SU1758802A1

SU1758802A1 - Static frequency converter

Info

Publication number: SU1758802A1
Application number: SU894714696A
Authority: SU
Inventors: Евгений Михайлович Силкин; Валентина Николаевна Силкина
Original assignee: Е.М.Силкин и В.Н.Силкина
Priority date: 1989-07-05
Filing date: 1989-07-05
Publication date: 1992-08-30

Abstract

Изобретение относитс к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питани повышенной частоты дл электротехнологических установок . Целью изобретени вл етс повышение надежности. Устр-во содержит выпр митель на шести тиристорах (Т) 1-6 и инвертор на четырех Т 7-10 с коммутирующим конденсатором 11, подключенным параллельно нагрузке 12, и дросселем 13. Последовательна цепь состоит из второго дроссел 15 и конденсатора 16 и включена между входными выводами. Встречный диод 17 шунтирует инвертор. Дополнительный тиристор 18 анодом подключен к точке соединени дроссел 15 и конденсатора 16, а катодом - к отводу дроссел 13. Выпр митель выполнен по трехфазной, а инвертор - по однофазной мостовым схемам. 1 ил.The invention relates to a converter technique and can be used as a high frequency power source for electrical installations. The aim of the invention is to increase reliability. The device contains a rectifier on six thyristors (T) 1-6 and an inverter on four T 7-10 with a switching capacitor 11 connected in parallel to the load 12 and a choke 13. A series circuit consists of a second throttle 15 and a capacitor 16 and is connected between input pins. The counter diode 17 shunts the inverter. An additional thyristor 18 by the anode is connected to the junction point of the throttles 15 and the capacitor 16, and by the cathode to the outlet of the throttles 13. The rectifier is three-phase and the inverter is single-phase bridge circuits. 1 il.

Description

слcl

00 00 О00 00 About

юYu

Изобретение относитс к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питани повышенной частоты дл электротехнологических установок.The invention relates to a converter technique and can be used as a high frequency power source for electrical installations.

Известен статический преобразователь частоты , содержащий выпр митель на тиристорах , выполненный по трехфазной мостовой схеме, подключенный к входным выводам автономный инвертор на тиристорах с встречно-параллельными диодами, выполненный по однофазной мостовой схеме с последовательно включенными в плечи моста коммутирующими дроссел ми и коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, подключенный к выходным выводам выпр мител через дроссель фильтра, нагрузочную цепь, подключенную параллельно инверторному мосту через разделительные конденсаторы.A static frequency converter is known, which contains a thyristor rectifier made according to a three-phase bridge circuit, an autonomous inverter on thyristors with counter-parallel diodes connected to the input terminals, and a single-phase bridge circuit with successively connected bridge switches and a diagonal-switching capacitor alternating current connected to the output terminals of the rectifier through the filter choke, load circuit connected in parallel with the inverter bridge of capacitors.

Недостатком статического преобразовател частоты вл етс низка надежность , что объ сн етс ухудшением условий пуска при изменении сопротивлени нагрузки .The disadvantage of the static frequency converter is low reliability, which is explained by the deterioration of the starting conditions when the load resistance changes.

Известен статический преобразователь частоты, содержащий выпр митель на тиристорах , выполненных по трехфазной мостовой схеме, подключенный к входным выводам, и автономный инвертор на тиристорах , выполненный по однофазной мостовой схеме с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, подключенным параллельно выходным выводам, соединенный с выпр мителем через дроссель фильтра.A static frequency converter is known, which contains a rectifier on thyristors made in a three-phase bridge circuit connected to the input terminals, and an independent inverter on the thyristors made in a single-phase bridge circuit with a switching capacitor in the diagonal AC connected in parallel with the output terminals connected to the rectifier through the filter choke.

Недостатком статического преобразовател частоты вл етс низка надежность , что объ сн етс ухудшением условий пуска при изменении сопротивлени нагрузки в сторону К.З.The disadvantage of the static frequency converter is low reliability, which is explained by the deterioration of the starting conditions when the load resistance changes towards the CS side.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс статический преобразователь частоты, содержащий выпр митель на тиристорах, выполненный по трехфазной мостовой схеме, подключенный к входным выводам, автономный инвертор на тиристорах, выполненный по однофазной мостовой схеме с последовательной цепью в диагонали переменного тока из коммутирующего дроссел и коммутирующего конденсатора, подключенного параллельно выходным выводам, с диодом, анод которого соединен с катодной группой, а катод - с анодной группой моста инвертора, соединенный с выпр мителем через дроссель фильтра, последовательную цепь из датчика тока,тиристора инвертора, блока управлени инвертором и блока управлени выпр мителем.The closest to the technical essence of the invention is a static frequency converter containing a rectifier on thyristors, made according to a three-phase bridge circuit, connected to the input terminals, an autonomous inverter on the thyristors, made according to a single-phase bridge circuit with a series circuit in the diagonal of alternating current from the switching throttle and a switching capacitor connected in parallel to the output pins, with a diode, the anode of which is connected to the cathode group, and the cathode is connected to the anode group of the bridge A thermostat connected to a rectifier through a filter choke, a series circuit of a current sensor, an inverter thyristor, an inverter control unit and a rectifier control unit.

Недостатком прототипа вл етс низка надежность, что объ сн етс ухудшением условий пуска при изменении сопротивлени нагрузки в сторону К.З.The disadvantage of the prototype is low reliability, which is explained by the deterioration of the starting conditions when the load resistance changes in the direction of KZ.

Цель изобретени - повышение надежности статического преобразовател частоты .The purpose of the invention is to increase the reliability of the static frequency converter.

Указанна цель достигаетс тем, что в статическом преобразователе частоты, со0 держащем выпр митель на тиристорах, выполненный по трехфазной мостовой схеме, подключенный к входным выводам, автономный инвертор на тиристорах, выполненный по однофазной мостовой схеме сThis goal is achieved by the fact that in a static frequency converter containing a rectifier on thyristors, made on a three-phase bridge circuit, connected to the input terminals, an autonomous inverter on thyristors, made on a single-phase bridge circuit with

5 последовательной цепью в диагонали переменного тока из коммутирующего дроссел и коммутирующего конденсатора, подключенного параллельно выходным выводам, с диодом, анод которого соединен с катодной5 a serial circuit in the diagonal of the alternating current from the switching throttle and switching capacitor connected in parallel to the output pins, with a diode, the anode of which is connected to the cathode

0 группой, а катод - с анодной группой моста инвертора, соединенный с выпр мителем через дроссель фильтра, коммутирующий дроссель выполнен с отводом, между положительным и отрицательным выходными0 group, and the cathode - with the anode group of the inverter bridge, connected to the rectifier through a filter choke, the switching choke is made with a tap, between the positive and negative output

5 выводами выпр мител включена последовательна цепь из второго дроссел фильтра и конденсатора, к общей точке соединени которых анодом подключен дополнительный тиристор, катод которого со0 единен с отводом коммутирующего дроссел .The 5 outputs of the rectifier include a series circuit from the second filter throttle and a capacitor, to the common junction point of which an additional thyristor is connected to the anode, the cathode of which is connected to the tap of the switching drossel.

На чертеже приведена принципиальна схема статического преобразовател частоты .The drawing shows a schematic diagram of a static frequency converter.

5Преобразователь частоты содержит выпр митель на шести тиристорах 1-6, выполненный по трехфазной мостовой схеме, подключенный к входным выводам, айто- номный инвертор на четырех тиристорах 70 10, выполненный по однофазной мостовой схеме с коммутирующим конденсатором 11, подключенным параллельно выходным выводом 12, и коммутирующим дросселем 13с отводом в диагонали переменного тока,5The frequency converter contains a rectifier on six thyristors 1-6, made on a three-phase bridge circuit, connected to the input terminals, an IT inverter on four thyristors 70 10, made on a single-phase bridge circuit with a switching capacitor 11, connected in parallel with the output terminal 12, and switching throttle 13c in the diagonal of alternating current,

5 подключенный анодной группой к положительному выходному выводу выпр мител через дроссель фильтра 14, а катодной - к отрицательному выходному выводу выпр мител непосредственно, последователь0 ную цепь из второго дроссел фильтра 15 и конденсатора 16, включенную между положительным и отрицательным выходными выводами выпр мител , встречный диод 17, шунтирующий мост инвертора и дополни5 тельный тиристор 18, анод которого соединен с точкой соединени второго дроссел фильтра и конденсатора, а катод - с отводом коммутирующего дроссел .5 connected by the anode group to the positive output of the rectifier through the filter choke 14, and the cathode to the negative output of the rectifier directly, a series circuit from the second throttle of the filter 15 and the capacitor 16 connected between the positive and negative output of the rectifier, the counter diode 17, an inverter shunt bridge and an additional thyristor 18, the anode of which is connected to the junction point of the second filter throttle and capacitor, and the cathode to a tap of the switching drossel.

Статический преобразователь частоты работает следующим образом.Static frequency converter works as follows.

На выходе выпр мител при его включении имеем посто нное напр жение.At the output of the rectifier, when it is turned on, we have a constant voltage.

Конденсатор 16 зар жаетс через дроссель фильтра 15 до напр жени на выходе выпр мител . При пуске инвертора подаютс импульсы управлени на тиристоры 7, 10. В этом случае ток через дроссель фильтра 14 нарастает по цепи: положительный выходной вывод выпр мител (катодна группа моста выпр мител - тиристоры 1, 3, 5) - дроссель 14 - тиристор 7 - коммутирующий дроссель 13 - нагрузочный контур (элементы 11, 12) - тиристор 10 - отрицательный выходной вывод выпр мител (анодна группа моста выпр мител - тиристоры 2, 4,Condenser 16 is charged through filter choke 15 to the voltage at the output of the rectifier. When the inverter starts, control pulses are applied to the thyristors 7, 10. In this case, the current through the filter choke 14 increases along the circuit: the positive output of the rectifier (cathode group of the rectifier bridge - thyristors 1, 3, 5) - choke 14 - thyristor 7 - switching choke 13 - load circuit (elements 11, 12) - thyristor 10 - negative output pin of the rectifier (anodic group of the bridge rectifier - thyristors 2, 4,

6).6).

Ток дроссел 14 нарастает до уровн 20-25% от номинального уровн тока (что обеспечивает наиболее благопри тные услови дл пуска инвертора), после чего подаетс отпирающий импульс на дополнительный тиристор 18. При этом конденсатор 16 колебательно разр жаетс через коммутирующий дроссель 13 на коммутирующий конденсатор 11 по цепи: конденсатор 16 - отвод коммутирующего дроссел 13 - нагрузочный контур 11, 12 - тиристор 10 - конденсатор 16. Емкость и индуктивность в цепи выбираютс из услови обеспечени колебательного разр да с частотой, превышающей вдвое собственную частоту нагрузочного контура. Это преп тствует разр ду коммутирующего конденсатора 11 через нагрузку 12. После спада тока в цепи разр да конденсатора 16 до нул тиристор 18 выключаетс , а в нагрузочном контуре возбуждаютс затухающие колебани . Спуст небольшой интервал времени (0,01-0,02 Т, где Т - период выходного напр жени преобразовател частоты) после прохождени амплитуды первой полуволны напр жени на коммутирующем конденсаторе 11 подаютс управл ющие импульсы на тиристоры 8. 9 противоположной диагонали моста инвертора. Далее при работе преобразовател импульсы управлени на тиристор 18 не поступают, а на тиристоры 7-10 моста инвертора подаютс периодически. Дроссель фильтра 15 ограничивает броски тока через тиристоры выпр мители 1-6. обусловленные зар дом конденсатора 16.The throttle current 14 rises to the level of 20-25% of the nominal current level (which provides the most favorable conditions for starting the inverter), after which the unlocking impulse is applied to the additional thyristor 18. The capacitor 16 is oscillatingly discharged through the switching chopper 13 11 along the circuit: capacitor 16 — tap switching outlet 13 — load circuit 11, 12 — thyristor 10 — capacitor 16. The capacitance and inductance in the circuit are selected from the condition of providing an oscillating discharge with a frequency exceeding two own frequency of the load circuit. This prevents the discharge of the switching capacitor 11 through the load 12. After the current in the discharge circuit of the capacitor 16 drops to zero, the thyristor 18 is turned off and damped oscillations are excited in the load circuit. After a short time interval (0.01-0.02 T, where T is the period of the output voltage of the frequency converter), after passing the amplitude of the first half-voltage on the switching capacitor 11, control pulses are applied to the thyristors 8. 9 opposite to the diagonal of the inverter bridge. Further, during operation of the converter, control pulses are not transmitted to the thyristor 18, and to the thyristors 7-10 of the inverter bridge are applied periodically. The filter choke 15 limits the inrush current through the thyristors of the rectifier 1-6. due to charge of capacitor 16.

Работа инвертора на периоде выходного напр жени может быть разделена на шесть интервалов. При этом электромагнитные процессы на каждом полупериоде повтор ютс . При отпирании тиристоров любой из диагоналей (первый интервал), например 7, 10, начинаетс колебательный перезар д коммутирующего конденсатораThe operation of the inverter on the period of the output voltage can be divided into six intervals. In this case, the electromagnetic processes at each half period are repeated. When the thyristors are unlocked by any of the diagonals (the first interval), for example 7, 10, an oscillatory overcharge of the switching capacitor begins.

11 (пол рность напр жени на нем соответствует представленной на фиг.) по контурам: коммутирующий кон.понг - г 1 тиристор 9 - тиристор 7 - коммутирующий11 (the polarity of the voltage on it corresponds to that shown in Fig.) Along the contours: switching terminal.pong - g 1 thyristor 9 - thyristor 7 - switching

дроссель 13 - конденсатор 11 и коммутирующий конденсатор 11 - тиристор 10 - тиристор 8 - дроссель 13 - конденсатор 11. Ток тиристоров 7, 10 колебательно нарастает, а ток тиристоров 8, 9 спадает. В момент равенства нулю тока тиристоров 8, 9 они выключаютс . При этом конденсатор 11 еще зар жен с исходной пол рностью напр жени и происходит включение встречного диода 17. Далее конденсатор 11choke 13 - capacitor 11 and switching capacitor 11 - thyristor 10 - thyristor 8 - choke 13 - capacitor 11. The current of the thyristors 7, 10 oscillates, and the current of the thyristors 8, 9 decreases. At the moment when the current of thyristors 8, 9 is zero, they are turned off. In this case, the capacitor 11 is still charged with the initial polarity of the voltage and the oncoming diode 17 is turned on. Next, the capacitor 11

перезар жаетс (второй интервал) через нагрузку 12 по цеп м:конденсатор 11 -тиристор 10-диод 17 - тиристор7-дроссель 13recharged (second spacing) through load 12 in circuits: capacitor 11 - thyristor 10 - diode 17 - thyristor 7 - choke 13

-конденсатор 11 и конденсатор 1 - тиристор 10 - отрицательный вывод выпр мител - положительный вывод - дроссель фильтра 14 - тприсгор 7 - дроссель 13 - конденсатор 11. На втором интервале к тиристорам 8, 9 прикладываетс небольшое отрицательное напр жение, равное сумме- capacitor 11 and capacitor 1 - thyristor 10 - negative output of rectifier - positive output - filter choke 14 - resistance 7 - choke 13 - capacitor 11. In the second interval, a small negative voltage equal to the sum is applied to thyristors 8, 9

падений напр жени на тиристоре 7 (10) и диоде 17. После перезар да конденсатора 11 диод 17 выключаетс . Дальнейший перезар д коммутирующего конденсатора 11 (третий интервал) происходит от выпр мител по цепи: конденсатор 11 - тиристор 10the voltage drops across the thyristor 7 (10) and the diode 17. After overcharging the capacitor 11, the diode 17 turns off. A further recharge of the switching capacitor 11 (third interval) occurs from the rectifier along the circuit: capacitor 11 - thyristor 10

-отрицательный вывод выпр мител - положительный вывод - дроссель 14 - тиристор 7 - дроссель 13 - конденсатор 11.- negative output rectifier - positive output - choke 14 - thyristor 7 - choke 13 - capacitor 11.

На всех трех интервалах работы конден- сатор 11 также разр жаетс на нагрузку 12. Третий интервал существует до момента включени тиристоров 8, 9. Далее процессы протекают аналогично. Индуктивность дроссел 14 выбираетс из услови обеспе- чени питани инвертора сглаженным током .At all three intervals of operation, the capacitor 11 is also discharged to the load 12. The third interval exists until the turning on of the thyristors 8, 9. Further, the processes proceed in a similar way. The inductance of the choke switches 14 is selected from the condition of supplying the power to the inverter with a smooth current.

По сравнению с прототипом за вл емый статический преобразователь частоты имеет более высокую надежность за счет обеспечени надежного пуска а услови х измен ющейс нагрузки.Compared to the prototype, the claimed static frequency converter has higher reliability by providing a reliable start under varying load conditions.

Повышение надежности обеспечиваетс сокращением числа срывов инвертировэни в пусковых режимах в 2-3 раза. При срыве инвертировани могут иметь место перегрузки элементов по току, перенапр жени , опасные динамические усили на элементы конструкции статического преобразовател . При выполнении преобразовател частоты по схеме прототипа диапазон изменени сопротивлени нагрузки, в котором обеспечиваетс надежный пуск, в 1,5- 2,0 раза меньше, чем дл за вл емого статического преобразовател частоты.Increased reliability is provided by reducing the number of inversion failures in start-up modes by a factor of 2-3. If the inversion fails, overcurrent elements, overvoltages, dangerous dynamic forces on the structural elements of the static converter can occur. When performing a frequency converter according to the prototype scheme, the range of variation of the load resistance in which a reliable start is ensured is 1.5-2.0 times smaller than for the claimed static frequency converter.

Повышение надежности оцениваетс по времени наработки на отказ. Согласно экспертным оценкам за счет повышени надежности пуска врем наработки на отказ дл за вл емого преобразовател частоты может быть увеличено в 1,1-1,2 раза по сравнению с прототипом.Increased reliability is estimated in time to failure. According to expert estimates, by increasing the reliability of start-up, the time between failures for the claimed frequency converter can be increased by 1.1-1.2 times in comparison with the prototype.

Claims

Claims of the invention A static frequency converter containing a thyristor rectifier, made according to a three-phase bridge circuit, connected to the input terminals, an autonomous inverter on the thyristors, made according to a single-phase bridge circuit with a serial circuit in the diagonal of an alternating current from the switching circuit

0

five

a throttle and a switching capacitor connected in parallel to the output pins, with a diode whose anode is connected to the cathode group, and the cathode to the anode group of the inverter bridge connected to a rectifier through a filter choke, characterized in that, to improve reliability, the switching choke is made with a tap, between the positive and negative output terminals of the rectifier, the inserted sequential circuit is connected from the second cable of the filter and the capacitor, to the common connection point of which the anode is connected An additional additional thyristor, the cathode of which is connected to a tap of a switching throttle.