SU714596A2 - Преобразовательное устройство - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к силовой преобразовательной технике - статкчес- КИМ преобразовател м частоты со звеном посто нного тока, предназначенным дл  питани  различных потребителей электрической энергии, а также дл  компенсировани  реактивной мощности сети переменного тока. По основному авт. св. № 650182 известно преобразовательное устройство (ПУ) дл  питани  электрических машин переменного тока, выполненное на основе инверторов напр жени , в котором ИНДЕВВ дуальные коммутирующие вентили использу ,ютс  и как вентили реактивного тока Дл  этого они соединены в анодную и группы и включены между внешними выводами ПУ и групповыми коммутирующим вентил ми. Дл  улучшени  формы кривр1й:. выходного напр жени  общие точки этих групп вентилей вспомогательными вентил ми дополнительно подключены к отйо ду от средней точки источника питани  : ( ИП). При этом число коммутаций ПУ удваиваетс . Недостатком этого ПУ  вл етс  то, что с увеличением числа вентилей и чис-, ла коммутаций подавление высших гармонических идет в нем недостаточно эффективно - до нул  снижаетс  лишь одна из высших гармонических. Целью изобретени   вл етс  более эффективное подавление высших гармонических в кривой выходного напражёни  И 1 ИЛИ регулировани  его величины . Эта цель достигаетс  тем, что групповые вентили соединены с двум , или несколькими промежуточными отводами ис- точника питани  при делител  напр жени  в звене посто нного тока. На фиг, 1, 2 приведены примеры выполнени  схем трехфазного ПУ; на фиг. 3, 4 - приведены потенциальные диаграммы и линейных напр жений на выходе ПУ, на фиг. 5 - узел I фиг. 3.

Схема содержит 1(;3 - основные вон- нли, 7-12 - групповые KONMyTupyioие вентили 13, 14 - обратные диоь 15-20 - индивидуальные коммутт(уюшие вентили; 21-22 - источники оммутирующего напр жени  {конденсаторы ); 23-26, 27, 28 - вспомогательные вентили; 29-30 - вспомогательные дроссели, 31 - источник питани  (при использовании Г1У в качестве компенса- тора реактивной мощности может быть

включен (фоссель или конденсатор)j

32 - нагрузку, 33-35 - потенциальные . диаграммы внешних выводов ПУ по отношению к средней точке ИП; 36- кривые линейного напр жени , В качестве источников коммутирующего напр жени  (ИКН) могут быть использованы колебательные цепи, конденсаторы или какие-либо другие устройства, способные подавать знакопеременное напр жение к точкам 37-38, 37-39. В качестве основных вентиле и и групповых коммутирующих вентилей могут быть применены полностью управл емые вентили, например транзисторы. В этом случае конденсаторы 21 и 22 не нужны.

Пусть нагрузка симметрична  с отстающим CosV - и в системе установилс  стационарный периодический процесс. Пусть в качестве ЖН используютс  конденсаторы 21, 22 и к исходному моменту tg (фиг. 2) ток провод т вентили I, 2, 20, 24 и конденсатор 21 зар жен

так что положительна его права , обкладка . В момент to-подаютс  оптираюшие импульсы на вентили 7, 15, 9. Вентиль 1 запираетс .

Дл  стабилизации времени перезар дки конденсатора независимо от величины нагрузки онновременно или с небольшим запаздыванием по отношению к импульсу вентил  15 подаетс  отпирающий импульс на противофазный ему вентиль 18. Благодар  этому помимо тока нагрузки конденсатор перезар жаетс  током колебательного контура 21-9-29-15-18-30-14-7-21 .- Конденсатор может быть перезар жен до напр жен}и определ емого,потенциалом точки 4О, точки 41 или до напр жени  ИП. Выбор того или иного уровн  напр жени  перезар да оппедел етс  конкретными услови ми .

Дл  простоты будем считать, что при каждой коммутации целесообразно перезар жать до полного напр жени  ИП при мпнимлльном времени перезар да. При этих услови х врем  перезар да наперед

известно. В момент сжончани  перезар да конденсатора 1ор подаетс  отпирающий импульс на вентиль 10. Вентиль 24 сразу же запираетс , а его ток с этого момента протекает по цепи 10-9-15. Спуст  врем  восстановлени  вентильной прочности вентил  24 в момент t о nona-i етс  отпирающий импульс на вентиль 23. Вентиль 9 запираетс . Конденсатор 22 перезар жаетс  по цепи 11-22-9 „29-15-18-30-10. Положительной становитс  его права  обкладка. Напр жение на конденсаторе становитс  равно напр жению ИП. Вентиль 12 запираетс , а диод 14 отпираетс . С этого момента ток фазы 43 попадает в фазу 42 по цепи 20-30-14-23-15 и может быть подан дежурный отпирающий импульс на вентиль 3. Он начнет проводить ток с момента, когда ток предыдущей полуволны фазы 43 спадет до нул . До момента tj ток провод т вентили 2, 3, 23, ; 15. В момент ijj подаетс  отпирающий

импульс на вентили 15, 9, 11, и вентиль 23 запираетс . После перезар да конденсатора 22 (теперь положительна лева  обкладка) в момент t f 2 подаетс  отпирающий импульс на вентиль 25 и он начинает проводить ток фазы 42. Теперь ток провод т вентили 2, 3, 15, 25. В момент 21 отпирают вентили 8, 10, 16, 19, и вентиль 2 запираетс . Конденсатор перезар жаетс  и положительной становитс  его права  обкладка. К моменту окончани  перезар да t 2 подаетс  отпирающий импульс на рентиль 9, и поскольку потенциал точки 41 ниже по .. тещхиала точки 37, вентиль 25 запираетс . Ток фазы 42 замыкаетс  по цепи 16-1О-9-29-15, а фазы 44 - частично по цепи 16-30-10-9-29-17, а частично по цепи 16-30-14-3. Спуст  врем  восстаноЕшени  вентильной прочности вентил  25 в момент t 2.3 подаетс  отпйрающий импульс на вентиль 26. Вентиль 1О запираетс  по цепи 10-26. Конденсатор 22 перезар жаетс  по цепи 9-29-19-16-30-14-11 . Снова положительной становитс  его лева  обкладка. Ток фа- зы 42 протекает навстречу ИП по цепи 16-30-14-13- 9-15. На вентиль подаетс  отпирающий импульс, и он начинает работать в. .дежурном режиме. Дальнейша  работа ПУ идет аналогично. Конденсаторы 2i и 22, как и конденсаторы прототипа работают с трехкрат- ной частотой. Схема может работать и с одним конденсатором, но в этом случае его частота должна быть увеличегга. .,5; 7 При наличии у ИП отвода от С5тедкей точкй шсло коммутирукйцих вентилей может быт уменьшено путем исключени  иа схемы вентилей 7, 8, 11, 12 и подключени  точек 38 и 39 к точке 45 (фш% 2) напр жбнне перезар да конденсаторов при этом рнизитс . Дл  его увелшени  до прежней или величины целесообразно диоды 13, 14 заменить на тиристоры , поскольку  апр женйе перезар  та конденсатора должно быть больше половины напр жени  ИП. Одновременно .права  обкладка одного из конденсаторов 21 и 22 должна &лть отключена от точки 37 и отдельными вентил ми подключе на к общим точкам вентилей 15-20, Такое подключение конденсаторов к отводу ИП позвол ет уменьшить число тиристоров в схеме на два. Если юпр жение симметричных отводов точек 40н 41 ( U4o-4l выбрано таким, «s 0,465, где Е - напр жение ИП, то в кривой напр жени  отсутствуют ближайшие п та  и седьма  гармоники. Относи- тельное содержание последующих гармо нйк (11-й, , 17-й, , 2..) обратно пропфционально их номеру. Еще большее приближение формы кривой выходного Напр женн  к синусоидальной может быть при увелкче НИИ числа отводов ИП ийй дёнйтеп  напр жени  на его выхода, Напрнмере схен ма фиг. 2 при трех отводах и без увеличени  числа йентилей (по сравненшо с фиг, 1) поз&ол ет помимо Б-Й и 7-й снизить более, чем в 1О раз еще 18-Ю и 19-JO гармоники. Содержание 11-й и гармо вк при этом почти не ме- н етс , число коммутаций за период у;- также сохранено (12). Пусть, как и в предьцщгщем случае, 21 и 22 конденсаторы и характер нагруэ ки тот же. Пусть в рассматриваемый момент времени ток провод т вентйли 1, 2, 28, 20 и плюсовой зар д на правых обкладках обоих конденсаторов, В момент to (фиг. 4) подаютс  отпйрак г щие импульсы на вентили 7f 15, 9, Ю (последний целесообразно включать с небольшой задержкой). Вентиль 1 qpa«зу же запираетс , а конденсатор 21 пернйзар жаетс  током, фазы 42 нагрузки . При снижении потенциала точки до величины Т Е/2 вентиль 28 aatij раетс , а ток фазы 43 с этого момен- . та замыкаетс  по цепи вентилей 2О, ip, 9, 15. Перезар д конденсаторов 6 заканчиваетс  при напр жении на нем, равном напр жению ИП. К этому моменту подаетс  отпирающийимпульс на вен тиль 23, и он начинает проводить ток фазы 42, В момент t i подаетс  отпи-раюший импульс на вентиль 11 и вентили 10 и 23 запираютс . Ток фазы 43, протекающий под действием энергии ее магнитного пол , замыкаетс  через диод 14 и цепь 22, С этого момента может быть подан отпирающий импульс на вентиль 3, который начнет проводить ток сразу же, как ток предыдущей полуволны фазы 43 спадает до нул . Конденсатор 22 перезар жаетс ,и как только его.: напр жение становитс  равным напр жению ИП запираетс  вентиль 9. На вентиль 27 подаетс  отпирающий импульс, и вентиль начинает проводить ток фазы 42. Теперь положительны левые обкладки обоих конденсаторов. Ток провод т вентили 2, 3, 15, 27. В момент t 2 подачей отпираюпшх импульсов отпираютс  вентили 8, 16, 9 Вентиль 2 сразу же запираетс . Конденсатор 21 перезар жаетс  током фазы 44 и как то ько потенциал точки 37 повыситс  до величины, превышающей Е/2 запираетс  вентиль 27,.Ток фазы 42 замыкаетс  по цепи фазы 44 и вентилей 16, 10, 9, 15. Дальнейша  работа ПУ происходит аналогично. При рассмотренном алгоритме управлени  интервалы времени включени  вентилей 23 и 24, как и вентилей 25 и 26 совпадают, В эти же отрезки бремени включены вентильные цепочки 9, 10, поэтоКГу в данном случае наличие вентилей 24 и 25 не об зательно и они могут быть исключены. В этом случае число вентилей в обоих вариантах ПУ одинаково и древышает число вентилей прототипа всего на два вентил . Если в прототипе дл  подавлени  до нул  одной , только 5-и гармоники пришлось ввести в схему четыре дополнительных вентил  то в данном ПУ, введ  шесть дополнительных вентилей, удалось снизить почти до нул  одновременно еще 7-ю, .17-ю и 19-ю гармоники. Благодар  что в предложенных 1У коммутирующие конденсаторы за один перезар д запирают и основной, и вспомогательный вентили, удалось при существенно лучшей по сравнейшб С прототипом форме кривой напр жени  сохранить те же 12 коммутаций за период. -Следовательно 7-7 использование оОорудовани  заесь более высокоб. П)И иомеиенин ггродолжительнсх;тн вре мени .включени  основных и вспомогатель ных венитло и можно регулировать величину испектр кривой выходного напр жени , чем в определенной мере можно стабилизировать величину напр жени  при асимметрии нагрузки. В этом случае нужны все вспомогательные вентили указанные на фиг, 1, 2. При нагрузке с Сое У 0.87 дл  схемы фиг. 1 и Cosf 0.71 дл  схемы фиг. 2 и при отсутствии требовани  по рекуперации энергии нагрузки в сеть посто нного тока с сохранением знака ее напр жени  диоды 13 и 14 могут быт исключены. При низком или мен ющемс  О8 напр жении ИИ коммутирук.шмо копдонсаторы целесообразно 1юдзар жатй от отдельного или использовать дл  этой же цели реактивный ток нагрузки. ормула изобретен и Преобразовательное устройство по авт. св. № 650182, отличающеес  тем, что, с целью более эффективного подавлени  высших гармонических в кривой выходного напр жени  И/ИЛИ регулировани  его величины, оно снабжено дополнительными групповыми вентил ми, соединенными с выводами дл  подключени  промежуточных отводов в зоне посто нного тока.

.$714596 io i,iz 3

4

/

.,,

rnц pj

7

фиг 3

H

Г

I hH-l34

Г

Фиг.

tei

фиг.5

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Преобразовательное устройство по 10 авт. св. N° 650182, отличающееся тем, что, с целью более эффективного подавления высших гармонических в кривой выходного напряжения И/ИЛ И регулирования его величины, оно 15 снабжено дополнительными групповыми .вентилями, соединенными с выводами для подключения промежуточных отводов в зоне постоянного тока.

   7Ί4596

   • 1 .. 1 1 -ι Η Л—г «ммв Ч г Г 1 , - V-/ ! 1 Ч—

   Фит Ц

   I фиг. S