SU558362A1 - Direct-coupled frequency converter - Google Patents

Direct-coupled frequency converter

Info

Publication number
SU558362A1
SU558362A1 SU1851409A SU1851409A SU558362A1 SU 558362 A1 SU558362 A1 SU 558362A1 SU 1851409 A SU1851409 A SU 1851409A SU 1851409 A SU1851409 A SU 1851409A SU 558362 A1 SU558362 A1 SU 558362A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
voltage
valves
capacitor
frequency
output
Prior art date
Application number
SU1851409A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Елизар Яковлевич Бухштабер
Александр Борисович Миндлин
Юрий Михайлович Андреев
Вячеслав Валерианович Селиверстов
Original Assignee
Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кранового и тягового электрооборудования
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кранового и тягового электрооборудования filed Critical Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кранового и тягового электрооборудования
Priority to SU1851409A priority Critical patent/SU558362A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU558362A1 publication Critical patent/SU558362A1/en

Links

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)

Description

На фиг. 1 приведена принципиальна  электрическа  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - показаны временные диаграммы (а, б, в) включени  вентилей, напр жени  на выходе и тока, протекающего по вентил м, при частоте выходного напр жени  значительно ниже частоты источника питани ; на фиг. 3 - то же, при частоте выходного напр жени , Превышающего частоту источника питани . Предлагаемый преобразователь может быть предназначен дл  работы от однофазного и многофазного источника напр жени  с однофазным или многофазным выходом. Рассмотрим дл  примера преобразователь с трехфазным входом и однофазным выходом , принципиальна  схема которого представлена на фиг. 1. Устройство содержит входные дроссели 1, количество которых равно числу фаз источника питани , блок управл емых вентилей преобразовател  2, коммутирующий нелинейный дроссель 3, конденсатор 4, параллельно зажимам которого подключаетс  активно-индуктивна  нагрузка, например, фаза двигател , представленна  в виде последовательно включенных дроссел  5 и резистора 6. В качестве управл емых вентилей в преобразователе могут быть использованы симисторы 7-12 или встречно-параллельно включенные тиристоры, в последнем случае их число должно быть в два раза больще. Во врем  работы преобразовател  происходит попарное включение вентилей на линейное напр жение, мгновенное значение которого выше напр жени  на конденсаторе; зар д его до напр жени , нревышающего это напр жение к моменту окончани  зар да; рекупераци  части запасенной энергии обратно на источиик питани  путем включени  тех же (симметричных) вентилей, но на встречное направление (или встречно включенных тиристоров). За счет этого осуществл етс  модул ци  напр жени  на конденсаторе по любому закону, в том числе и по синусоиде, а также регулирование выходного напр жени  на частотах ниже частоты источника питани . Если отношение реактивных сопротивлений (на частоте источника питани ) конденсатора 4, включенного на выходе Х, к сопротивлению XL дросселей 1, включенных на входе, равно или больше квадрата эквивалентного числа фаз питающего напр жени  т то период собственных колебаний L - С контура , образованного входными дроссел ми и выходиым конденсатором, выше межкоммутационного интервала 4 преобразовател  . Т 2 ,j. tk - k т ш™ где Т - период питающего напр жени , углова  частота которого С1), am - эквивалентное число фаз питающего напр жени , равное числу коммутаций преобразовател  за период при работе в выпр мительном режиме. Иначе говор  т или Т„ Поскольку .J то из (3) и (4) легко перейти к (1). Поэтому, если включение пары вентилей происходит в момент естественной коммутации в выпр мительном режнме, то к .моменту следующей естественной коммутации через интервал времени, равный 4, все вентили окажутс  выключенными, а мгновенное напр жение на конденсаторе 4 ниже мгновенного значени  линейного напр жени , на которое должна включитьс  очередна  пара вентилей. Дл  примера рассмотрим работу преобразовател  при частоте выходного напр жеии . много меньшей частоты источника питани . Дл  иллюстрации этого режима на фиг. 2 приведены следующие временные диаграммы: а)включени  управл емых вентилей; номер в скобках показывает направление проводимости вентилей (1)-от источиика к нагрузке , а (2) - от нагрузки к источнику; б)напр жение на конденсаторе t/ск (показано жирной линией) и мгновенные значени  линейных напр жений UAB, Use, СА (показаны тонкой линией) и фазных напр жений источника НА, в, с (пунктирной). в)токи вентилей: при потреблении от источника гв , рекуперации (инвертировании на источник)-i (последние показаны затемненными ); ток нагрузки на выходе преобразовател  - IH. Включение вентилей 7 (1) (в направлении от источника к нагрузке) и 10 (2) (от нагрузки к источнику) в момент, прии тый за О, приводит к росту напр жени  на конденсаторе (крива  t/ск) и потреблению тока от источника до тех пор, пока напр жени  Иск. не превысит напр жение источника питани ; ток через веитили после этого спадает до нул  и вентили запираютс . Дл  частичного разр да конденсатора (при модул ции выходного напр жени ) сразу же или с небольшой паузой включаютс  те же вентили, но на встречное направление тока: 7 (2) и 10 (1) и конденсатор быстро разр жаетс  до напр жени  ниже мгновенного значени  линейного напр жени  источника, пока ток, иротекающий по вентил м 7 (2) и 10 (1), не спадет до нул  и они не выключатс . После этого могут быть включены вентили 7 (1) иFIG. 1 shows the basic electrical circuit of the proposed device; in fig. 2 shows time diagrams (a, b, c) of switching on the valves, the output voltage and the current flowing through the valves at the output voltage frequency well below the frequency of the power source; in fig. 3 - the same, with the frequency of the output voltage, exceeding the frequency of the power source. The proposed converter can be designed to operate from a single-phase and multi-phase voltage source with a single-phase or multi-phase output. Consider for example a converter with a three-phase input and a single-phase output, the circuit diagram of which is shown in FIG. 1. The device contains input chokes 1, the number of which is equal to the number of phases of the power source, a block of controlled transducer valves 2, a switching nonlinear choke 3, a capacitor 4, in parallel to the terminals of which an active-inductive load is connected, for example, the motor phase, represented in series Drossel 5 and resistor 6. As controlled valves in the converter, triacs 7-12 or anti-parallel thyristors can be used, in the latter case their number should be l is twice as large. During operation of the converter, the valves are switched on in pairs on a linear voltage, the instantaneous value of which is higher than the voltage on the capacitor; charge it up to a voltage that exceeds the voltage by the end of the charge; recuperating part of the stored energy back to the power supply by turning on the same (symmetric) valves, but in the opposite direction (or counter-connected thyristors). Due to this, the voltage on the capacitor is modulated according to any law, including a sine wave, and the output voltage is regulated at frequencies below the frequency of the power source. If the ratio of reactances (at the frequency of the power supply) of capacitor 4 connected at output X to resistance XL chokes 1 connected at the input is equal to or greater than the square of the equivalent number of phases of the supply voltage, this period of natural oscillations L - C of the circuit formed by the input droplets and output capacitor, above the inter-switching interval of 4 converters. T 2, j. tk - kt w ™ where T is the period of the supply voltage, whose angular frequency is C1), am is the equivalent number of phases of the supply voltage, equal to the number of commutations of the converter during the period when operating in the rectifying mode. Otherwise they say or T „. Since .J, then from (3) and (4) it is easy to go to (1). Therefore, if the switching on of a pair of valves occurs at the moment of natural switching in the rectifying mode, then by the next natural switching time in an interval of 4, all the gates will turn off, and the instantaneous voltage on the capacitor 4 is lower than the instantaneous value of the linear voltage on which should turn on the next pair of valves. For example, consider the operation of the converter at the frequency of the output voltage. much lower frequency power supply. To illustrate this mode in FIG. 2 shows the following timing diagrams: a) switching on controlled valves; the number in parentheses indicates the direction of conduction of the valves (1) from the source to the load, and (2) from the load to the source; b) the voltage across the capacitor t / ck (indicated by a bold line) and the instantaneous values of the linear voltages UAB, Use, CA (shown by a thin line) and phase voltages of the source AT, c, c (dashed). c) valve currents: when consumed from the source of gV, recovery (inverted to the source) -i (the latter are shown darkened); load current at converter output - IH. Turning on the valves 7 (1) (in the direction from the source to the load) and 10 (2) (from the load to the source) at the moment taken for 0 leads to an increase in the voltage on the capacitor (curve t / ck) and the current consumption from source until the tension claim. will not exceed the voltage of the power source; the current through the veetili then drops to zero and the valves are closed. For a partial discharge of the capacitor (when modulating the output voltage), immediately or with a small pause, the same valves are turned on, but on the opposite direction of the current: 7 (2) and 10 (1) and the capacitor is quickly discharged to a voltage below the instantaneous value the source voltage, until the current flowing through the valves 7 (2) and 10 (1) drops to zero and they do not turn off. After this, valves 7 (1) and

12 (2) дл  зар да конденсатора, а после их выключени  - вентили 7(2) и 12(1)-дл  разр да. Далее будут включатьс  вентили 9 и 12; 9 и 8; 8 и 11; 10 и 11 и, наконец, вновь 7 и 10 и т. д.12 (2) for charging the capacitor, and after turning them off - valves 7 (2) and 12 (1) -dl discharge. Next, valves 9 and 12 will turn on; 9 and 8; 8 and 11; 10 and 11 and, finally, again 7 and 10, etc.

Если при включенном состо нии, например, вентилей 9(1) и 12 (2). поступил сигнал о необходимости смены пол рности, то он задерживаетс  на посто нное врем  задержки At после чего включаетс  предыдуща  по номерам пара вентилей 7 (2) и 12 (1) (дл  осуществлени  режима рекуперации запасенной в конденсаторе эпеогии на источник, на линейное напр жение UAC)- Вентили 7 (2) и 12 (1) выключатс  после того, как мгновенное напр жение на .конденсаторе изменит знак и по абсолютному значению превысит мгновенное значение линейного напр жени . За счет тока нагрузки, направление которого еще не успело изменитьс , конденсатор 4 продолжает зар жатьс , и напр жение на нем будет повышатьс , пока ни одна из пар вентилей 7-12 не включена. Дл  ограничени  напр жени  на конденсаторе и формировани  гладкой составл ющей выходного напр жени  преобразовател  или тока нагрузки производитс  повторное рекуперирование энергии, запасенной в конденсаторе 4 на UAC путем повторного включени  вентилей 7 (П и 12 (2). Теперь, в св зи со сменой пол рности выходного напр жени  это направление тока будет током рекуперации (1 ), а встречное - током потреблени . Поэтому оба импульса тока и ПРИ включении вентилей 7 (2) и 12 (1) и 7 (1) и 12 (2  вл ютс  импульсами тока рекуперации и зачернены. После выключени  вентилей 7 (1) и 12 (2) дл  ускорени  зар да конденсатора могут быть вновь включены те же вентили 7 (2) и 12 (2). но во встречном направлении, дл  рекуперации энергии на источник. Далее ПРОИСХОДИТ спадание до ну.   тока нагрузки и изменение его направлени , включаютс  вентили 9 (2) и 12 (I) дл  зар да конденсатора, а потом вентили 8 (1) и 12 (2) согласно диаграмме.If on, for example, valves 9 (1) and 12 (2). the signal about the need to change the polarity was received, it is delayed by a constant delay time At, after which the previous one is connected according to the pair numbers of the valves 7 (2) and 12 (1) (to realize the recovery mode of the epeogiya stored in the capacitor to the source, to the line voltage UAC) - Valves 7 (2) and 12 (1) are turned off after the instantaneous voltage on the capacitor changes sign and by absolute value exceeds the instantaneous value of the linear voltage. Due to the load current, the direction of which has not yet changed, the capacitor 4 continues to charge, and the voltage on it will rise until none of the pairs of valves 7-12 is turned on. To limit the voltage on the capacitor and form a smooth component of the output voltage of the converter or the load current, the energy stored in the capacitor 4 on the UAC is re-recovered by turning on the valves 7 (P and 12 (2).) of the output voltage, this current direction will be the recovery current (1), and the counter current will be the consumption current. Therefore, both current pulses and when the valves 7 (2) and 12 (1) and 7 (1) and 12 are turned on (2 are current pulses recovery and blackened. After shutdown valves 7 (1) and 12 (2) to accelerate the charge of the capacitor can be re-enabled the same valves 7 (2) and 12 (2). but in the opposite direction, to recover energy to the source. Then HAPPENS to the current loads and changing its direction, valves 9 (2) and 12 (I) are turned on to charge the capacitor, and then valves 8 (1) and 12 (2) according to the diagram.

Изменением соотнощени  между потребл емой и рекуперируемой конденсатором энергией регулируетс  среднее значение напр жени  за полупериод. При росте выходной частоты преобразовател  необходимо повыщать напр жение. При частотах, превьппающих частоту напр жени  питани , конденсатор может одновременно подключатьс  к источнику питани  дл  подзар да трем  вентил ми. Вентили , провод щие ток в одном направлении, разделены входными дроссел ми 1, и один из них выключитс  первым, а затем, после зар дки конденсатора до напр жени , превышающего амплитуду линейного напр жени , выключатс  два другие.By varying the ratio between the energy consumed and the energy recovered by the capacitor, the average value of the voltage over the half period is regulated. As the output frequency of the converter grows, you must increase the voltage. At frequencies exceeding the frequency of the supply voltage, the capacitor can be simultaneously connected to a power source for charging with three valves. The valves conducting the current in one direction are separated by input chokes 1, and one of them is turned off first, and then, after charging the capacitor before a voltage higher than the amplitude of the line voltage, the other two turn off.

Дл  иллюстрации этого режима на фиг. 3 приведены временные диаграммы (такие же, как на фиг. 2) при частоте выходного напр жени , более чем в двое превыщающего частоту напр жени  питани . На фиг. 3 показано включение вентилейTo illustrate this mode in FIG. Figure 3 shows time diagrams (the same as in Fig. 2) for an output voltage frequency that is more than two times higher than the supply voltage frequency. FIG. 3 shows the inclusion of valves

7(1), 10 (2) и 11 (1). Через некоторое врем  выключаетс  вентиль 11 (1), а несколько7 (1), 10 (2) and 11 (1). After some time, the valve 11 (1) is turned off, and several

позже и другие: 7 (1) и 10 (2). Если снижение напр жени  за счет частичной рекуперации энергии не требуетс , то в течение времени Лгп ни один вентиль не включаетс , а питание нагрузки осуществл етс  от конденсатора за счет запасенной в нем энергии. По прошествии времени А/п включаютс  вентилиothers later: 7 (1) and 10 (2). If the reduction of voltage due to partial energy recovery is not required, then during one time Lgp no valve is turned on, and the load is supplied from the capacitor due to the energy stored in it. As time passes, the valves are turned on.

8(1), 9 (2), 11 (2) на то линейное напр жение , мгновенное значение которого максимально , и происходит перезар д конденсатора .8 (1), 9 (2), 11 (2) to the linear voltage, the instantaneous value of which is maximal, and the capacitor is recharged.

Предельна  частота напр л ени  преобразовател  будет такой, при которой снижаетс  до нул , а в - врем  проводимостиThe limiting frequency of the converter inverter will be such that it decreases to zero, and in - the conduction time

вентил  - будет равно полупериоду выходной частоты, т. е. /пи (макс) 1/2-воврем  /в равно полупериоду частоты f,™ колебаний L-С контура с нагрузкой, а fun - всегда несколько выше частоты (йк.the valve will be equal to the half-period of the output frequency, i.e. / pi (max) 1/2-time / v is equal to the half-period frequency f, the L-C oscillations of the circuit with the load, and fun is always slightly higher than the frequency (IC.

Величина «к определ етс  индуктивностью дросселей и емкостью конденсатора в соответствии с выражени ми (1) и (4).The value "k" is determined by the inductance of the chokes and the capacitance of the capacitor in accordance with expressions (1) and (4).

При выполнении преобразовател  согласно данному изобретению с многофазным выходом число конденсаторов равно числу фаз на выходе. В этом случае в отношении (1) участвует суммарное реактивное сопротивление включенных на выходе конденсаторов. Так,When performing a converter according to the present invention with a multi-phase output, the number of capacitors is equal to the number of phases at the output. In this case, in relation to (1), the total reactance of the output capacitors is involved. So,

99

при трехфазном выходе Хс , , где Х, -with three-phase output Xc, where X, -

ОABOUT

емкостное сопротивлетпте каждого из конденсаторов , включенных па выходе.capacitive impedance of each of the capacitors included on the output.

Испытание данного преобразовател  при питании от источника с неизменным действуг т Testing of this converter when powered from a source with a constant action

ющим значением напр жени  и и неизменной частотой f показали возможность регулировани  выходной частоты в пределах от 0,005/ до (2,8-3,3)/ и действующего значени  выходного напр жени  от (0,07-0,1) U при частотах (0,005-0,5)/ и до (1,8-2,5) U при частотах, близких к верхнему пределу.voltage value and constant frequency f showed the possibility of adjusting the output frequency in the range from 0.005 / to (2.8-3.3) / and the effective value of the output voltage from (0.07-0.1) U at frequencies ( 0.005-0.5) / and up to (1.8-2.5) U at frequencies close to the upper limit.

Claims (2)

1.Патент ЧССР № 136331, кл. 12/03 (Н 02d, оиубл. 1971).1. Patent Czechoslovakia No. 136331, cl. 12/03 (H 02d, ord. 1971). 2.Грабовецкий Г. В. и др. «Разработка и исследование вентильного преобразовател  частоты дл  регулировани  скорости .короткозамкиутого асинхронного двигател . Доклад на научно-технической конференции «Состо ние и нерспективы развити  ироизводства и внедрение силовых полуироводниковых вентилей и преобразовательных устройств па их основе, ВНИИЭИ, М., 1966.2. Grabovetsky G.V. et al. "Development and research of a frequency converter to regulate the speed of a short-circuited asynchronous motor. Report at the scientific and technical conference "The state and prospects for the development of production and the introduction of power semiconductor valves and converters on their basis, VNIIEI, Moscow, 1966. :I: I rwn VJnJrwn VJnJ 1(2}7(2}1 (2} 7 (2} 1оШ} 2fz I iztz) Ш/гЛ Ши ,,Ш ,,W11Sh} 2fz I iztz) Sh / gL Shi ,, Sh ,, W1 ;;7//; Ш;; 7 //; Sh W) ГШ ШW) GSH Ji2n 131211 I дел I  /гл Ji2n 131211 I case I / ch I/г/7 л 1/г//л I gffl I igffl I ЖI / g / 7 l 1 / g // l I gffl I igffl I F
SU1851409A 1972-11-30 1972-11-30 Direct-coupled frequency converter SU558362A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU1851409A SU558362A1 (en) 1972-11-30 1972-11-30 Direct-coupled frequency converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU1851409A SU558362A1 (en) 1972-11-30 1972-11-30 Direct-coupled frequency converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU558362A1 true SU558362A1 (en) 1977-05-15

Family

ID=20533436

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU1851409A SU558362A1 (en) 1972-11-30 1972-11-30 Direct-coupled frequency converter

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU558362A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ300957B6 (en) * 1998-01-28 2009-09-23 Alstom Belgium S. A. Method for symmetrizing asymmetric failures

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ300957B6 (en) * 1998-01-28 2009-09-23 Alstom Belgium S. A. Method for symmetrizing asymmetric failures

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3319147A (en) Variable frequency, variable wave form inverter
SU558362A1 (en) Direct-coupled frequency converter
US3497792A (en) High voltage to low voltage inverters
US4137570A (en) Waveform synthesizer
US3931528A (en) Pulse generator for reactive loads
SU367510A1 (en) INVERTER
RU2755810C1 (en) Voltage inverter smoothing circuit
SU1119120A2 (en) Reactive power compensator
GB1480899A (en) Phase shifting apparatus
RU2249896C2 (en) Single-phase instant-power passive component corrector
SU505101A1 (en) Direct Coupled Frequency Converter
SU587579A1 (en) Series self-sufficient inverter
SU752696A1 (en) Self-contained series inverter
JPH01164273A (en) Rectifier
SU90526A1 (en) Converter
SU250283A1 (en) WAY OF CONVERSION OF FREQUENCY
SU652669A1 (en) Thyristorized series inverter
SU980230A1 (en) Pulsed dc voltage converter
SU600678A1 (en) Current converter
SU1179499A1 (en) Single-phase reversible converter with artificial switching
SU769685A2 (en) Ac voltage regulator
SU1040578A1 (en) Self-excited voltage inverter
RU68807U1 (en) AGREED FREQUENCY CONVERTER WITH INDIRECTLY EXPRESSED DC LINK AND RESONANT COMMUNICATION
SU797028A1 (en) Series self-sustained inverter
SU312353A1 (en) SINGLE PHASE STATIC CONVERTER