SU532159A1

SU532159A1 - Direct frequency converter

Info

Publication number: SU532159A1
Application number: SU2037574A
Authority: SU
Inventors: Виталий Александрович Фокин; Анатолий Кузьмич Кулиш; Николай Васильевич Бутаков
Original assignee: Запорожский Машиностроительный Институт Им. В.Я.Чубаря
Priority date: 1974-06-28
Filing date: 1974-06-28
Publication date: 1976-10-15

Description

ка энергии (равно, как и обусловленный этим диапазон изменени результирующего напр жени на входе преобразовател частоты) тем больше, чем больше эквивалентна индуктивность внутреннего сопротивлени трехфазного Первичного источника энергии (т. е. чем больше индуктивности рассе ни питающего трансформатора или синхронного генератора ) и чем больше разница между величинами тока первичного источника энергии в начале и в конце процесса перезар дки коммутирующих конденсаторов. Из изложенного следует, что крайне неблагопри тные услови работы узла ко 1мутации в известном преобразователе неизбежно Привод т К недопустимо большим колебани м его входного напр жени в продолжение интервала перезар дки коммутирующих конденсаторов , когда они подключены к аштающей сети через полупроводниковый коммутирующий мост; это приводит к недопустимым превышени м напр жени на входе главных тиристорных мостов, к опасности отпирани их в неподход щпй момент и к тфобою. Другое нежелательное следствие описанного коммутационного процесса - относительное увеличение времени открытого состо ни коммутационных тиристоров (эти тиристоры должны быть открытыми до тех пор, пока не будет нередана в коммутирующие конденсаторы реактивна энерги , запасенна ранее в эквивалентной индуктивности внутреннего сопротивлени первичного источника энергии). Оиисываемый неиосредственный преобразователь позвол ет существенно ограничить пределы изменени тока первичного источника энергии в процессе перезар дки коммутирующих конденсаторов и тем самым существенно ограничить пределы изменени напр жени на входе преобразовани , а также производить сброс реактивной энергии, запасенной в эквивалентной индуктивности первичного источника, в продолжение всего времени отключенного состо ни нагрузки от питающей сети ло цени, не содержащей коммутирующих тиристоров, что повышает его надежность . От известного описываемый преобразователь отличаетс тем, что в нем первый диодный мост, входные зажимы которого соединены с первичными шинами преобразовател , защунтирован донолнительным конденсатором , второй диодный мост, входные зажимы которого непосредственно соединены с нагрузкой и средними точками шунтирующих дросселей, защунтирован цепочкой из дроссел и тиристора, а третий диодный мост, входные зажимы которого соединены с крайними зажимами шунтирующих дросселей тиристорных мостов, зашунтирован цепочкой из трех тиристоров, между точками взаимного соединени которых и зажимами шунтирующего тиристора второго диодного моста соединены два коммутирующих конденсатора, а между катодными группами первого и третьего диод ых мостов включена индуктивность. На чертеже показана принципиальна электрическа схема описываемого преобразовател . Он содержит подключенные стороной переменного тока к сети трехфазные мосты 1-3 из силовых тиристоров, анодные и катодные группы которых зашунтированы индуктивност ми 4-6 с выводами посередине дл подсоединени трехфазной св занной нагрузки 7 и на вход переменного тока диодного моста 8; анодные группы силовых тиристорных мостов соединены с катодной 9, а катодные группы силовых тиристорных мостов - с анодной 10 группой диодов другого моста. Непосредственно к трехфазной нитаюшей сети подключен третий IMOCT из неуправл емых вентилей, между катодной 11 и анодной 12 группами которого присоединен конденсатор 13. Анодна и катодна группы диодного моста 8 посредством индуктивности 14 зашунтированы тиристором 15. Между катодной 9 и анодной 10 группами другого диодного моста подсоединена цепочка из последовательно соединенных тиристоров 16, 17 и 18; между анодом тиристора и общей точкой последовательного соединени тиристоров 16 и 18 соединен коммутирующий конденсатор 19, а между катодом тиристора 15 и общей точкой Соединени тиристоров 18 и 17 - коммутирующий конденсатор 20. Между катодными группами 9 и И второго и третьего диодных мостов подсоединена индуктивность 21, а анодные группы 10 и 12 этих мостов соединены непосредственно. Преобразователь рассчитан на циклическое скачкообразное изменение фазы питающего напр жени , прикладываемого к трехфазной нагрузке, что достигаетс циклически.м подключением фаз нагрузки к различным линейным Проводам питающей сети с помощью соответствующего сочетани силовых тиристоров трехфазных мостов 1-3. При подключенном состо нии нагрузки токова цень нагрузки проходит как через один силовой тиристор анодной (или катодной) и два тиристора катодной (или анодной) групп Мостов 1-3, так и шунтирующие эти мосты индуктивности 4- 6, к средним точкам которых подсоединена трехфазна нагрузка 7. В ЭТОт отрезок времеИИ закрыты все коммутирующие тиристоры 15, 16, 17 и 18. В следующий отрезок диодный мост 8 посредством индуктивности 14 замыкаетс накоротко тиристором 15, одновременно подаютс отпирающие импульсы на управл ющие электроды тиристоров 16 и 17, что приводит к по влению провод щих контуров: катодна диодна грунпа 9, тиристор 16, конденсатор 19, тиристор 15, конденсатор 20, тирНСтор 17, анодна диодна группа 10, индуктивности 4-6; катодна диодна группа 9, тиристор 16, конденсатор 19, тиристор 15, конденсатор 20, тиристор 17, анодна диодна грунпа 12, открытые тиристоры анодной грунпы силовых тиристорных мостов 1-3; левый электрод (с положительным зар дом) кондевсатора 13, индуктивность 21, тиристор 16, конденсатор 19, тиристор 15, конденсатор 20, тиристор 1/, правый электрод конденсатора 1й; катодна групиа диодов 11, индуктивность 21, тиристор 1о, конденсатор 19, тиристор 1о, конденсатор 20, тиристор 17, анодна груниа диодов 12. В св зи с тем, что в нредшеспзуюн ий отрезок времени конденсаторы зар дились до напр жени так, что их нравые зажимы получили положительный зар д , это приводит к заниранию открытых (одного или двух) силовых тиристоров анодной группы соотвегствующих (одного или двух) iMOCTOB 1-о обратным напр жением коммугируюа| ,их копдепсаторогз. После запирани силовых тиристоров происходит колебательный процесс .перезар дки коммутирующих конденсаторов 1у и 20 по третьему контуру (поскольку конденсатор б в предшествующий интервал времени зар дилс от диодного моста с группами 11 и 12 и имеет наибольшее напр жепие к моменту начала рассматриваемого коммутационного ингервала, по сравнению с источниками энергии Б трех других приведенных выше контурах). Поскольку конденсатор 13 посто нно подключен между катодпои 11 и анодной 12 группами диодного моста, непосредственно соединенного с линейными проводами питающей сети, то колебательпого процесса перезар дки конденсатора 13 до напр жени :противоположной пол рности не происходит; вместо этого имеет место циклическое уменьшение величины напр жени конденсатора 13 (без изменени его знака ), обусловленное передачей часги запасенной в нем энергии колебательному контуру из индуктивности 21, и коммутирующих конденсаторов 19 и 20; если при этом процесс перезар дки коммутирующих конденсаторов 19 и 20 не закапчиваетс , то он может продолжатьс -по первому контуру через ипдуктивности 4-о до полного напр жени противоположной пол рности зар дов на этих кондепсаторах , что приводит к прекращению тока через тиристоры 1Ь и Г/ и запиранию их. После запирани тиристоров (лиоо одного тиристора) анодной группы тирисгорных мосюв i-о исключаетс возможность прохождени тока Б нагрузку только через тиристоры катодпых групп этих мостов п последние также запираютс , нагрузка 7 замыкаетс накоротко диодным мостом 8 при помощи шуп1ирующеи его цепочки из индуктивности i и открытого тиристора 15. Запирание силовых тиристоров мостов 1-3 нриводит к разрыву токовой цепи через источник трехфазного напр жени , подключенный к шинам питающей сети.ka energy (as well as the resulting range of variation of the resulting voltage at the input of the frequency converter), the greater the greater the equivalent inductance of the internal resistance of the three-phase primary energy source (i.e., the greater the inductance of the dissipation of the supply transformer or the synchronous generator) and the difference between the values of the current of the primary energy source at the beginning and at the end of the process of recharging switching capacitors is greater. It follows from the above that the extremely unfavorable conditions for the operation of a node to 1mutation in a known converter inevitably leads to unacceptably large fluctuations of its input voltage during the recharging interval of switching capacitors when they are connected to the connecting network via a semiconductor switching bridge; this leads to unacceptable overvoltages at the input of the main thyristor bridges, to the danger of unlocking them at the wrong moment and to the foot. Another undesirable consequence of the described switching process is the relative increase in the open state time of switching thyristors (these thyristors must be open until the reactive energy stored in the equivalent inductance of the internal resistance of the primary source of energy is equivalent to the switching capacitors). A rectified direct converter allows you to significantly limit the limits of variation of the current of the primary energy source in the process of recharging switching capacitors and thereby significantly limit the limits of variation of the voltage at the conversion input, as well as reset the reactive energy stored in the equivalent inductance of the primary source, all the time the disconnected state of the load from the power supply network of a field that does not contain switching thyristors, which increases its reliability spine. From the known, the described converter differs in that in it the first diode bridge, the input terminals of which are connected to the primary buses of the converter, is ground by a secondary capacitor, the second diode bridge, the input terminals of which are directly connected to the load and the middle points of the shunt inductors, is backed up by a chain of chokes and thyristor and the third diode bridge, the input terminals of which are connected to the extreme terminals of the shunt chokes of the thyristor bridges, is shunted by a chain of three thyristor in, between the points of interconnection of which and the terminals of the shunt thyristor of the second diode bridge two commuting capacitors are connected, and inductance is connected between the cathode groups of the first and third diode bridges. The drawing shows a circuit diagram of the described converter. It contains three-phase bridges 1-3 of power thyristors connected by the AC side, the anode and cathode groups of which are bridged by inductances 4-6 with pins in the middle for connecting the three-phase associated load 7 and to the AC input of the diode bridge 8; the anode groups of the power thyristor bridges are connected to the cathode 9, and the cathode groups of the power thyristor bridges are connected to the anode 10 group of diodes of the other bridge. A third IMOCT of uncontrolled valves is directly connected to the three-phase tension network, and a capacitor 13 is connected between the cathode 11 and anodic 12 groups. The anode and cathode groups of the diode bridge 8 are connected by thyristor 15 through the cathode 9 and the anode 10 groups of the other diode bridge a chain of series-connected thyristors 16, 17 and 18; A switching capacitor 19 is connected between the anode of the thyristor and the common point of the thyristor series 16 and 18, and a switching capacitor 20 is connected between the cathode of the thyristor 15 and the common point of the connection of thyristors 18 and 17, between the cathode groups 9 and the second and third diode bridges inductance 21, and the anode groups 10 and 12 of these bridges are connected directly. The converter is designed for cyclic jump-like change of the phase of the supply voltage applied to the three-phase load, which is achieved cyclically by connecting the load phases to the various linear wires of the power supply network using the appropriate combination of power thyristors of three-phase bridges 1-3. When the load is connected, the load current passes through both one power thyristor of the anode (or cathode) and two thyristors of the cathode (or anode) groups of Bridges 1-3, and shunting these inductance bridges 4-6, to the middle points of which are three-phase load 7. In this section of time, all commuting thyristors 15, 16, 17, and 18 are closed. In the next segment, diode bridge 8 is inductance 14 short-circuited by thyristor 15, unlocking pulses are simultaneously applied to the control electrodes of thyristors 16 and 17, which leads to the appearance of conductive circuits: cathode diode ground 9, thyristor 16, capacitor 19, thyristor 15, capacitor 20, tyrNStor 17, anode diode group 10, inductance 4-6; cathode diode group 9, thyristor 16, capacitor 19, thyristor 15, capacitor 20, thyristor 17, anode diode of ground 12, open thyristors of anodic ground of power thyristor bridges 1-3; left electrode (with positive charge) of condenser 13, inductance 21, thyristor 16, capacitor 19, thyristor 15, capacitor 20, thyristor 1 /, right capacitor electrode 1st; cathode group diodes 11, inductance 21, thyristor 1o, capacitor 19, thyristor 1o, capacitor 20, thyristor 17, anode grundio diodes 12. Due to the fact that in the course of time, the capacitors charged to voltage so that moral clips have received a positive charge, this leads to the expansion of open (one or two) power thyristors of the anode group of the corresponding (one or two) iMOCTOB 1-feedback voltage commutative | , their co-detectors. After locking the power thyristors, an oscillating process occurs. Repacking the switching capacitors 1u and 20 along the third circuit (since the capacitor b charged the diode bridge with groups 11 and 12 in the previous time interval and has the greatest tension by the beginning of the switching switching considered compared to with the energy sources B of the three other circuits above). Since the capacitor 13 is permanently connected between the cathode 11 and the anodic 12 groups of the diode bridge directly connected to the line wires of the supply network, the oscillating recharging of the capacitor 13 to the voltage does not occur: the opposite polarity does not occur; instead, there is a cyclic decrease in the voltage of the capacitor 13 (without changing its sign), due to the transfer of the energy stored in it to the oscillating circuit from the inductance 21 and the switching capacitors 19 and 20; if the recharging process of the commutating capacitors 19 and 20 does not accumulate, then it can continue along the first circuit through the impedances of 4-o to the full voltage of the opposite polarity of the charges on these capacitors, which leads to the cessation of current through the thyristors Ib and G / and locking them. After locking the thyristors (lyo of one thyristor) of the anodic group of thyristor monitors I-0, the possibility of current B passing is impossible only through the thyristors of the cathode groups of these bridges n the latter are also locked, the load 7 is short-circuited by a diode bridge 8 using its cord from i inductance i and open thyristor 15. Locking power thyristors of bridges 1-3 causes the current circuit to break through a three-phase voltage source connected to the mains busbars.

Учитыва активно-индуктивный характер внутреннего сопротивлени источника трехфазного напр жени , следует ожидать резкого увеличени напр женп на шинах, питающего преобразователь трехфазной сети, обусловленного сбросом реактивной энергии из э свивалентной индуктивности источника энергии , запасенной там перед отключением источника от нагрузки.Taking into account the active-inductive nature of the internal resistance of the three-phase voltage source, we should expect a sharp increase in the voltage on the tires supplying the three-phase network converter caused by the release of reactive energy from the equivalent inductance of the energy source stored there before disconnecting the source from the load.

Реактивна энерги , запасенна в эквивалентной внутренней индуктивности первичного .многофазного источника перед разрывом цепи сеть - нагрузка сбрасываетс в конденсатор 13 через выпр митель на неуправл емых диодах с катодной 11 и анодной 12 группами эт))х диодов.The reactive energy stored in the equivalent internal inductance of the primary multi-phase source before breaking the circuit is the load - the load is discharged into the capacitor 13 through a rectifier on unmanaged diodes with cathode 11 and anode 12 groups et)) x diodes.

Дл очередного подключени нагрузки к питающей сети необходимо запереть щунтирующпй тиристор 16 на выходе диодного моста 8. Дл этого подаетс отпирающий импульс на унравл ющпи электрод тиристора Ю, и напр жением предварительно зар женных указанным способом коммутирующихFor the next connection of the load to the mains, it is necessary to lock the shunting thyristor 16 at the output of the diode bridge 8. To do this, a triggering impulse is applied to the thyristor electrode Y, and the voltage pre-charged by the indicated method of switching

конденсаторов 19 и 20 пропсходит запирание тиристора 15 через тиристор 18. Затем следует колебательный процесс перезар дки конденсаторов 19 и 20 по пути: конденсатор 19, тиристор 18, конденсатор 20, индуктивностьthe capacitors 19 and 20 lock the thyristor 15 through the thyristor 18. Then the oscillating process of recharging the capacitors 19 and 20 follows the path: capacitor 19, thyristor 18, capacitor 20, inductance

14 и диодный мост 8; после зар дки конденсаторов 19 и 20 ток через них прекращаетс , и тиристор i8 запираетс . Поскольку одновременно с тирнстором 18 подаютс отпирающие импульсы на управл ющие электроды соответствующих силовых тиристоров мостов 1 - 3, то вслед за запиранием тиристора 15 нагрузка 7 оказываетс подключенной к пптающей трехфазной сети так, как это диктуетс алгоритмом управлени .14 and a diode bridge 8; after charging the capacitors 19 and 20, the current through them stops, and the thyristor i8 is locked. Since simultaneously with the thyristor 18, unlocking pulses are applied to the control electrodes of the respective power thyristors of bridges 1-3, after locking the thyristor 15, the load 7 is connected to the three-phase powering network as dictated by the control algorithm.

Claims

Invention Formula

An artificially switched frequency converter with arresters containing shunted thyristor bridges, capacitors, and diode switching bridges, characterized in that

For the purpose of the higher case, the first bridge bridge, the input terminals of which are connected to the primary busses of the converter, is sealed with a full capacitor, the second diode bridge, the input terminals

which is directly connected to the load and the middle points of the shunt chokes, shunded by a chain of choke and thyristor, and the third diode bridge, the input terminals of which are connected to the extreme

clips of shunt chokes of thyristor bridges are bridged by a chain of three thyristors, between which points of mutual connection and clamps of the shuitpruyuschaya teprstor of the second diode bridge two inductors are connected, and between the cathode group of the first and third diode bridges inductance is connected.