SU1690138A1 - Преобразователь посто нного тока в переменный - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и м.б. .использовано в преобразовател х частоты, работающих в режиме источника тока, дл  питани  бесколлекторных двигателей переменного тока. Целью  вл етс  упрощение и повышение КПД. Устр-во содержит сглаживающий дроссель 2. Мост двухоперационных тиристоров 3-8 выводами переменного тока со; единен с выводами переменного тока моста однооперационных тиристоров 10-15 и моста диодов 16-21. Мост диодов 16-21 подключен к демпфирующему конденсатору 22, соединенному с двухоперационными тиристорами 23, 24. В процессе работы энерги  коммутации выводитс  непосредственно в фазы трехфазной нагрузки 9. 2 ил.

Description

со

с

ON О

СА 00

Изобрегение относитс  к электротехнике , а именно к сиповой преобразовательной технике, и можег быть использовано в различных преобразовател х частоты, работающих в режиме источника тока, дл  питани  бесколлекторных двигателей переменного тока.

Известен преобразователь посто нного тока в переменный, содержащий трехфазный мост основных тиристоров, выводами посто нного тока подключенный к входным зажимам преобразовател  и выводами переменного тока подключенный к трехфазной нагрузке, трехфазный мост дополнительных тиристоров, выводами переменного тока подсоединенный к выводам трехфазной 1нагрузки и выводами посто нного тока подсоединенный к одной обкладке коммутирующего- конденсатора, два согласно-последовательно соединенных коммутирущих тиристора, свободным анодом и катодом подсоединенные к положительному и отрицательному входным зажимам преобразовател , а общей точкой соединени  анода и катода подсоединены к . другой обкладке коммутирующего конденсатора , дополнительный согласующий трансформатор с двум  комплектами вторичных обмоток, первична  обмотка которого подключена к сети, подзар жающий источник, выполненный в виде последовательно соединенных трехфазного диодного моста, получающего питание от одного комплекта вторичных обмоток, сглаживающего LC-фильтра и однофазного тиристорного инвертора, выходом подключенного к выводам коммутирующего конденсатора, источник ограничивающей противо-ЭДС, выполненный в виде однофазного диодного выпр мител , входом подключенного к выводам коммутирующего конденсатора, а выходом подключенный к выводам демпфирующего конденсатора и через индуктивный фильтр подключенный к входу зависимого инвертора, выход которого подключен к второму комплекту вторичных обмоток согласующего трансформатора.

Недостатками известною устройства  вл ютс  сложность, низкий КПД и ограниченный сверху диапазон регулировани  выходной частоты преобразовател . Сложность преобразовател  обусловлена наличием большого количества как управл емых , так и неуправл емых силовых полупроводниковых приборов, а также наличие дополнительных LC-фильтров и дополнительного согласующего трансформатора, Мощность, потребл ема  из сети и преобразуема  устройством, не полностью используетс  дл  передачи ее нагрузке асинхронному двигателю, значительна  ее дол  накапливаетс  в демпфирующем кон денсаюре и затем через зависимый инвертор возвращаетс  обратно в питающую

сеть. Таким образом, циркул ци  энергии коммутации, не выполн ющей полезной работы , приводит к-повышению потерь на преобразование , что говорит о низком КПД преобразовател .

0В процессе коммутации коммутирующий конденсатор перезар жаетс  током нагрузки . При малых значени х тока нагрузки врем  перезар да конденсатора неизбежно увеличиваетс , что при высокой выходной

5 частоте может нарушить устойчивую по услови м коммутации работу преобразовател . В результате очевидна необходимость ограничени  сверху диапазона регулировани  частоты и, следовательно, сужени  об0 ласти применени  устройства.

Известен также преобразователь посто нного тока в переменный, содержащий трехфазную нагрузку, трехфазный мое основных двухоперационных тиристоров, вы5 водами переменного тока подсоединенный к выводам трехфазной нагрузки, трехфазный мост диодов, выводами переменного тока подсоединенный к выводам трехфазной нагрузки, демпфирующий конденсатор,

0 своими выводами подсоединенный к выводам посто нного тока трехфазного- диодного моста, однофазный мост двухоперационных тиристоров, выводами посто нного тока подсоединенный к разноименным вы5 водам посто нного тока трехфазного диодного моста, однофазный диодный мост, встречно-параллельно подключенный к однофазному мосту дополнительных двухоперационных тиристоров, два токоограни0 чивающих реактора, причем объединенные выводы переменного тока однофазных мостов через указанные токоограничивающие реакторы подключены к выводам посто нного тока трехфазного моста основных ти5 ристоров.

Недостатком известного устройства  вл етс  сложность и низкий КПД. Сложность устройства обусловлена наличием большого количества двухоперационных тиристоров

0 (которые  вл ютс  дорогосто щими со сложной технологией изготовлени  приборами ), а также наличием токоограничиваю- щих реакторов. Низкий КПД известного устройства обусловлен тем, что реактивна 

5 энерги  фаз асинхронного двигател , поступающа  в демпфирующий конденсатор при коммутации, выводитс  оттуда через токоограничивающие реакторы в цепь посто нного тока, откуда она вновь используетс  дл  преобразовани  посто нного тЪка в переменный . Таким образом, циркул ци  реактивной энергии нагрузки по цепи, содержащей токоограничивающие реакторы, цепь посто нного тока и основные тиристоры, приводит к дополнительным потер м мощности в элементах указанной цепи, что снижает КПД устройства.

Цель изобретени  - упрощение преобразовател  и повышение КПД.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в преобразователь, содержащий трехфазную нагрузку, два трехфазных моста основ- ных двухоперационных тиристоров и диодов, выводами переменного тока подсоединенные к трехфазной нагрузке, демпфирующий конденсатор, своими выводами подсоединенный к выводам посто нного тока трехфазного диодного моста, и два вспомогательных двухоперационных тиристора , дополнительно вводитс  трехфазный мост однооперационных тиристоров, выводами переменного тока подсоединенный к трехфазной нагрузке и выводами посто нного тока подсоединенный к одному аноду и одному катоду упом нутых двух вспомогательных двухоперационных тиристоров , причем другие катод и анод двухоперационных тиристоров подсоедин ют каждый к соответствующему выводу демпфирующего конденсатора.

Введение дополнительного трехфазного моста тиристоров и подсоединение его и вспомогательных двухоперационных тиристоров указанным образом позвол ет выводить накопленную реактивную энергию из демпфирующего конденсатора непосредственно в нагрузку на участке интервала коммутации , что по сравнению с прототипом исключает необходимость в дополнительных двухоперационных тиристорах и допол- нительном реактивном оборудовании, позвол ет упростить преобразователь, исключить непроизвольную циркул цию реактивной мощности по цепи посто нного тока, чем обеспечиваетс  снижение потерь мощности и повышение КПД.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого преобразовател ; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие принцип работы устройства.

Преобразователь содержит источник регулируемого посто нного тока, выполненный в виде последовательно соединенных источника 1 регулируемого напр жени  и сглаживающего дроссел  2, к выходу которого подключен вход трехфазного инвер- торного моста двухоперационных тиристоров 3-8, выходом подключенного к асинхронному двигателю 9. К фазам асинхронного двигател  подсоединены также выход инвертормого моста однпопррсщионных тиристоров 10 15 и вход выпр мительного моста диодов 16-21. на выход которого подключен демпфирующий конденсатор 22, 5 причем мосты диодов 16-21 и тиристоров 10-15 подсоединены выходами встречно- параллельно друг другу через двухопераци- онные тиристоры 23 и 24 Преобразователь содержит также блок управлени , который 10 выполнен в виде задающего генераторе 25. на вход которого поступает сигнал задани  частоты Uf, выходом подключенного к запускающему входу управл емого одновибра- , на управл ющий вход которого 5 подаетс  сигнал управлени  Uynp, причем выход одновибратора 26 подключен к входу распределител  27 импульсов.

В качестве источника 1 может бь ть использован обычный трехфазный или одно0 фазный регулируемый выпр митель.

Преобразователь работает следующим образом.

Задающий генератор 25 формирует последовательность коротких импульсов U25C

5 частотой, регулируемой по сигналу Uf в соответствии с законом частотного управлени  асинхронным приводом. По переднему фронту импульсов U25 запускаетс  управл емый мультивибратор 26, который формиру0 ет последовательность импульсов С управл емой по сигналу Uynp длительностью . По заднему фронту импульсов U26 в распределителе 27 формируетс  шесть последовательностей 120-градусной длитель5 ности импульсов управлени , сдвинутых один относительно другого на 60 эл.град., которые так же, как и импульсы U26, распредел ютс  на управл ющие электроды тиристоров 3-8, 10--15, 23 и 24 в соответствии с

0 диаграммами на фиг. 2.

Допустим, первоначально демпфирующий конденсатор 22 зар жен напр жением, пол рность которого показана на фиг. 1, и провод т тиристоры 3 и 8, ток источника

5 питани  замыкаетс  по цепи: 2, 3, А, С, 8, 1, 2. В момент времени ti включаютс  тиристоры 11, 12, 23 и 24. Под действием напр жени  зар да демпфирующего конденсатора 22 ток в асинхронном двигателе, под0 держиваемый за счет индуктивных сопротивлений рассе ни  фаз, постепенно начинает в фазе А спадать, пропорционально увеличива сь в фазе В, по цепи: + 22, 23,12, фаза В, фаза А, 11, 24,- 22. По мере

5 протекани  нарастающего тока через демпфирующий конденсатор 22 он частично разр жаетс . Описанный интервал коммутации-тока называетс -процессом вывода энергии коммутации из демпфирующего конденсатора в нагрузку.

В момент времени t2, не дожида сь окончательного спада тока а до нул , включают тиристоры 23, 24, 3 и включают тиристор 5. Ток сглаживающего дроссел  2 протекает по двум параллельным цеп м: 2. 5, В, С, 8, 1, 2 и 2, 5, 18, 22, 17, А, С, 8, 1, 2. Под действием демпфирующего конденсатора 22 ток в фазе В продолжает увеличиватьс , а в фазе А уменьшатьс  по цепи: + 22, 18, В, А, 17, - 22. Протекающий через конденсатор 22 ток 22 частично подзар жает конденсатор 22 до первоначального уровн . Описанный коммутационный процесс, сопровождающийс  зар дом демпфирующего конденсатора, называетс  процессом накоплени  энергии коммутации. В момент времени т.з ток ia спадает до нул , а ток в фазе В 1ь нарастает до полного тока источника ,

После завершени  процесса коммутации тока двух фаз асинхронного двигател  после момента т,з ток преобразовател  замыкаетс  по цепи: 2, 5, В, С, 8, 1, 2.

Очередной процесс коммутации на интервале протекает аналогично. После включени  тиристоров 11, 14, 22 и 24 на интервале вывода энергии коммутации из демпфирующего конденсатора в нагрузку под действием напр жени  1)22 происходит частичный спад отрицательного тока ic в фазе С и частичное нарастание отрицательного тока в фазе А. После выключени  тиристоров 8,23 и включени  тиристора 4 на интервале ts-te накоплени  энергии коммутации в демпфирующем конденсаторе происходит дальнейший спад до нул  тока с и нарастание до максимума отрицательного тока ia.

Регулированием длительности импульсов U26управл емого одновибратора 26 путем изменени  напр жени  Uynp обеспечиваетс  регулирование длительности процесса частичного разр да демпфирующего конденсатора 22 и, следовательно, мен етс  среднее значение напр жени  на нем. Изменением напр жени  на конденсаторе 22 можно регулировать крутизну нарастани  и спада тока коммутируемых фаз, .Причем на низких частотах вращени  за счет уменьшени  напр жени  IJ22 можно уменьшить крутизну тока ни интервале коммутации (принцип зат нутой коммутации), чем обеспечиваетс  улучшение формы тока двигател  и достигаетс  более плавный вращающий момент, Дл  расширени  вверх диапазона регулировани  частоты, наоборот, увеличивают напр жение демпфирующего конденсатора, что позвол ет увеличить крутизну тока и сократить интервал коммутации .

На фиг. 2 приведены временные диа1 раммы, соответствующие провод щему со сто нию тиристоров. Дл  обеспечени  запирани  двухоперационных тиристоров

3-8, 23 и 24 по задним фронтам импульсов включени  формируютс  короткие импульсы с помощью известных формирователей коротких импульсов (не показано). Оформи рованные таким образом импульсы подают0 с  на запирающие цепи управлени  в случае выполнени  данных тиристоров в виде тиристоров , выключаемых током управление, или подаютс  на включение гас щих (коммутирующих ) тиристоров в случае выполне5 ни  тиристоров 3-8, 23 и 24 в виде обычных полууправл емых тиристоров, снабженных индивидуальными узлами принудительной коммутации.

Таким образом, видно, что в процессе

0 работы устройства энерги  коммутации на коммутационном интервале выводитс  непосредственно в фазы трехфазной нагрузки , в результате чего по сравнению с прототипом отпадает необходимость в до5 полнительном оборудовании, включающем в себ  два двухоперационных тиристора и два токоограничивающих реактора, установленна  мощность которого составл ет не менее 30% от установленной мощности

0 основного оборудовани , что позвол ет упростить преобразователь и улучшить стоимостные показатели.

Исключение дополнительного оборудовани  и непроизводительной циркул ции

5 реактивной мощности через цепь посто нного тока снижает суммарные потери мощности на преобразование и повышает КПД устройства.

Амплитуда тока демпфирующего кон0 денсатора, работающего в режиме частичного разр да-зар да, снижаетс  в два раза, что позвол ет снизить его установленную мощность в четыре раза и обеспечить лучшие массогабаритные показатели устройст5 ва,

Claims (1)

1. Формула изобретени  Преобразователь посто нного тока в переменный, содержащий трехфазный мост

   0 основных двухоперационных тиристоров и трехфазный мост диодов, выводами переменного тока подсоединенные к выводам дл  подключени  трехфазной нагрузки, демпфирующий конденсатор, своими вывода5 ми подсоединенный к выводам посто нного тока трехфазного диодного моста, и два вспомогательных двухоперационных тиристора , отличающийс  тем, что, с целью упрощени  и повышени  КПД преобразовател , он дополнительно снабжен трехфазным мостом тиристоров, выводами переменного тока подсоединенным к выводам дл  подключени  трехфазной нагрузки и выводами посто нного тока - к одному аноду

   и одному катоду упом нутых двух вспомога-

   i itKr-й- J --Д- -Л П П . Р ,

   Г ;- ; 7t/ гг ; r-i f - п ч т - ;.- Q«2 p- z n 24ztrT:32-n : r|- fT .

   : ill

   КN. К К Ч1 К К1

   Ф-ф -xMi-lJV r- тельных двухоперационных тиристоров, причем другие катод и анод двухоперационных тиристоров подсоединены каждый к соответствующему выводу демпфирующе J4I

   N1

   и.

   u