SU235181A1 - Статический непосредственный преобразовательчастоты - Google Patents

Description

Известный статический неиосредственный преобразователь частоты, содержащий на каждую фазу нагрузки блок коммутации с конденсатором и с соединенными всгречно-параллельно вентил ми, не обеспечивает получени  широкого диапазона частот выходного напр жени  и не устран ет зависимости формы выходного напр жени  от нагрузки.

Основными отличительными особенност ми данного преобразовател   вл етс  то, что, с целью расширени  диапазона частот выходного напр жени  и устранени  зависимости формы выходного напр жени  от нагрузки, блок коммутации подсоединен параллельно нагрузке и снабжен дросселем, включенным последовательно между указанным конденсатором и вентил ми.

На фиг. 1 представлена принципиальна  схема преобразовател , подключенного к однофазной нагрузке, и эпюры токов и напр жений при работе этого преобразовател ; на фиг. 2 - принципиальна  схема преобразовател , подключепного к трехфазной нагрузке, и эпюры токов и напр жений при его работе.

Преобразователь частоты содержит блок коммутации 1 с конденсатором 2 и с соединенными встречно-параллельно вентил ми 3 и 4. Блок / подсоединен лараллельно нагрузке 5 и снабжен дросселем 6,

Схема преобразовател  частоты инвертора напр жени  (без звена посто нного тока) содержит два трехфазных моста, собранных на управл емых вентил х 7-18 таким образом, что эти вентили оказываютс  включенными встречно-параллельно. Коммутаци  вентилей по высокой частоте обеспечиваетс  га счет независимого узла коммутации.

Допустим, что в момент Vi отпираютс  вентили 7, 10 и 13, при этом к нагрузке 5 прикладываетс  л.инейное напр жение питаюш,ей сети, а конденсатор 2 зар жаетс  до двойного линейного иаир жени . По окончании зар дной полуволны тока Гк вентиль 4 запираетс ,

а вентили 7 и 10 продолжают пропускать ток нагрузки 5. Дл  запирани  этих вентилей после формировани  положительной полуволны напр жени  Uj, , в момент V, отпираютс  вентили 13, 16 и 3, и конденсатор 2, зар женный до двойного линейного напр жени , разр жаетс  на питаюшую сеть. При этом ранее работавшие вентили 7 и 10 попадают под обратное напр лчение и должны восстановить свою управл емость. После спадани  до нул  тока (п (фиг. 1) отпираютс  веитили 14, 15 и 3, при этом к нагрузке 5 оп ть нрикладываетс  линейное напр жение питающей сети (но обратной пол рности), а конденсатор 2 вновь зар л аетс  до напр жени , близкого к двойЕсли нагрузка 5 имеет иилуктивный характер , то к момеиту окончани  зар дной полуволны тока /к ток этой нагрузки может енде не усиеть измен ть свой знак. Б этом случае в момент спадаии  тока /п до нул  отнираютс  встречно-включенные вентили S и 9, ироиускающие реактивный ток нагрузки 5, а после спада и  его до нул  вновь отнираютс  веитнли 14 и /5. В дальнейшем процесс иовтор етс  с той лишь разницей, что в каждый момент времени работают вентили, наход щиес  под максимальными фазными потенциалами . Таким образом, благодар  наличию независимого блока 1, отделенного от основных вентилей 7-18 вспомогательными вентил ми 3, 4, коммутаци  основных вен1илей 7- 18 обеспечиваетс  за счет имиульсов коммутационного тока /к , длительность которого много меньше полупериода выходной частоты, вследствие .чего среднее значение анодного тока основных вентилей 7-18 определ етс  в основном током нагрузки 5. Обратное напр жение «а основных вентил х определ етс  лииейным напр жением питающей сети (как в обычном выпр мителе), потому что повышеиное напр жение иа коиденсаторе 2 восиринимаетс  вспомогательными вентил ми 5 и 4.

Установленна  мощность вспомогательных вентилей невелика, так как они могут быть выбраны на ток, намного меньший тока нагрузки .

Работает нреобразователь (фиг. 2) следующим образом.

Предноложим иаличие нулевого провода 19 между нагрузкой 20-22 и питающей сетью. В этом случае кажда  фаза нагрузки 20 -22 будет работать независимо одиа о г другой. Таким образом, можно рассмотреть работу схемы на примере одной фазы. Допустим, что в момент времеии t при наиболее положительной фазе А питающей сети включили вентиль 23. В 20-22 будет нарастать ток. Коммутирующа  емкость 24 уже зар жена (как будет видно из дальнейшего) до напр жени , равного двойной величине значени  фазного напр жени  сети (в момент зар да).

Дл  запирани  вентил  23 в моменг /2 отпираетс  вентиль 25 узла коммутации 26. Емкость 24, зар женна  в пол рности, указаиной на фиг. 2, через вентиль 25 разр жаетс  навстречу току, текущему через вентиль 23 и нрп достижеиии током разр да емкости тока вентил  23 последний запираетс . Дальнейшее протекание колебательной полуволны разр дного тока емкости 24 обеспечиваетс  за счет включепи  вентил  27, встречно-параллельного выключившемус  вентилю 23, что сохран ет неизменным цепь разр да емкости. Ход изменени  напр жени  на емкости 24 и тока этой емкости дл  момента коммутации представлены справа на фиг. 2, г и 2, д. Врем , отводимое иа восстановление управл ющих свойств проводившего вентил  23, будет равно времени протекани  полуволны тока разр да через вентиль 27.

Прн спадании нолуволны тока в эгом вентиле емкость 24 разр дитс  до напр жени , близкого к иулевому. Дл  ее подготовки (зар да ) к следующей коммутации в этот мо5 меит (/2) отпираетс  вентиль анодной группы , св занный в этот момент с наиболее отрицательной фазой питающей сети, т. е. вентиль 28. Емкость 24 зар жаетс  в колебательном режиме до напр жени , близкого к двойному напр жению фазы С в этот момент. После спадани  зар дной полуволны тока в вентиле 28 необходимо открыть включенный встречно-параллельно ему вентиль 29, через который будет происходить спад тока нагрузки 20 и возврат в сеть энергии, накопленной в реактивных элементах нагрузки 20. Вентиль 25 при этом закроетс , и емкость 24, зар женна  В пол рности, указанной внизу на фиг. 2, будет готова к следующей коммута0 ции.

Между моментом спадани  тока нагрузки 20 до нул  (момент /з) и моментом начала пропуска тока нагрузки 20 в обратном направлении (момент /4) может быть сделана

5 пауза, позвол юща  регулировать величину выходного напр жени  широтно-и.мпульсным и методами.

Процессы, происход щие при протекании тока нагрузки 20 в отрицательном направле0 ПИИ (, аналогичны выше рассмотренным . В момент /5 коммутации вентил  анодной группы емкость 24 перезар жаетс  в пол рность , с которой было начато рассмотрение, т. е. в момент t-, может быть начато формирование следующего периода выходного напр жени .

Наличие отдельного узла коммутации 26 на каладую фазу нагрузки делает коммутацию независимой по фазам, что позвол ет включать нагрузку в любую схему соединени  (звезда, треугольник). Дл  улучшени  формы выходного напр жени  такого преобразовател , предназначенного дл  частотного регулировани  скорости машин переменного тока,

5 напр жение может формироватьс  методом синусоидальной широтно-импульсной модул ции (фиг. 3). По своим свойствам преобразователь  вл етс  инвертором напр жени  без  вного звена посто нного тока.

Таким образом, данный преобразователь позвол ет получать напр жение от нулевой частоты до верхней частоты, определ емой только свойствами используемых вентилей и

5 независ щей от величины и характера нагрузки , т. е. эта схема позвол ет практически полностью реализовать частотные свойства тиристоров . Колебательный режим работы узла коммутации обеспечивает ее автономность от

нагрузки и неизменность формы выходного напр жени  во всех режимах. Величины пр мых и обратных напр жений на вентил х схемы не превышают линейного напр жени  питающей сети. Узел коммутации не содержит

двух вспомогательных вентилей, емкости и индуктивности .

|Предмет изобретени 

Статический непосредственный преобразователь частоты, содержащий на каждую фазу нагрузки блок коммутации с конденсатором и с соединенными встречно-иараллельно вентил ми , отличающийс  тем, что, с целью расширени  диапазона частот выходного напр жени  ц устранени  зависимости формы выходного напр жени  от нагрузки, блок коммутации подсоединен параллельно нагрузке и снабжен дросселем, включенным последовательно между указанным конденсатором и вентил ми .

f Al

U,

2QW30

25

.UH

ГПШ

25 25

y//.tfl