутационна  способность коммутационного источника также стабильна, что гарантирует высокую надежность принудительной коммутации во всем диапазоне изменени  частот в длительном режиме.

По истечении времени выключени , необходимого дл  восстановлени  запирающих свойств главного тиристора 1, коммутационный запираемый тиристор 29 отключают по своей цепи управлени , при этом обесточиваетс  и отключаетс  выходной распределительный тиристор 31. Процесс принудительной коммутации на этом заканчиваетс  и группа главных тиристоров 1, 3, 5 переводитс  в инверторный режим дл  пропускани  реактивного тока отключенной фазы нагрузки, а именно, при указанной пол рности напр жений включают главный тиристор 5 и реактивный ток нагрузки замыкаетс  по цепи выходные выводы преобразовател  20 - главный тиристор 18 - главный тиристор 5 - выходные выводы преобразовател  20. Реактивный ток источника питани  замыкаетс  по цепи входные выводы преобразовател  19 - дополнительна  обмотка 39 - входной распределительный диод 21 - конденсатор 27 - входной распределительный диод 26 - дополнительна  обмотка 39 другой фазы автотрансформатора 37 - входные выводы преобразовател  19. Главные тиристоры 1, 3, 5 по окончании протекани  реактивного тока нагрузки прекращают работу в инверторном режиме и запираютс . Включаютс  в работу главные тиристоры 2, 4, 6 в выпр мительном режиме дл  проведени  активного тока противоположного направлени  в рассматриваемой фазе нагрузки и т.д. до следующей принудительной коммутации , протекающей аналогично описанной .

В качестве коммутационного источника может быть использован источник

питани  преобразовател , например, синхронный генератор в автономном т говом электроприводе, схема включени  которого совпадает со схемой включени  автотрансформатора 37 (см. чертеж ) , дл  чего достаточно рассматривать основные 38 и дополнительные 39 обмотки, как обмотки статора синхронного генератора, питающего преобразователь . |

Работа такой схемы протекает аналогично описанной без каких либо отличий .

Введение дополнительных обмоток и включение их между входными выводами преобразовател  к входными распределительными диодами выгодно отличает предлагаемый непосредственный преобразователь частоты с принудительной коммутацией от прототипа отсутствием коммутационного диодного выпр мител . Использование главного синхронного генератора, питающего преобразователь , также дл  принудительной коммутации главных тиристоров, дает дополнительный положительный эффект - отсутствие коммутационного трансформатора . Наличие дополнительных обмоток не ведет к увеличению массы и объема коммутационного автотрансформатора, поскольку при переоборудовании схемы прототипа по предлагаемой схеме в качестве дополнительных могут быть использованы вторичные обмотки трансформатора . Наличие же дополнительных обмоток в синхронном генераторе не ведет к сколь-нибудь ощутимому увеличению массы и объема генератора, поскольку их мощность составл ет 2-3% от мощности генератора. Таким образом , обеспечиваетс  достижение поставленной цели - снижение массы и объема преобразовател  без ухудшени 

показателей других элементов электропривода . В случае использовани  предлагаемого технического решени  в автономном т говом электроприводе, а именно, на тепловозе, масса и объем

преобразовател  могут быть снижены по сравнению с прототипом ориентировочно на 5%.

Формула Изобретени 

Claims (3)

1. Непосредственный преобразователь частоты с принудительной коммутацией , содержащий m-фазные мосты главных тиристоров, выводами переменного тока подключенные к входным его силовым выводам, а выводами посто нного тока - к соответствующим выход ным выводам, m-фаэный мост распределительных диодов, выводами переменно- го тока, св занный с входными силовыми выводами преобразовател , а выводами посто нного тока через коммутационные запираемые тиристоры подключенный к соответствующим выводам посто нного тока n-фазного моста рас« пределительных тиристоров, выводы переменного тока которого подключены к выходным выводам преобразовател , а такпе блок управлени , отличающийс  тем, что, с целью - улучшени  массогабаритных показателей , он снабжен основной и дополни37

,тельной гд-фазными обмотками, причем основна  обмотка соединена в звезду и подключена к входным силовым вы- водам преобразовател , а дополнительна  обмотка соединена пофазно согласно последовательно с основной обмоткой и другими концами подключена к входным выводам моста распределительных диодов.

2.Преобразователь по п.1, отличающийс  тем, что указанные обмотки принадлежат автотрансформатору .

3.Преобразователь по п.1, отличающийс  тем,, что указанные обмотки принадлежат автономному генератору.