SU983941A1

SU983941A1 - Ac-to-dc voltage converter

Info

Publication number: SU983941A1
Application number: SU813317994A
Authority: SU
Inventors: Григорий Герценович Магазинник
Original assignee: Горьковский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Им.А.А.Жданова
Priority date: 1981-07-14
Filing date: 1981-07-14
Publication date: 1982-12-23

Description

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к ведомым сетью управл емым вентильным преобразовател м , и может быть использовано дл питани и регулировани скорости электродвигател посто нного тока с одновременной компенсацией.реактивной мощности.The invention relates to electrical engineering, in particular to network driven slave controlled converter converters, and can be used to power and control the speed of a direct current electric motor with simultaneous compensation of reactive power.

Известен преобразователь переменного тока в посто нный, содержащий трехфазный трансформатор, вторичные обмотки г которого соединены в звезду и подключены к трехфазному мостовому выпр мителю, а также устройство искусственной коммутации, выполненное в виде однофазного моста на тиристорах, в диагонали переменного тока которого установлен конденсатор , одним выводом подключенный к нейтрали звезды, причем катодна группа тиристоров однофазного моста соединена с катодной группой тиристоров трехфазного мостового выпр мител , а подключение анодной группы тиристоров - соответственно 1 .The known AC-to-DC converter contains a three-phase transformer, the secondary windings of which are connected in a star and connected to a three-phase bridge rectifier, as well as an artificial switching device made in the form of a single-phase bridge on thyristors, in the diagonal of the alternating current of which a capacitor is installed the output is connected to the star's neutral, with the cathode group of the single-phase thyristors of the bridge connected to the cathode group of the three-phase bridge rectifier thyristors, and chenie anode group thyristors - 1, respectively.

Недостаток этого устройства - необходимость высокой частоты коммутации , что приводит к дополнительным потер м. ,The disadvantage of this device is the need for high switching frequency, which leads to additional losses m.,

Наиболее близким к изобретению вл етс преобразователь переменного напр жени в посто нное, содержащий вторичную обмотку трансформатора, соединенную в звезду и подключенную к трехфазному мостовому выпр мителю, а также устройство искусственной коммутации, выполненное в виде однофазного моста на двух диодах и двух полностью управл емых вентил х, причем в диагонали переменного тока указанного моста установлен конденсатор , объединенные аноды диода и полностью управл емого вентил под15 ключены к нейтрсши звезды, а объединенные катоды диода и полностью управл емого вентнл подключены к катодной группе тиристоров трехфазного мостового выпр мител .The closest to the invention is an alternating voltage converter into a constant voltage containing a transformer secondary winding connected in a star and connected to a three-phase bridge rectifier, as well as an artificial switching device made in the form of a single-phase bridge on two diodes and two fully controlled ventilators x, with a capacitor installed in the diagonal of the alternating current of the said bridge, the combined anodes of the diode and the fully controlled valve are connected to the star's neutrons and the combined cathode The terminals of the diode and the fully controlled ventnl are connected to the cathode group of the thyristors of a three-phase bridge rectifier.

2020

С целью компенсации реактивной . мощности управление трехфазным мостовым выпр мителем осуществл -. етс с выполнением соотношени oL-g-d-Hf Д olg - угол управлени In order to compensate reactive. power control of a three-phase bridge rectifier with the implementation of the ratio oL-g-d-Hf D olg - angle control

25 группы вентилей с естественной коммутацией, . о.ц - угол управлени группы вентилей с искусственной коммутацией 2.25 valve groups with natural commutation,. O.T - angle control of a group of valves with artificial switching 2.

Однако такое управление г приводит However, such control r leads

40 к наличию в кривой сетевого тока посто нкой составл ющей, что вызывает подмагаичинание сетевого трансформатора . Дп устранени этого влени необходимо осуществл ть искусстI венную коммутацию вентилей в обеих группах моста, а дл сохранени равенства cf,Q isL в-вести дополнительный трехфазный мостовой выпр митель с естественной коммутацией вентилей. В этом случае возникает разница межд средними значени ми выпр мленных напр жений моста с естественной и моста с искусственной коммутацией при c g--iin. Указанный недостаток рбус- ловлен разницей во внешних характеритиках преобразователей при естественной и искусственной коммутации и требует усложнени системы управлени с целью автоматического поддержани равных средневыпр мленных на-, пр жений обоих мостов. Иначе возможн насыщение уравнительных реакторов. При автоматическом выравнивании средневыпр мленных напр жений -уже не соблюдаетс равенство , т.е. преобразователь не полностью компенсирован, что также вл етс недостатком.40 to the presence of a constant component in the mains current curve, which causes a mapping of the mains transformer. To eliminate this phenomenon, it is necessary to carry out artificial switching of valves in both groups of the bridge, and to preserve the equality cf, Q isL, to introduce an additional three-phase bridge rectifier with natural switching of the valves. In this case, a difference arises between the average values of the rectified voltage of a bridge with a natural bridge and a bridge with artificial commutation at c g - iin. This deficiency is due to the difference in the external characteristics of the converters during natural and artificial switching and requires the complexity of the control system in order to automatically maintain equal to the average direct currents of both bridges. Otherwise saturation of equalization reactors is possible. With automatic leveling, the average impedance stresses are no longer equal, i.e. the converter is not fully compensated, which is also a disadvantage.

В динамических режимах даже при наличии системы автоматического регулировани равенства с/e--d р, може1 нарушитьс из-за неодинакового быстродействи мостов с естественной и искусственной коммутацией при уменьшении и увеличении выпр мленного напр жени (мост с естественной коммутацией имеет запаздывание при уменьшении напр жени ., мост с искусственной коммутацией, наоборот, имеет запаздывание при увеличении напр жени ). В то же врем современные мощные преобразователи выполн ютс в основном по мостовой схеме. При этом в калсдой ветви моста может быть два и более параллельно соединенных вентил , что позвол ет представить преобразователь в виде двух и более параллельно включенных мостов с питанием от общего источника .In dynamic modes, even with an automatic equality control system with / e - d p, it can be broken due to the unequal speed of bridges with natural and artificial switching with decreasing and increasing rectified voltage (the bridge with natural switching has a delay with decreasing voltage ., a bridge with artificial switching, on the contrary, has a delay with increasing voltage). At the same time, modern high-power converters are performed mainly by bridge circuitry. In this case, there can be two or more parallel-connected valves in the branch of the bridge, which allows the converter to be represented as two or more parallel-connected bridges with power from a common source.

Цель изобретени - повышение коэффициента мощности путем устранени посто нной составл ющей с кривой сетевого тока, а также устранение разницы Между средними значени ми выпр мленных напр жений параллельно работающих мостовых выпр мителей. , The purpose of the invention is to increase the power factor by eliminating a constant component from the mains current curve, as well as eliminating the difference between the average values of the rectified voltages of parallel operating bridge rectifiers. ,

Эта цель достигаетс тем, что в преобразователь переменного напр жени в посто нное, содержащий трехфазную обмотку трансформатора, соединенную в звезду и подключенную к первому трехфазному мостовому выпр мителю, устройство искусственной коммутации, выполненное в виде однофазного моста, в диагонали переменного тока которого установлен This goal is achieved by the fact that in an alternating voltage converter into a constant voltage containing a three-phase transformer winding connected in a star and connected to the first three-phase bridge rectifier, an artificial switching device, made in the form of a single-phase bridge, in the diagonal of the alternating current is installed

конденсатор, два плеча образованы диодами, два - полностью управл емыми вентил ми, введен второй трехфазный мостовой выпр митель, подключённый параллельно первому через два уравнительных реактора, объединенные аноды диода и полностью управл емого вентил указанного однофазного моста соединены с катодами первых двух введенных тиристоров анод одного из которых соединен с объединенными анодами трехфазных мостовых выпр мителей , а анод.другого - с нулевой точкой звезды, объединенные катоды диода и полностью управл емого вентил указанного однофазного моста соединены с анодами вторых двух введенных тиристоров, катод одного из которых соединен с объединенными катодами трехфазных мостовых выпр мителей , а катод другого - с нулевой точкой звезды, причем выходные выводы образованы средними точками уравнительных реакторов.a capacitor, two arms formed by diodes, two - fully controlled valves, a second three-phase bridge rectifier was introduced, connected in parallel to the first through two equalizing reactors, combined diodes anodes and a fully controlled valve of the specified single-phase bridge connected to the cathodes of the first two inserted thyristors anode one of which are connected to the combined anodes of three-phase bridge rectifiers, and the anode of the other - to the zero point of the star, the combined cathodes of the diode and the fully controlled decree valve Nogo-phase bridge connected to the anodes of the second two input thyristors, one cathode of which is connected to the cathodes of the combined three-phase bridge rectifier, and the cathode of the other - with a zero-point star, wherein the output terminals are formed midpoints equalization reactors.

На чертеже приведена принципиальна схема преобразовател .The drawing shows a schematic diagram of the converter.

Преобразователь содержит трехфазную обмотку 1 трансформатора, соеиненную в звезду и подключенную к двум параллельно работающим трехфазным мостовым выпр мител м, первый - на тиристорах 2-7, второй на тиристорах 8-13. Средние точки уравнительных реакторов 14 и 15 образуют выходные выводы,дл подключени нагрузки 16. Устройство искусственной коммутации выполнено в виде однофазного моста, содержащего диоды 17 и 18 и полностью управл емые вентии 19 и 20. Конденсатор 21 установлен в диагонали переменного тока. Объединенные аноды диода 18 и полностью управл емого вентил 20 подключены , к катоДам первых тиристоров 21 и 22, а объединенные катоды диода 17 и полностью управл емого вентил 19 подключены к анодам вторых тирису торов 23 и 24. Анод тиристора 21 соединен с объединенными анодами трехфазных мостовых выпр мителей, а катод тиристора 23 - с объединенными катодами этих выпр мителей. Анод тиристора 22 и катод тиристора 24 подключены к нулевой точке звезды обмотки 1.The converter contains a three-phase winding of a transformer connected to a star and connected to two parallel three-phase bridge rectifiers, the first on thyristors 2-7, the second on thyristors 8-13. The midpoints of the balancing reactors 14 and 15 form the output terminals for connecting the load 16. The artificial switching device is designed as a single-phase bridge containing diodes 17 and 18 and fully controlled vents 19 and 20. The capacitor 21 is installed in the diagonal of the alternating current. The combined anodes of the diode 18 and the fully controlled valve 20 are connected to the cathodes of the first thyristors 21 and 22, and the combined cathodes of the diode 17 and the fully controlled valve 19 are connected to the anodes of the second thyrisers 23 and 24. The anode of the thyristor 21 is connected to the combined anodes of the three-phase bridge rectifiers, and the cathode of the thyristor 23 - with the combined cathodes of these rectifiers. The anode of the thyristor 22 and the cathode of the thyristor 24 are connected to the zero point of the star winding 1.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

В исходном состо нии конденсатор 21 зар жен от вспомогательного малоощного источника (не показан) до напр жени , большего, чем амплитуда фазного напр (ени обмотки 1 трансформатора. Пол рность обкладок зар женного конденсатора 21 указана на чертеже. В процессе работы преобразовател с помощью тиристоров 21 „ 22 и 23, 24 устройство искусственной коммутации поочередно подключаетс к тиристорам 2-4 и 11-13 мостовых выпр мителей преобразовател . Это подключение осуществл етс в такой последовательности .In the initial state, the capacitor 21 is charged from an auxiliary low-power source (not shown) to a voltage greater than the amplitude of the phase voltage (winding 1 of the transformer. The polarity of the plates of the charged capacitor 21 is shown in the drawing. During operation of the converter using thyristors 21 22 and 23, 24. The artificial switching device is alternately connected to the thyristors 2-4 and 11-13 of the bridge rectifiers of the converter. This connection is made in this sequence.

Пусть, например, нужно скоммутировать ток из тиристора 2 в тиристор 3. Тогда включаютс тиристоры 22 и 23г а также вентили 19 и 20 и под действием напр жени конденсатора 21 ток из тиристора.2 и фазн обмотки трансформатора, присоединенной к этому тиристору, переходит в цепь; нулева точка звезды обмотки 1 трансформатора - тиристор 22 - ветиль 20 - конденсатор 21 - вентио ь 19 - тиристор 23. При этом конденсатор частично разр жаетс . После, полного перехода тока в упом нутую, цепь вентили 19 и 20 размыкаютс и ток идет по цепи: нулева точка обмотки 1 трансформатора - тиристор 22 - диод 18 - конденсатор 21 диод 17 - тиристор 23. При этом происходит дозар д конденсатора и восстановление его первоначального напр жени , а ток из конденсатора переходит в цепь фазы, присоединенной к тиристору 3 (на схеме этот путь тока показан пунктиром). Когда ток через конденсатор 21 станет равным нулю, т.е. после завершени цикла единичной искусственной коммутации , то тиристоры 22 и 23 автоматически запираютс , ввиду отсутстви тока, и схема приходит в состо ние готовности к о.чередной коммутации. Очередна искусственна коммутаци происходит в группе тиристоров 11 13 мостового выпр мител и начинаетс с включени тиристоров 21-24 и вентилей 19 и 20. в остальном процесс коммутации идентичен вышеописанному .Suppose, for example, you need to switch the current from thyristor 2 to thyristor 3. Then thyristors 22 and 23g are turned on, as well as valves 19 and 20 and under the action of the voltage of the capacitor 21, the current from thyristor 2 and the phase winding of the transformer connected to this thyristor goes into chain; the zero point of the star of the transformer winding 1 is a thyristor 22 a vetil 20 a capacitor 21 a valve 19 a thyristor 23. At the same time the capacitor partially discharges. After the current is completely transferred to the aforementioned circuit, the valves 19 and 20 open and the current flows along the circuit: zero point of the transformer winding 1 - thyristor 22 - diode 18 - capacitor 21, diode 17 - thyristor 23. When this happens, the capacitor discharges and restores it the initial voltage, and the current from the capacitor goes to the phase circuit connected to the thyristor 3 (in the diagram this current path is shown by a dotted line). When the current through the capacitor 21 becomes zero, i.e. after the end of the cycle of single artificial switching, the thyristors 22 and 23 are automatically locked, due to the absence of current, and the circuit comes to the ready state for alternate switching. The next artificial switching occurs in the thyristor group of the 11-13 bridge rectifier and begins with the switching on of the thyristors 21-24 and the gates 19 and 20. The rest of the switching process is identical to that described above.

Таким образом, в схеме каждый из двух мостовых выпр мителей работет с комбинированной коммутацией: одна группа тиристоров (5-7) первого выпр мител работает г(ри естественной коммутации, друга (2-4) при искусственной коммутации, аналогично , во втором выпр мителе: тиристоры 8-10 имеют естественную коммутацию, а тиристоры 11-13 искусственную .Thus, in the circuit, each of the two bridge rectifiers works with combined switching: one group of thyristors (5-7) of the first rectifier works in (when natural switching, the other (2-4) in artificial switching, similarly, in the second rectifier : thyristors 8-10 have natural commutation, and thyristors 11-13 are artificial.

Недостатком этой схемы вл етс необходимость в установке уравнительных реакторов.The disadvantage of this scheme is the need to install equalizing reactors.

Достоинство заключаетс в том, что преобразователь может быть выполнен в бестрансформаторном варианте (подключением обоих мостов к трехфазной питающей сети), при этом гармонический состав сетевого и выпр мленного тока оказываетс таким же, как при последовательномThe advantage is that the converter can be made in a transformerless version (connecting both bridges to a three-phase mains supply), while the harmonic composition of the mains and the rectified current is the same as in the case of a serial

соединении двух мостов с питанием от двух обмоток трансформатора и поочередным или комбинированньам управлением . Габариты же уравнительных реакторов значительно меньше габаритов трансформатора, необходимого в известных схемах. . Дл исключени небольшой посто нной составл ющей напр жени на реакторах 14 и 15, обусловленной connection of two bridges with power supply from two windings of the transformer and alternate or combined control. The dimensions of the equalization reactors are much smaller than the dimensions of the transformer required in the known circuits. . To eliminate a small constant component voltage at reactors 14 and 15, due to

0 поочередной искусственной коммутацией с включением тиристора 21 и 23, эти ректоры могут быть выполнены на общем сердечнике (св зь показана пунктиром). Таким образом, одним 0 by alternate artificial switching with thyristor 21 and 23 turned on, these rectors can be made on a common core (the connection is shown by a dotted line). Thus, one

5 общим устройством искусственной коммутации осуществл етс .поочередна коммутаци тиристоров в катодной группе одного и анодной группе другого трехфазного мостового выпр мител , lyj При этом среднее значение выпр мленных напр жений параллельно рабо-. :тающих выпр мителей равны во всем диапазоне регулировани преобраэовател . 5 by a common artificial switching device, alternating switching of thyristors in the cathode group of one and the anode group of another three-phase bridge rectifier, lyj, is carried out. At the same time, the average value of the rectified voltage is parallel to the working voltage. : thawing rectifiers are equal in the whole range of adjustment of the converter.

5 I5 I

Преобразователь по гармоническомуHarmonic converter

составу сетевого и выпр мленного тока эквивалентен двухмостовому с последовательным соединением мостов, отли0 ча сь от последнего наличием только одного источника питани и меньшими потер ми в вентил х.The composition of the mains and rectified currents is equivalent to a two-bridge one with a series connection of bridges, differing from the latter by the presence of only one power source and lower losses in the gates.

Claims

1. USSR author's certificate No. 752685, cl. H 02 M 7/12, 1974.

2. USSR author's certificate 5. 764P67, class H 02 M 7/12, 1976.

L 20

L