SU907738A1

SU907738A1 - Frequency converter

Info

Publication number: SU907738A1
Application number: SU802949755A
Authority: SU
Inventors: Олег Георгиевич Булатов; Валерий Дмитриевич Поляков; Анатолий Иванович Царенко
Original assignee: Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетический Институт
Priority date: 1980-06-30
Filing date: 1980-06-30
Publication date: 1982-02-23

Description

1one

Изобретение относитс к силовой преобразовательной технике, может использоватьс дл питани активно-индуктивной нагрузки и нагрузки, включающей индуктивность, активное сопротивление и ЭДС и кроме того, может найти применение в электротехнологии , электроприводе и других област х.The invention relates to power converter technology, can be used to power an active-inductive load and load, including inductance, resistance and EMF, and in addition, can be used in electrical technology, electric drive and other areas.

Известны преобразователи частоты, принцип действи которых основан на дозированной передаче энергии от источника питани в нагрузку через конденсатор, включенный в диагональ переменного тока однофазного тиристорного моста. Смена пол рности тока в таких преобразовател х обеспечиваетс при помощи отдельного реверсора, выполненного на тиристорах. Переход к режиму рекуперации энергии осуществл етс при помощи дополнительного тиристорного узла коммутации либо тиристорного моста, подключенного на входе преобразовател 1 и 2.Frequency converters are known, the principle of action of which is based on the dosed transfer of energy from the power source to the load through a capacitor included in the AC diagonal of a single-phase thyristor bridge. A change in the polarity of the current in such converters is provided by a separate reverser performed on the thyristors. The transition to the energy recovery mode is carried out using an additional thyristor switching node or a thyristor bridge connected at the input of the converter 1 and 2.

Недостатками указанных преобразователей вл етс их низкий КПД, что объ сн етс значительным количеством силовых вентилей, включенных последовательно по цепи тока нагрузки, а также ограниченныйThe disadvantages of these converters are their low efficiency, which is explained by the significant number of power valves connected in series along the load current circuit, as well as limited

диапазон регулировани тока (напр жени ) что вызвано сильной зависимостью частоты модул ции преобразовател от тока нагрузки .current control range (voltage) due to the strong dependence of the modulation frequency of the converter on the load current.

Наиболее близким к изобретению вл етс преобразователь частоты, содержащий первый однофазный тиристорный мост с конденсатором в диагонали переменного тока, подсоединенный между положительным входным выводом и первым выходным выводом,Closest to the invention is a frequency converter comprising a first single-phase thyristor bridge with a capacitor in the diagonal of an alternating current connected between the positive input terminal and the first output terminal,

10 второй однофазный тиристорный мост с конденсатором в диагонали переменного тока, подсоединенный между первым выходным выводом и отрицательным входом выводом, первую пару тиристоров, каждый из которых соедин ет соответствующую обкладку 10 second single-phase thyristor bridge with a capacitor in the diagonal of alternating current, connected between the first output terminal and the negative input terminal, the first pair of thyristors, each of which connects the respective plate

15 конденсатора первого упом нутого тиристорного моста с вторым выходным выводом, вторую пару тиристоров, каждый из которых соедин ет второй выходной вывод с соответствующей обкладкой конденсатора15 of a capacitor of the first mentioned thyristor bridge with a second output terminal, a second pair of thyristors, each of which connects a second output terminal with a corresponding capacitor plate

20 второго упом нутого тиристорного моста, третью пару тиристоров, соедин ющих выходные выводы с отрицательным входным выводом, и четыре обратных вентил , соедин ющих выходные выводы с входными 320 of the second mentioned thyristor bridge, the third pair of thyristors connecting the output terminals to the negative input terminal, and four non-return valves connecting the output terminals to the input 3

Недостатками известного преобразовател вл ютс его высока стоимость, что объ сн етс наличием значительного количества тиристоров, а также ограниченный дианазон регулировани выходного тока.The disadvantages of the known converter are its high cost, which is explained by the presence of a significant number of thyristors, as well as the limited dianazone output current control.

Цель изобретени - уменьшение стоимости и расширение диапазона регулировани преобразовател .The purpose of the invention is to reduce the cost and expand the range of adjustment of the converter.

X Поставленна цель достигаетс тем, что известный преобразователь частоты содержаший тиристорный мост с конденсатором в диагонали переменного тока, диагональ посто нного тока которого подключена к входным выводам через первый тиристор в непровод шем направлении, причем обкладки конденсатора через первую пару тиристоров в провод шем направлении и последовательно соединенный с ними второй тиристор в непровод шем направлении соединены с отрицательным входным выводом, а выходные выводы преобразовател соединены с положительным входным выводом через пару в провод шем направлении и с отрицательным входным выводом через вторую пару тиристоров, снабжен двум цепочками из последовательно соединенных дополнительных тиристоров и дросселей включенными встречно-параллельно между выходными выводами преобразовател , причем точка соединени дросселей и дополнительных тиристоров цепочек подключены соответственно к точке объединени катода первого тиристора с катодами тиристорного моста и к точке объединени катодов первой пары тиристоров и катода второго тиристора.X The goal is achieved by the fact that a known frequency converter containing a thyristor bridge with a capacitor in the diagonal of an alternating current, the diagonal of the direct current of which is connected to the input terminals through the first thyristor in the non-conductor direction, and the capacitor plates through the first pair of thyristors in the conductor direction and in series the second thyristor connected to them in the non-conductive direction is connected to the negative input terminal, and the output terminals of the converter are connected to the positive one the output terminal through a pair in the wire direction and with a negative input terminal through the second pair of thyristors, is equipped with two chains of successively connected additional thyristors and chokes connected in parallel to the output terminals of the converter, and the connection point of chokes and additional thyristors of the chains are connected respectively to the unification point the cathode of the first thyristor with the cathodes of the thyristor bridge and to the point of unification of the cathodes of the first pair of thyristors and the cathode of the second thyris Torah.

На фиг. 1 приведена принципиальна схема преобразовател ; на фиг. 16 - то же, дополнительные дроссели отсутствуют; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн юшие работу преобразовател .FIG. 1 is a circuit diagram of a converter; in fig. 16 - the same, additional chokes are absent; in fig. 2 - timing diagrams for the work of the converter.

Преобразователь частоты содержит мост на тиристорах с конденсатором 5 в диагонали переменного тока, подключенный между положительным входным выводом и первым выходным выводом, тиристоры 6 и 7, соедин юшие конденсатор 5 с вторым выходным выводом тиристоры 8 и 9, соедин ющие выходные выводы с отрицательным входным выводом, обратные вентили 10 и Г1, диоды 12 и 13, подключенные между выходными выводами и положительным входным выводом, тиристор 14, соедин ющий второй выходной вывод с общими катодами тиристоров 2 и 4, тиристор 15, включенный между первым выходным выводом и катодами тиристоров 6 и 7, нагрузку 16, дроссель 17, подключенный между первым выходным выводом и катодом тиристора 10, дроссель 18, подсоединенный между вторым выходным выводом и катодом тиристора 11.The frequency converter contains a thyristor bridge with a capacitor 5 in the diagonal of an alternating current connected between the positive input terminal and the first output terminal, thyristors 6 and 7, connecting capacitor 5 with the second output terminal thyristors 8 and 9, connecting the output terminals with the negative input terminal , check valves 10 and G1, diodes 12 and 13 connected between the output terminals and the positive input terminal, thyristor 14 connecting the second output terminal to the common cathodes of thyristors 2 and 4, thyristor 15 connected between the the output output terminal and the thyristor cathodes 6 and 7, the load 16, the choke 17 connected between the first output pin and the cathode of the thyristor 10, the choke 18 connected between the second output pin and the cathode of the thyristor 11.

Преобразователь работает по принципу оДнопозиционного слежени за задающим сигналом ij . Допустим к моменту t, конденсатор зар жен до напр жени источника питани с пол рностью, указанной на фиг. 1,The converter operates according to the principle of one-step tracking of the reference signal ij. Assume by the time t, the capacitor is charged up to the voltage of the power supply with the polarity indicated in fig. one,

а. В момент i включаютс тиристоры 1, 2 и 9. При этом конденсатор 5 начинает перезар жатьс током нагрузки 1„ и током, протекающим через диод 12 1д . В момент tj ток дроссел 17 1др становитс равным токуbut. At time i, the thyristors 1, 2 and 9 are switched on. In this case, the capacitor 5 begins to recharge with a load current of 1 "and the current flowing through the diode 12 1d. At time tj, the current dropping of 17 1dr becomes equal to the current

нагрузкп if, и конденсатор 5 продолжает перезар жатьс по контуру: плюс источника питани -1-5-2-17-16-9- минус источника питани . В момент t. напр жение на конденсаторе 5 достигает величины напр жени источника питани , перезар д кбн денсатора заканчиваетс , открываетс тиристор 14 и ток нагрузки, замыка сь через него, начинает уменьшатьс . В момент i ток нагрузки i сравниваетс по величине с задающим сигналом i и включаютс тиристоры 3, 4 и 9. Тиристор 14 попадает под обратное напр жение и запираетс . Конденсатор 5 вновь начинаетс перезар жатьс суммарным током нагрузки и диода 12 и процесс повтор етс . Так формируетс нарастающа часть синусоиды токанагрузки.the if load, and the capacitor 5 continues to recharge along the circuit: plus the power supply -1-5-2-17-16-9 minus the power supply. At time t. the voltage on the capacitor 5 reaches the voltage of the power source, recharging the capacitor of the capacitor ends, the thyristor 14 opens and the load current, closed through it, starts to decrease. At time i, the load current i is compared in magnitude with the driving signal i and the thyristors 3, 4 and 9 are turned on. The thyristor 14 falls under reverse voltage and is locked. Capacitor 5 starts recharging again with the total load current and diode 12 and the process repeats. Thus, the growing part of the current-load sinusoid is formed.

° Процессы, протекаюшие на .спадающем участке синусоиды, характеризуютс рекуперацией энергии, накопленной в нагрузке. Переход к режиму рекуперации начинаетс с момента, когда производна задающего° The processes occurring in the falling part of the sinusoid are characterized by the recovery of energy accumulated in the load. The transition to recovery mode starts from the moment when the derivative of the master

5 сигнала становитс отрицательной 0. В момент t включаетс очередна пара тиристоров (1 и 2 либо 3 и 4). Тиристор 14 попадает под обратное напр жение и запираетс . Ток нагрузки замыкаетс через включившиес тиристоры и диод 13. Кроме5 signal becomes negative 0. At time t, the next pair of thyristors is turned on (1 and 2 or 3 and 4). Thyristor 14 falls under reverse voltage and is locked. The load current is closed through the included thyristors and diode 13. In addition to

того происходит перезар д конденсатора 5 помимо тока нагрузки током, протекающим через диод 12, поэтому выходное напр жение на этом этапе равно нулю. В тот момент когда напр жение на конденсаторе 5 становитс равным по величине напр жению питани , открываетс тиристор 10 и ток нагрузки начинает протекать по контуру: минус источника питани -10-17-16-13- плюс источника питани . Происходит возврат энергии, накопленной в нагрузке, вMoreover, the capacitor 5 is recharged in addition to the load current by the current flowing through diode 12, therefore the output voltage at this stage is zero. At that moment when the voltage on the capacitor 5 becomes equal to the supply voltage, the thyristor 10 opens and the load current begins to flow along the circuit: minus the power supply -10-17-16-13 plus the power supply. There is a return of energy accumulated in the load, in

0 источник питани . В этом режиме преобразователь работает вплоть до того момента, когда ток нагрузки становитс равным нулю. Формирование отрицательной полуволны синусоиды начинаетс с момента . Интервал времени, представл етс дл восстановлени управл ющих свойств тиристоров, провод щих последними при формировании положительной полуволны тока.0 power source. In this mode, the converter operates up to the moment when the load current becomes zero. The formation of a negative half-wave of a sinusoid starts from the moment. The time interval appears to restore the control properties of the thyristors, which last conduct during the formation of the positive half-wave of the current.

Claims

A negative half wave is formed as follows. On the growing part of the sinusoid, the recharging of the capacitor 5 is accomplished by alternately turning on the thyristors 1, 7, 8 and 3, 6, 7, the free supply of current occurs by unlocking the thyristor 15. When forming from the falling section, the capacitor is recharged by alternately turning on the thyristors 1 , 7 and 3, 6. The flow of current towards the power source is carried out through gates 11 and 12. Analysis of the converter operation (Fig. 1a shows that the presence of an additional circuit of recharging increases the frequency of modulation of the converter in In contrast to the known converter, the output voltage is always limited at the level of the supply voltage. Increasing the modulation frequency of the converter, as well as limiting the output voltage at the level of the supply voltage, leads to an improvement in the shape of the output current curve in all modes, including in the mode of low load, which expands the range of adjustment of the converter.The converter (Fig. 1, a), in contrast to the known, contains a smaller number of thyristors, which, according to preliminary calculations, about 1.5 times reduces its cost. With a limited range of variation of the load currents, a converter can be used (Fig. 1.6), in which there are no additional chokes. Invention A frequency converter containing a thyristor bridge with a capacitor in an ac diagonal, the DC diagonal of which is connected to the input terminals through the first thyristor in a nonconductive direction, the capacitor plates through the first pair of thyristors in the conducting direction and connected in series with the second thyristor in series in the non-conductive direction, they are connected to a negative input terminal, and the output terminals of the converter are connected to a positive input terminal in a pair of in the conducting direction with a negative input output through the second pair of thyristors, characterized in that, in order to expand the functional properties, by expanding the range of regulating the converter and reducing its cost, it is equipped with two chains of successively connected additional thyristors and chokes connected oppositely in parallel between the output terminals of the converter, and the connection points of the chokes and additional thyristors of the connection chains, respectively, are united to the point and the cathode of the first thyristor with the cathodes of the thyristor bridge and to the point of unification of the cathodes of the first pair of thyristors and the cathode of the second thyristor. Sources of information taken into account during the examination 1. USSR author's certificate No. 474088, cl. H 02 M 7/515, 1975.

2. USSR author's certificate number 600678 cl. H 02 M 7/757, 1978.

3. USSR author's certificate in application number 2758821 / 24-07, cl. H 02 M 7/515, 1976.

f

: s

ft