SU780115A1 - Преобразователь трехфазного тока в однофазный - Google Patents

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам статических преобразователей частоты, и может быть использовано для преобразования трехфазного тока промышленной частоты в однофазный ток, имеющий другую или ту же частоту и форму.

В частности, оно может быть' попользовано для создания мощных преобразователей трехфазного тока промышленной частоты в однофазный синусоидальный и несинусоидальный ток более низкой и более высокой частоты и мощности в десятки мегаватт При работе в полосе частот от единиц до сотен герц.

Существуют способы и устройства преобразования трехфазного тока в однофазный ГЦ, > при этом выходноё напряжение формируют, суммируя напряжения, снимаемые с инверторов напряжения, для предотвращения пульсаций мощности, отбираемой от сети используют либо большие емкости в фильтрах выпрямителя, либо перестраиваемые резонансные фильтры. Это приводит к удорожанию установки, увеличению ее веса и габаритов и ' снижению надежности. 30

Наиболее близким является преобра зователь трехфазного тока в однофазный £3j, содержащий связанные через дроссель со входными выводами инвер5 торные ячейки, выходные выводы которых связаны с цепью нагрузки.

Недостатком известного преобразо вателя являются невысокие энергетические показатели.

Ί0 Целью изобретения является повышение энергетических показателей. Для достижения поставленной цели, преобразователь снабжен выходными (трансформаторами, каждая из первич15 ных обмоток которых подключены, к выводам переменного тока соответству гацей ячейки, а вторичные обмотки соединены параллельно между собой и подключены к цепи нагрузки, причем 20 инверторные ячейки выполнены на вентилях с полной и неполной управляемостью, -соединены последовательно между собой и крайние из них подключены к общему выпрямителю.

Кроме того, инверторные ячейки могут быть выполнены в виде моста, в анодную группу которого включены вентили с полной управляемостью, а В катодную вентили с неполной уп3 равляёмостью) в виде моста на вентилях с неполной управляемостью, выводы постоянного тока которого эашу'нтированы вентилем с полной управляемостью} по нулевой схеме на вентилях с неполной управляемостью, причем выводы постоянного тока зашУнТированы вентилем с полной управляемостью.

На ф^г. 1 представлена схема устройства) на фиг. 2-диаграммы, по'ясняющие его работу) на фиг. 3 и

- схемы преобразователя с различно выполненными ячейками.

Устройство содержит инверторные мосты 1-1 до 1-п, выпрямитель 2, дроссель 3, нагрузка 4 преобразователя 2-1-,‘ 3-1-1. 2-п-;3-п вентили с полной управляемостью (ПУВ) инверторных мостов) 4-1) 5-1} 4-п, 5-п, вентили инверторных мостов, имеющие неполную управляемость ( ПУВ); 5-1-б-п трансформаторы.

Полностью управляемые вентили (ПУВ) могут представлять собой одну' из известных схем, собранную на вентилях с неполной управляемостью или выполняться по типу мощных элек· тронно.-лучевых вентилей (ЭЛВ)

Нафиг. 2 представлены кривые, поясняющие работу схемы, по фигД, для случая формирования синусоидального тока путем ее аппроксимации трехступенчатой функцией при коэффициенте трансформации согласующих трансформаторов, равном единице. В промежутке времени 0 напряжение на выходе всех инверторных мостов равно нулю, так как открыты и проводят ток вентили 3-1’, 5-1) 3-п, 5-п, и, следовательно, напряжение на нагрузке также отсутствует.

В момент ц подается отпирающий импульс на ПУВ-2-1 (импульс показан ~ над осью Oj) и сразу же после него, практически одновременно, запирающий импульс на ПУВ-3-1, ПУВ-3-.1 прекращает проводить ток, который переходит на ПУВ-2-1 и начинает обтекать инверторную обмотку первого трансформатора поцепи этого вентиля и открытого вентиля 5-1. В нагрузке появляется .ступень тока , равная току выпрямителя. В дальнейшем аналогйчныё процессы происходят с вентилями второго и третьего инверторных мостов, в результате которых в момент по нагрузке начинает протекать тройной выпрямленный ток, а напряжение на ней достигает утроенного значения напряжения первой ступени.

В момент ц отпирается вентиль

4-3 И выводится из работы инвертор 3, так как ток с вентиля 5-3 переходит на вентиль 4-3.

Путем отпирания вентилей 4-2 и 4-1 выводятся из работы инверторные мосты 2 и 1, в результате чего в момент ток в нагрузке становится, равным нулю.

В следующий период происходят аналогичные описанным операции, но в работе участвуют вентили противоположных плеч, обеспечивающие обратное направление тока в обмотках трансформатора.

На оси 0^ изображена кривая питающего напряжения ц, на зажимах всех инверторов, переменная составляющая которого приложена к дросселю, а постоянная составляющая по величине равна напряжению выпрямителя. '

Как следует из описанного принципа работы схемы вентили 4 и 3 всех инверторов могут быть не полностью управляемыми, так как после выключения к ним прикладывается отрицательное анодное напряжение (кривые U₅^ и на осях 0_ь0₇).

Индуктивность дросселя выбирается, настолько большой, что обеспечивает ничтожную пульсацию тока выпрямителя, и следовательно, ничтожную пульсацию мощности, потребляемой из сети'•переменного тока.

На фиг. 3 изображена схема, в ко-т торой параллельно -каждому инверторному мосту с вентилями с неполной управляемостью включен шунтирующий ПУВ. Принцип действия этой схемы аналогичен описанному выше и не требует пояснений. Эта схема позволяет дополнительно уменьшить количества элементов преобразователя и облегчить режим токовой нагрузки ПУВ инверторов, в ряде случаев сочетания параметров используемых вентилей и формы кривой выходного напряжения.

На фиг. 4 изображена схема преобразователя ; в которой используются инверторы, выполненные по нулевой схеме, Параллельно входным выводам инверторов включены шунтирующие ПУВ.

Последняя £:хема имеет преимущества перёд двумя первыми в случае, когда рабочее напряжение вентилей с неполной управляемостью превышает в два раза напряжение питания схемы.

Claims (4)

1. равл ёмостью; в виде моста на вентил х с неполной управл емостью, выводы посто нного тока которого эа шунтйрованы вентилем с полной управ лйеМостью} по нулевой схемена вентил х с неполной управл емостью, пр чем выводы посто нного тока заи аТированы вентилем с полной управл емостью . На . 1 представлена схема уст ройства; на фиг. 2-диаграммы, по сн ющие его работу} на фиг, 3 и 4 - схемы преобразовател  с различно выполненными  чейками. Устройство содержит инверторные мосты 1-1 до 1-п, .выпр митель 2, дроссель 3, нагрузка 4 преобразовател  2-1- 3-1-1. 2-п-}3-п вентили с полной управл емостью (ПУВ) инверторных мостов, 4-1; 5-1 4-п, 5-п, вентили инверторных мостов, имеющие неполную управл емость ( ПУВ 5-1-б-п трансформаторы. Полностью управл емые вентили (ПУВ) могут представл ть собой одну из известных схем, собранную на вентил х с неполной управл емостью или выполн тьс  По типу мощных элек тронно-лучевых вентилей (ЭЛВ) На фиг. 2 представлены кривые, по сн ющие работу схемы, по фиг.Т., дл  случа  формировани  синусоидаль ного тока путем ее аппроксимации трехступенчатой функцией при коэффи циенте трансформации согласующих трансформаторов, равном единице. В промежутке времени О t напр жение на выходе всех инверторных мостов равно нулю, так как открыты и провод т ток вентили 3-1, 5-1, З-п 5-п, и, следовательно, напр жение на нагрузке также отсутствует. В момент t подаетс  отпирающий импульс на ПУВ-2-1 (импульс показан над осью Oj) иcpai3y же йослё него практически одновременно, запирающий йм пульс на ПУВ-3-1V ПУВ-3 -.1 пре кращает проводить ток, который переходит на пув-2-1 и начинает обтекать ин в ерторную дбм6тку первог6 трансфОрмат ора пб цепи этого вентил и открытого вентил  5-1. В нагрузке по вл етс  .ступень тока , равна  току выпр мител . В дальнейщем аналбгйчныё процессы птроисход т с вентил ми второго и третьего инверторнйХмостов в результате которых в момент tQ по нагрузке начинает протекать тройной выпр мленный ток, а напр жение U а ней Достигает утро енного значени  напр жени  первой ступени. В момент t, отпираетс  вентиль 4-3 и выводитс  из работы инвертор 3/ так как ток с вентил  5-3 перех дит на вентиль 4-3. Путем отпирани  вентилей 4-2 и 4-1 вывод тс  из работы инверторные мосты 2 и 1, в результате чего в момент t ток в нагрузке становитс , равным нулю. В следующий период происход т аналогичные описанным операции, но в работе участвуют вентили противоположных плеч, о.беспечивающие обратное направление тока в обмотках трансформатора.: На оси 0 изображен а крива  питающего напр жени  ц, на зажимах всех инверторов, переменна  составл юща  которого приложена к дросселю, а посто нна  составл юща  по величине равна напр жению выпр мител . Как следует из описанного прин1 ипа работы схемы вентили 4 и 3 всех инверторов могут быть не полностью управл емыми, так как после выключени  к ним прикладываетс  отрицательное анодное напр жение (кривые Ug и Uj.., на ос х OJ,OY). Индуктивность дроссел  выбираетс , настолько большой, что обеспечивает ничтожную пульсацию тока выпр мител , и следовательно, ничтожную пульсацию мощности, потребл емой из ceти пepeмeннoгo тока. На фиг. 3 изображена схема, в ко-t торой параллельно -каждому инвертор ному мосту с вентил ми с неполной управл емостью включен шунтирующий ПУВ. Принцип действи  этой схемы аналогичен описанному выше и не требует по снений. Эта схема позвол ет дополнительно уменьшить -количества элементов преобразовател  и облегчить режим токовой нагрузки ПУВ инверторов , в р де случаев сочетани  -параметров используемых вентилей и формы кривой выходного напр жени . На фиг. 4 изображена схема преобразовател / в которой используютс  инверторы, выполненные по нулевой схеме, Параллельно входным выводам инверторов включены шунтирукадие ПУВ. Последн   Ьхема имеет преимущества двум  первыми в случае, когда рабочее напр жение вентилей с неполной управл емостью превышает в два раза напр жение питани  схемы. Формула изобретени  1. Преобразователь трехфазного тока в однофазный, содержащий св заннйё через дроссель со входными вывоДа1ми инверторные  чейки, выходные выводы которых св заны с цепью нагрузки , от л и ч а ю щ и и с   тей, что/ с целью повышени  энергетических показателей, он снабжен выходными трансформаторами, кажда  из первичных обмоток которых подключены R выводам переменного тока соответствующей  чейки, а вторичные обмотки соединены параллельно между собой и подключены к цепи нагрузки, причем инверторные  чейки выполнены

   на вентил х с полной и с неполной управл емостью, соединены поЬледоаательно между собой и крайние из них подключены к общему выпр мителю.
2. 2.Преобразователь по п. 1, отличающийс  тем, что инвертбрные  чейки выполнены в виде моста, в анодную группу которого включены вентили с полной управл емостью , а в катодную вентили с неполной управл емостью.
3. 3.Преобразователь по п. 1, отличающийс  тем, что инверторные  чейки выполнены в виде моста на вентил х с неполной управл емостью , выводы посто нного тока которого зашунтированы вентилем с полной управл емостью.
4. 4. Преобраэоватепь по п. 1, отличающийс  тем, что инверторные  чейки выполнены по нулевой схеме на вентил х с неполной управл емостью , причем выводы посто нного тока зашунтированы вентилемс полной управл емостью.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1.Лекоргийе - Управл емые элё стрические вентили и их применение. М., Энерги , 1971, с. 399.

   2.Авторское свидетельство СССР 414693, кл. Н 02 М 7/48, 1974.

   3.Авторское свидетельство СССР по за вке 1849571/07,

   кл. Н 02 Р 13/30, 1972.

   I

   IH.VH

   ,И1

   t,.

   /

   / s

   / vl

   г ..

   1

   t

   N