SU817919A1 - Transformer-thyristor direct frequency converter - Google Patents
Transformer-thyristor direct frequency converter Download PDFInfo
- Publication number
- SU817919A1 SU817919A1 SU772462358A SU2462358A SU817919A1 SU 817919 A1 SU817919 A1 SU 817919A1 SU 772462358 A SU772462358 A SU 772462358A SU 2462358 A SU2462358 A SU 2462358A SU 817919 A1 SU817919 A1 SU 817919A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- thyristor
- capacitor
- thyristors
- windings
- transformer
- Prior art date
Links
Landscapes
- Rectifiers (AREA)
- Ac-Ac Conversion (AREA)
Description
Изобретение относитс к силовой преобразовательной технике, а именно к классу непосредственных преобразователей частоты, и может быть использовано дл питани частотно управл емых электроприводов переменного тока, при построении автономных энергоустановок с переменной скоростью вращени привода генератора дл получени стабильной частоты, а Ьакже дл питани различных электромагнитных устройств, работающих на принципе бегущего пол , например дл питани линейных двигателей или установок электромагнитного перемешива-ни жидких металлов.The invention relates to a power converter technology, namely, to a class of direct frequency converters, and can be used to power frequency controlled AC drives, when building stand-alone power plants with variable speed drive generator to obtain a stable frequency, and also to power various electromagnetic devices. working on the principle of a running floor, for example for powering linear motors or electromagnetic stirring installations x metals.
Известны непосредственные преобразователи частоты, выполненные по нулевой или мостовой схемам l.Known direct frequency converters, made by zero or bridge circuit l.
Однако силова часть их сравнительно сложна, так как содержит большое число управл емых ключевых элементов . Кроме того,- учитыва , чтб преобразователь в силу своего принципа работы обеспечивает выходное напр жение по основной гармонике меньше , чем выходное напр жение в подавл ющем , числе случаев, требуетс уста .новка на входе преобразовател согласующего трансформатора. Дл тех слунаев , где применение согласующего трансформатора неизбежно, целе;сообразно использовать его не только с целью-согласовани , но также и дл других целей, например дл упрощени силовой части самого преобразова- тел .However, the strength part of them is relatively complex, since it contains a large number of controlled key elements. In addition, taking into account that, by virtue of its principle of operation, the converter provides the output voltage at the fundamental harmonic less than the output voltage in an overwhelming number of cases, installation of the input transformer of the matching transformer is required. For those slunai where the use of a matching transformer is unavoidable, it is worthwhile to use it appropriately not only for the purpose of matching, but also for other purposes, for example, to simplify the power part of the converter itself.
Известны также непосредственные преобразователи частоты, дл которых Direct frequency converters are also known, for which
0 характерным вл етс наличие согласующего трансформатора с несколькими комплектами вторичных трехфазных обмоток , нагруженных на трехфазные вентильные мости, на выходах по пос5 то нному току которых установлены .полностью управл емые ключевые эле- . менты. При выполнении ключевых элементов преобразовател в виде тиристоров дл их запирани (так как они сто т в 0 is characteristic of the presence of a matching transformer with several sets of secondary three-phase windings loaded on three-phase valve bridges, at the outputs of the direct current which is installed. Fully controlled key elements. cops. When key elements of a thyristor converter are executed for locking them (since they cost
0 цепи посто нного тока) используют блоки принудительной коммутации. При этом, как правило, последовательно с тиристорами включают обмотки дроссел , вл ющиес составной частью бло5 ка коммутации, а остальна часть блока коммутации может быть .выполнена в различных модификаци х PI, Г3,).0 dc circuits) use forced switching units. In this case, as a rule, the windings of the throttles, which are an integral part of the switching unit, are included in series with the thyristors, and the rest of the switching unit can be made in various modifications of PI, G3,).
Наиболее близким к предлагаемому . вл етс преобразователь, содержащий трехфазный трансформатор с первичной обмоткой, подключаемой к трехфазной питающей сети, комплекты вторичных трехфазных обмоток , соединенных iB звезду и подключенных ко входам трехфазных вентильных мостов, причем выходы каждого из этих мостов нагружены на ключевые элементы в виде |последовательно соединенных обмотки дроссел и тиристора, а нулевые точки комплектов вторичных обмоток трансформатора образуют выходные выводы преобразовател . Блок коммутации этого преобразовател содержит распределительные и разделительные вентили , соедин ющие аноды и катоды основных тиристоров с выходными выводами однофазного тиристорного моста, в. диагонали переменного тока которого установлен коммутирующий конденсатор , а также цепочки из последовательно включенных перезар дных вентил и обмотки дроссел , подключенные параллельно упом нутым ключевым элементом fsj.Closest to the proposed. is a converter containing a three-phase transformer with a primary winding connected to a three-phase mains supply, sets of secondary three-phase windings connected by an iB star and connected to the inputs of three-phase valve bridges, and the outputs of each of these bridges are loaded on key elements in the form of serially connected windings and thyristor, and the zero points of the sets of secondary windings of the transformer form the output terminals of the converter. The switching unit of this converter contains distribution and separation valves connecting the anodes and cathodes of the main thyristors with the output terminals of a single-phase thyristor bridge, c. the ac diagonal of which is installed is a switching capacitor, as well as chains of series-connected recharge valves and windings of the throttle connected in parallel with the key element fsj.
К недостаткам известного преобразовател относ тс сравнительна сложность силовой части, состо ща , в частности, в том, что число комплектов выходных обмоток достаточно велико и равно (под подразумеваетс число входных фаз, участвующих вформировании выходного напр жени ) а пониженный КПД или ухудшенные массогабаритные показатели из-за несовершенства блоков коммутации.The disadvantages of the known converter include the comparative complexity of the power part, in particular, the fact that the number of sets of output windings is sufficiently large and equal (by the number of input phases involved in the formation of the output voltage) and reduced efficiency or degraded weight and size indicators from - due to imperfection of switching units.
Цель изобретени - упрощение преобразовател и улучшение его КПД.The purpose of the invention is to simplify the converter and improve its efficiency.
Поставленна цель достигаетс тем, что в преобразователи частоты, содержащем т-фазный трансформатор, первична обмотка которого подключена к т-фазной питаквдей сети, а комплекты вторичных т-фазных обмоток, соединенных в звезду, подключены ко входам т-фазных вентильных мостов, причем выходы каждого из этих мостов нагружены на управл е1.ме ключевые элементы, один из трех выходных выводов каждого из т-фазных вентильных мостов образован точкой объединени одного из входных выводов, .а остальные входы этих мостов подключены к разноименным концам вторичных т-фазных обмоток трансформатора. Кроме того, при выполнении каждого из упрарл емых ключевых элементов в виде последовательно соединенных обмотки коммутирук цего дроссел и основного тиристора с блоком принудительной коммутации, содержащим коммутирующий конденсатор, а также управл емые распределительные вентили, разделительные вентили и цепочку из последовательно включенных перезар дных обмотки дроссел индуктивности и вентил , разделительные вентили выполнены управл емыми, обкладками коммутирующего конденсатор- подключены к силовым вьЛодам основных тиристоровThe goal is achieved by the fact that frequency converters containing a t-phase transformer, the primary winding of which is connected to the t-phase power supply network, and sets of secondary t-phase windings connected in a star, are connected to the inputs of the t-phase valve bridges, and the outputs each of these bridges is loaded on the control key 1.me, one of the three output pins of each of the t-phase gate bridges is formed by the integration point of one of the input pins, and the remaining inputs of these bridges are connected to the opposite ontsam secondary t-phase windings of the transformer. In addition, when performing each of the controlled key elements in the form of serially connected windings of the commutator circuit and the main thyristor with a forced switching unit containing a switching capacitor, as well as controlled distribution valves, isolating valves, and a chain of successively connected recharge windings and valve, dividing valves are made controlled, the plates of the switching capacitor are connected to the main power lines Hur
через распределительные и разделительные , управл емые вентили, причем с каждой из обкладок конденсатора свзаны катоды одной половины и аноды другой половины основных тиристоров.through distribution and separation, controlled valves, with each of the capacitor plates connected to the cathodes of one half and the anodes of the other half of the main thyristors.
На фиг. 1 представлена принци- . пиальна электрическа схема предлагаемого преобразовател Дл случа % 6; на фиг. 2 - то же, блока ком дутации/ на фиг. 3.- модификаци блока коммутации дл случа регул.ируемого по напр жению преобразовател , на фиг. 4 - схема замещени преобразовател на одном из коммутационных интервсзлов , по сн юща принцип формировани выходного напр жени ; на фиг. 5 - временные диаграммы, по сн ющие работу преобразовател .FIG. 1 shows the principle. Pial electric circuit of the proposed converter For case% 6; in fig. 2 - the same, block clocking / in FIG. 3.- modification of the switching unit for the case of a voltage-controlled converter; FIG. 4 is a circuit for replacing a converter in one of the switching intervals, explaining the principle of forming the output voltage; in fig. 5 - timing diagrams that show the operation of the converter.
Трансформаторно-тиристорный непосредственный преобразователь частоты содержит т-фазный трансформатор 1 с первичной обмоткой 2 и со втричными обмотками 3-14, диодные мост 15-20 с управл еьфлми ключевыми элементами 21-26. При мощност х до единиц кВА В: насто щее врем в качестве ключевых элементов целесообразно использовать транзисторы, а при больших мощност х -тиристоры с блоками коммутации.The thyristor transformer direct frequency converter contains a t-phase transformer 1 with primary winding 2 and with secondary windings 3-14, a diode bridge 15-20 with control of key elements 21-26. At powers up to units of kVA B: nowadays it is advisable to use transistors as key elements, and at high powers, thyristors with switching blocks.
В преобразователе (фиг. 1 а) каждый ключевой элемент 51-26 выполнен в виде последовательно соединенных основных тиристоров, например, 27 и 28 и обмоток.29 и 30 коммутирующего дроссел 31, причем все основные обмотки хорошо магнитосв заны между собой за счет соответствующей их намотки и расположени на общем магНитопроводе . Помимо основных обмоток дроссел индуктивности в устройство коммутации входит также блок 32 конденсатора , включающий в себ , в частности , конденсаторы 33 и 34 (дл In the converter (Fig. 1a), each key element 51-26 is made in the form of serially connected main thyristors, for example, 27 and 28 and windings 29 and 30 switching throttle 31, all of which main windings are well magnetized to each other due to their corresponding winding and positioning on a common magnitopipe. In addition to the main windings of the inductance throttles, the switching device also includes a capacitor unit 32, including, in particular, capacitors 33 and 34 (for
упрощени изложени , основные обмоТки дроссел и тиристоры, а также коммутирующие конденсаторы обозначены выборочно в минимальном их числе, необходимом лишь дл по снени работы преобразовател ). .simplification of the presentation, the main windings of the throttles and the thyristors, as well as the switching capacitors are indicated selectively in the minimum number necessary for explaining the operation of the converter). .
Нар ду со своей простотой (отсутствие дополнительных вентилей), первый вариант блока коммутации (фиг.1а) имеет ухудшенные массогабаритные показатели из-за большого числа коммутирукщих конденсаторов. Этих недостатков лишен второй вариант блока коммутации , (фиг. 1 б). Он содержит распределительные тиристоры 35 - 40, разделительные вентили 41-46 и лишь один коммутируквдий конденсатор 47 в диагонали переменного тока однофазного моста на тиристорах 48-51, причем выход этого моста зашунтирован цепочкой из тиристора 52 и обмотки 53 дроссел , предназначенной дл форсированного перезар да конденсатора 47.Along with its simplicity (the absence of additional valves), the first version of the switching unit (Fig. 1a) has degraded weight and size indicators due to the large number of switching capacitors. These shortcomings are devoid of the second version of the switching unit, (Fig. 1 b). It contains distribution thyristors 35-40, separation valves 41-46 and only one commutator capacitor 47 in the diagonal of an alternating current of a single-phase bridge on thyristors 48-51, and the output of this bridge is bridged by a chain of thyristor 52 and winding 53 of the drossel, intended for forced reset, and the capacitor 47.
Недостатком этого блока вл етс несколько заниженный КПД из-за увеличенного числа последовательно включенных в контурах коммутации вентилей .The disadvantage of this unit is a slightly underestimated efficiency due to the increased number of valves connected in series in the switching circuits.
Исключающим и этот недостаток,в известной мере, вл етс блок kOMмутации , представленный на фиг. 2. Он соденжит распределительные тиристоры 35 - 40, но разделительные вентили 41-46 выполнены управл емыми/ а коммутируквдий конденсатор 47 подключен непосредственно между точками соединени распределительных и разделитвл1зНых тиристоров и зашунтирован двум перезар дными цепочками из последовательно соединенных обмоток 54 и 55 дросселей и тиристоров 56 и 57. По сравнению со вторым вариантом этот блок коммутации содержит несколько большее число тиристоров, однако благодар такой структуре его построени общее число вентилей в нем меньше, а КПД выше из-за меньшего вдвое числа последовательно соединенных вентилей в контурах коммутации . В обоих вариантах Дво втором и третьем)бло.ка коммутации обмотки 53, 54 и 55 дросселей перезар дных цепочек магнитосв заны с основными обмотками дроссел 31, причем числа витков этих неразр дных обмоток 53, 54 и 55 выбирают больше числ витков основных обмоток дроссел 31. Это позвол ет ограничить накопление энергии в коммутирующем конденсаторе 47 и избежать увеличени установленной мощности элементов преобразовател .An exception to this disadvantage is, to a certain extent, the kOMmutation unit represented in FIG. 2. It contains distribution thyristors 35-40, but the isolation valves 41-46 are controllable switch capacitor 47 connected directly between the connection points of distribution and separation thyristors and shunted by two recharge chains from series-connected windings 54 and 55 chokes and thyristors 56 and 57. Compared with the second option, this switching unit contains a slightly larger number of thyristors, however, due to this structure of its construction, the total number of gates in it is less, and Efficiency is higher due to the lower number of the series-connected valves in the switching circuits. In both variants, the second and third blocks of the switching winding 53, 54 and 55 of the choke of the recharging chains are magnetically connected to the main windings of the chokes 31, and the number of turns of these non-diverging windings 53, 54 and 55 choose more turns of the main windings of the chokes 31 This makes it possible to limit the accumulation of energy in the switching capacitor 47 and to avoid increasing the installed power of the converter elements.
Характерным дл втогого и третьего вариантов блока коммутации вл етс использование одного коммутирующего конденсатора вместо шести (в первом варианте), что и определ ет, с одной стороны, лучшие массогабаритные показатели, а с другой - различные области их применени . Первый вариант блока коммутации целесообразно примен ть при повышенных, а второй и третий - при пониженных частотах коммутации (f|уу ) .Typical for the second and third variants of the switching unit is the use of one switching capacitor instead of six (in the first option), which determines, on the one hand, the best weight and size parameters, and on the other hand, different areas of their application. The first variant of the switching unit is advisable to use at elevated, and the second and third - at lower switching frequencies (f | yy).
В -р де случаев требуетс не тольк регулирование частоты, но и регулирование величины напр жени . Возможность регулировани выходного напр жени в данном преобразователе . обеспечиваетс введением дополнительного седьмого диодного моста 58, нагруженного на аналогичный управл емы ключевой элемент 59 в виде, например , тиристора с последовательно соединенной обмоткой 60 коммутирующего дроссел 31 (фиг. 3).. Блок коммутации (фиг. 1 а) при этом снабжаетс еще одним коммутирующим конденсатором , подключенным на выход моста 58, аблок (фиг. 3) - двум дополнительными тиристорами 61 и 62. В последнем случае измен етс соответствующим образом схема соединени распределительных и разделительных тиристоров . В тех случа х, когда задача огра ничени накоплени энергии на конденсаторе решаетс иными пут ми, перезар дна цепочка может быть выполнена с одной обмоткой 63, расположенной на отдельном сердечнике.In - de cases, not only frequency control, but also voltage control is required. The ability to control the output voltage in this converter. provided by the introduction of an additional seventh diode bridge 58, loaded on the same controllable key element 59 in the form of, for example, a thyristor with a series-connected winding 60 of the switching throttle 31 (Fig. 3). The switching unit (Fig. 1a) is equipped with one more the switching capacitor connected to the output of the bridge 58, the power block (fig. 3) - two additional thyristors 61 and 62. In the latter case, the connection circuit of the distribution and separation thyristors is changed accordingly. In cases where the problem of limiting the accumulation of energy on a capacitor is solved in other ways, recharging the chain can be performed with one winding 63 located on a separate core.
Преобразователь работает следующим образом.The Converter operates as follows.
На фиг. 4 представлена схема за0 мещени дл одного из моментов времени , когда замкнут один из диодных мостов, например, 15. При замы;кании управл емого ключевого элемента 21 к нагрузке прикладываетс напр жение от пары совместно действующих вторичных обмоток 3 и 4 трансформатора 1. На рассматриваемом отрезке действуют напр жение фаз аFIG. Figure 4 shows the wiring diagram for one of the points in time when one of the diode bridges is closed, for example, 15. When closing a controlled key element 21, voltage is applied to the load from a pair of jointly operating secondary windings 3 and 4 of transformer 1. At the considered the phase voltage
2020
U3--U sinuJ t;U3 - U sinuJ t;
U (aJ t-12o°).U (aJ t-12o °).
Использу метод суперпозиции, несложно показать, что напр жение на фазах нагрузки в этом случае будет равно: иUsing the superposition method, it is easy to show that the voltage on the phases of the load in this case will be equal to: and
V--:jf-Sin(uLi,t-30°);V -: jf-Sin (uLi, t-30 °);
-sivi (u t-iso), -sivi (u t-iso),
вгъvg
UvnUvn
.- 51П.(),.- 51P. ()
гдец, - кругова частота,where is the circular frequency
Ц-кп - максимальное значение напр жени на вторичных обмоткак трансформатора 1.Cpr is the maximum value of the voltage on the secondary windings of the transformer 1.
В результате поочередного, последовательного подключени всех комплектов вторичных обмоток на фазах нагруз .ки формируетс напр жение, показанное на фиг. 5 б, причем частота основной гармоники напр жени равна As a result of the alternate, sequential connection of all sets of secondary windings during the load phase phases, the voltage shown in FIG. 5 b, the frequency of the main harmonic voltage is equal to
Д® д частота переключени управл емых ключевых элементов.D® d is the switching frequency of controlled key elements.
Алгоритмы переключени ключей преобразовател Улдпоказаны на фиг. 5 в. The key switching algorithms of the Aldd converter are shown in FIG. 5 in.
Блок коммутации (фиг. 1 а) рабо- та.ет следуищим образом.The switching unit (Fig. 1 a) works in the following way.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU772462358A SU817919A1 (en) | 1977-03-14 | 1977-03-14 | Transformer-thyristor direct frequency converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU772462358A SU817919A1 (en) | 1977-03-14 | 1977-03-14 | Transformer-thyristor direct frequency converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU817919A1 true SU817919A1 (en) | 1981-03-30 |
Family
ID=20699402
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU772462358A SU817919A1 (en) | 1977-03-14 | 1977-03-14 | Transformer-thyristor direct frequency converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU817919A1 (en) |
-
1977
- 1977-03-14 SU SU772462358A patent/SU817919A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5561597A (en) | Compact and efficient transformerless power conversion system | |
US7402983B2 (en) | Method for use of charge-transfer apparatus | |
RU2303851C1 (en) | Multilevel static frequency converter for feeding induction and synchronous motors | |
SU817919A1 (en) | Transformer-thyristor direct frequency converter | |
RU2302071C2 (en) | Induction heating device and method for controlling induction heating device | |
SU900386A1 (en) | Thyristorized converter of multiphase ac voltage into dc voltage | |
SU760340A1 (en) | Transformer-thyristor frequency converter | |
SU983945A1 (en) | Dc voltage to three-phase quasisinusoidal voltage converter | |
SU980235A2 (en) | Dc vl-to-three phase ac voltage converter | |
SU983942A1 (en) | Dc voltage to three-phase ac voltage converter | |
SU767915A1 (en) | Motovilov's transformer | |
RU2107980C1 (en) | Forced switching unit for power thyristors of off-line three-phase voltage inverter | |
SU780115A1 (en) | Three-phase-to-single phase converter | |
SU1115182A1 (en) | Self-excited series inverter | |
SU921019A1 (en) | Frequency-controlled electric drive | |
SU1492434A1 (en) | Method for control of three-phase controllable bridge inverter | |
SU771827A1 (en) | Single-phase inverter | |
SU838970A1 (en) | Self-sustained inverter | |
SU951606A1 (en) | Three-phase self-excited inverter | |
RU2061995C1 (en) | Current inverter | |
SU483745A1 (en) | Direct Coupled Frequency Converter | |
SU773824A1 (en) | Method of control of static reactive power source | |
SU1427522A1 (en) | Three-phase a.c. to a.c. voltage converter | |
SU583522A1 (en) | Direct frequency converter with artificial switching | |
RU2147785C1 (en) | Semiconductor dc-to-ac voltage converter with predetermined functional time dependence |