SU529529A1 - Статический преобразователь частоты с рекуперацией энергии в сеть - Google Patents

Description

мугаци  (выключение) основных тиристоров .инвертора. На венгил х входного выпр мител  перенапр жени  возникают в переходных и аварийных режимах. Одним из таких переходных режимов  вл етс  отключе ние под нагрузкой силовой схемы преобразо вател  частоты от питающей сети с помощью контактной аппаратуры. При этом всле ствие того, что в устройстве имеетс  сглаживающий дроссель с большой индуктивностью , на полупроводниковых вентил х ного выпр мител  возникают перенапр жени  с пол рностью: положительный потенциал - на анодах вентилей, отрицательный - на катодах вентилей. Известен статический преобразователь частоты на базе автономного инвертора тока , в котором ограничение величины макси мального напр жени  на вентил х инвертора достигаетс  за счет снижени  перенапр жений на зажимах трехфазной электромашин- ной нагрузки путем введени  в схему допол нительного устройства ограничени  перенапр жений , состо щего из трехфазного мосто вого неуправл емого выпр мител , вход которого по переменному току подключен к выходным зажимам автономного инвертора, конденсатора, подключенного к общим катодам и общим анодам неуправл емого выпр мител , двух токоограничивающих резисторов , подключенных соответственно между общими катодами и общими анодами неуправ л емого выпр мител  с одной стороны и о& щими анодами и обшими катодами основных тиристоров инвертора тока с другой стороны 11 . В результате величина перенапр жений на выходных зажимах автономного инвертора ограничиваетс  на уровне, определ емом напр жением на вспомогательном конденсаторе , включенном на выходе неуправл емого моста. Однако в рассмотренной схеме статического преобразовател  частоты на базе автономного инвертора тока не обеспечиваетс  защита тиристоров входного выпр мител  от перенапр жений, возникающих при отключении с помощью контактной аппаратуры от питающей сети силовой схемы, наход щейс  под нагрузкой. Цель изобретени  - ограничение на задан ном уровне перенапр жений, возникающих на входном выпр мителе в момент отключени  под нагрузкой силовой схемы преобразо вател  от питающей сети с помощью контакной аппаратуры. Это достигаетс  тем, что в статическом преобразователе частоты, содержащем входной трехфазный мостовой выпр митель на тиристорах, вход которого по переменному току подключен через контактный элемент, например контактор, сглаживающий дроссель,автономный инвертор тока,блок ограничени  перенапр жени  на выходных зажимах автономного инвертора, конденсатор фильтра, а также систему регулировани , общие катоды тиристоров входного выпр мител  соединены с катодом дополнительно введенного в схему неуправл емого вентил , анод которого св зан с общими анодами неуправл емого выпр мител  блока ограничени  перенапр жений, а общие аноды тиристоров входного выпр мител  соединены с анодом другого дополнительно введенного в схему неуправл емого вентил , катод которого св зан с общими катодами неуправл емого выпр мител  блока ограничени  перенапр жений . На чертеже изображена схема статического преобразовател  частоты, Входной трехфазный мостовой полностью управл емый выпр митель на тиристорах 1-6 подключен входом по переменному току через трехполюсный контактор 7 к питающей сети переменного напр жени  посто нной частоты. Общие катоды тирист-оров 1 - 3 соединены с началом первой обмотки 8 двухобмоточного сглаживающего дроссел  9; обладающего большой индуктивностью Конец первой обмотки 8 соединен с общими акода ми основных тиристоров 10-12 автономно го инвертора тока с межфазовой комллу гадией . Общие катоды трех других основных тиристоров 13-15 инвертора соединены с .-чалом второй обмотки 16 двухобмоточного сглаживающего дроссел  9, Конец второй обмотки 16 соединен с общими анодами тиристоров 4-6 входного выпр мител . Автономный инвертор тока содержит шесть групп коммутирующих конденсаторов 17-22, в1-льс ченных соответственно между основными тиристорами 10-12, 13-15 и отсекающими диодами 23-25, 26-28. К выходным зажимам 29-31 инвертора подключена трехфазна  электромашинна  нагрузка 32-34 переменного тока. Дл  повышени  коммутационной устойчивости инвертора при пускД) ра-боте в области низких напр жений и а переходных режимах к шести зажимам коммутирующих конденсаторов 17-22, общим анодам тиристоров 10-12 и общим катодам тиристоров 13-15 подключены выходь, устройства 35 подзар да коммутирующих, кок денсаторов , вход которого подключен к питающей сети переменного напр жение. Дл  ограничени  величины перенапр жений на зажимах 29-31 нагрузки в преобразовэ.тель частоты введен блок ограничени  перенапр жени , содержащий трехфазный мостовой неуправл емый выпр митель на вентил х 36-41, вход которого по переменному току подключен к выходным зажимам

29-31 автономного инвертора. Общие катоды вентилей 3&-Л8 соединены с положительным полюсом конденсатора 42 фильтра, отри1ительнь1й полюс которого соединен с общими анодами вентилей 39-41 неуправл емого вьшр мител . В состав устройства ограничени  перенапр жений входит также трехфазный мостовой ведомый сетью инвертор на тиристорах 43-48, выход по переменному току которого подключен через согласующий трансформатор 49 к питающей сети переменного напр жени . Общие аноды тиристоров 43-45 ведомого инвертора соединены с одним из выводов обмотки дроссел  50 фильтра, второй вьшод обмотки которого соединен с положительным полюсом конденсатора 42 фильтра. Общие катоды тиристоров 46-48 ведомого инвертора сое- динены с отрицательным полюсом конденсатора 42 фильтра.

Управление тиристорами статического преобразовател  частоты осуществл етс  с помощью блока 51 управлени  тиристорами 1-6 входного выпр мител  с диапазоном фазового управлени  180 эл.град,, блока 52 управлени  тиристорами 10-15 автономного инвертора тока и блока 53 управлени  тиристорами 43-48 ведомого сетью инвертора блока ограничени  перенапр жений.

Блок 54 регулировани  реализует определендый закон частотного управлени  элекгроприЕодом .; Блок 55 питани  осуществл ет подачу необходимых напр жений дл  питани  блохов управлени  тиристорами преобразовател  и блока 54 регулировани . Система регулировани , включающа  блоки 51-53 управлени  тиристорами и блок 54 регулировани , обеспечивает двигагельн-ый и генераторный режимы работы электромащинной нагрузки с рекуперадией энергии в сеть путем перевода входного выпр мител  в режим инвертора, ведомого сетью, а автономного инвертора - в режим компенсированного выпр мител .

Дл  ограничени  на заданном уровне переаапр .5ик.ений общие катодь тиристоров 1-3 входного выпр мител  соединены с катодом дополнительно введенного в схему неуправл емого вентил  56, анод которого соединен с общими анодами вентилей 39-41 неуправл емого выпр мител  блока ограничени  перенапр жений, а общие аноды тиристоров входного выпр мител  соединены с анодом дру:.-.ГО дополнительно введенного в схему неуправл емого вентил  57, катод которого соединен с общими катодами вентилей Зб-ЗЗ неуправл емого выпр мител  блока огс аничени  перенапр жений,

ПредположиМг что статический преобразователь частоты питает электромащинную нагрузку, работающую в двигательном или

генераторном режимах при номинальном токе . Одним из возможных контуров протекани  силового тока в течение некоторого интервала времени  вл етс , например, следующий: линейный провод фазы А питающей сети переменного напр жени , соответствующие силовые контакты контактора 7, тиристор 1 входного выпр мител , перва  обмотка 8 сглаживающего дроссел  9, тиристор 10 и отсекающий диод 23 автономного ин10 вертора, фазы 32 и 34 нагрузки, отсекающий диод 28 и тиристор 15 автономного инвертора втора  обмотка 16 сглаживающего дроссел  9, тиристор 6 входного выпр мител , соответствующие силовые контакты кон15 тактора 7, линейный провод фазы С питающей сети переменного напр жени . В процессе работы статического преобразовател  частоты напр жение на конденсаторе 42 фильтра блока ограничени  перенапр жений остаетс 

0 практически посто ннь1м и не превышает определенный уровень напр жени , составл ющий , например, 110-120% от максимально возможной амплитуды первой гармоники линейного напр жени  на выходе ин& вертора тока. Величина упом нутого уровн  напр жени  на конденсаторе 42 задаетс  с помощью ведомого инвертора на тиристорах 43-48 и его блока 53 управлени .

Ведомый инвертор работает, например, с

0 посто нным углом ji опережени  включени  тиристоров, В этом слтеае уровень напр жени  на конденсаторе 42 определ етс  входной характеристикой ведомого инвертора на тиристорах 43-48, Дл  получени  более жесткой характеристики возможно ре гулировать угол р опережени  ведомого инвертора так, чтобы напр жение на конденсаторе 42 фильтра было посто нным и не превыщало заданный уровень во всех режимах работы стати0 ческого преобразовател  частоты. Вследствие того, что напр жение на конденсаторе 42 превышает максимально возможную амплитуду первой гармоники выходного линейного напр жени  автономного инверто5 ра, к неуправл емым вентил м 56, 57 посто нно приложено обратное напр н ение как в двигательном, так и в генераторном режимах работы нагрузки, т.е. вентили 56, 57 оказываютс  выключенными практичес0 ки в течение всего периода выходной частоты автономного инвертора, за исключением коммутационных интервалов, длительность которых по отнощению к периоду незначительна . Кроме того, амплитуды токов,

5 протекающих через вентили 56, 57 в течение коммутационных интервалов, ограничены индуктивност ми обмоток 8 и 16 сглаживающего дроссел  9,

Предположим, что производитс  отклю чение си.човой схемы статического прео

разовател  частоты от питающей сети переменного напр жени  с помощью контактора 7. В результате разрыва цепи, по которой протекает силовой ток, и наличи  в схеме преобрааовател  элементов, обладаю- щих индуктивностью, на тиристорах 1-6 входного выпр мител  начинает повышатьс  напр л ение с пол рностью: положительный потенциал - на анодах тиристоров, отрицательный - на катодах тиристоров. При достижении этим напр жением уровн , равного напр жению на конденсаторе 42, открываютс  неуправл емые вентили 56, 57, и силовой ток, уменьша сь до нулевого значени , замыкаетс  по новому контуру: перва  обмотка 8 сглаживающего дроссел  9, тиристор 10 и отсекающий диод 23 автономного инвертора, фазы 32 и 34 нагрузки , отсекающий диод 28 и тиристор 15 автономного инвертора, втора  обмотка 16 сглаживающего дроссел  9, неуправл емый вентиль 57, конденсатор 42 фильтра, неуправл емый вентиль 56, перва  обмотка 8 В результате перенапр жени , возникающие на тиристорах 1-6 входного выпр мител  при отключении преобразовател  от питающей сети с помощью контактной аппаратуры не превышают заданного уровн , равного напр жению на конденсаторе 42 фильтра

блока ограничени  перенапр жений.

Предлагаемый статический преобразователь частоты имеет следующее преимущество по сравнению с прототипом: электроснабжение установок со статическими преобразовател ми в большинстве случаев осущест- вл етс  по сет м, содержащим контактную аппаратуру, обладающую защитными характеристиками от токовых перегрузок сетей Б аварийных режимах Такими аппаратами  вл ютс , например, автоматические выключате .ли, предохранители, пускатели, контакторы . При срабатывании указанной защитной аппаратуры происходит разрыв питающей сети , что может привести к перенапр жени м на тиристорах входного выпр мител  прототипа и выходу их из стро , В предлагаемом статическом преобразователе частоты перенапр жени  на тиристорах входного выпр мител  в этом случае исключаютс .

Дополнительно введенные в схему неуправл емые вентили 56, 57 загружены по току незначительно, что позвол ет использовать в качестве этих вентилей приборы на токи, меньщиечемв основной силовой схем преобразовател , а в случае применени  приборов, аналогичных вентил м силовой схемы, надежность их работы в качестве вентилей 56, 57 выще, чем вентилей силовой схемы преобразовател  частоты.

Claims (1)

1. Толстов Ю. Г., Наталкин А. В. Тиристорные преобразователи частоты дл  мощного асинхронного электропривода, Электротехника № 12, 1972 (прототип).