Непосредственный преобразователь частоты

- ).ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН И ЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ1 660370 Союз Советских Социалистических Республик(51)М.Кл.-" Н 02 М 5/27 с присоединением заявки-Государственный комитет СССР пэ делам изобретений н стк 1 лнтнй(45) Дата опубликования описания 18.06.79(71) Заявитель Запорожский машиностроительный институт им. В. Я, ЧубаряИзобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано при построении преобразователей частоты, предназначенных, например для частотноуправляемого электропривода.Известны непосредственные преобразователи частоты с искусственной коммутацией, выполненные на базе трансформаторов и диодных мостов, зашунтированных на стороне постоянного тока цепочками из дросселя и тиристора, аноды и, соответственно, катоды которых связаны коммутирующими конденсаторами 1, 2 3 4.Однако, применение в преобразователе 1 известного метода двухполярной широтно-импульсной модуляции 2 для регулирования выходного напряжения характеризуется невысоким качеством выходного тока 3.Применение другого метода однополярной широтно-импульсной модуляции выходного напряжения, позволяющего несколько повысить качество выходного тока, оказывается невозможным в известном решении преобразователя 1. Этот метод, реализуется в решении преобразователя 4 введением двух дополнительных тиристоров и дополнительного конденсатора.Отмеченные преимущества преобразователя с регулируемым напряжением 4 по сравнению с преобразователем 1 без такого регулирования достигаются не только увеличением в два раза количества тиристоров, но также увеличением числа емкостей б и габаритов коммутирующих конденсаторовболее чем в два раза. Наиболее близким по технической сущности решением является и преобразова О тель Я, Он содержит два многофазныхтрансформатора, первичные многофазные обмотки которых соединены пофазно согласто, два многофазных двойных моста, выходные выводы каждого из которых зашунтированы цепочками,пз последовательно включенных дросселя и основного тиристора, а также Олок коммутации тиристоров, выполненный, например, в виде коммутирующих конденсаторов, связывающих од ноименнье силовые электроды основных тиристоров, и вспомогательного тиристора, причем ко входам одного из многофазных дподных мостов подключены концы вторичной многофазной обмотки трансформатора, 25 соединенной в звезду, первичная обмоткаэтого трансформатора свободными концами образует входные выводы преобразователя для подкл 1 о:ения его к сети, а концы вторичноп многофазной обмотки второго транс форматора образуют его выходные выводы.Недостатком этого преобразователя является сравнитсльпая его усложненность изавышенныс масса ц габариты.Цель изобретения - улучшение массогабаритн 1 ых показатслсй,Предлагаемое цзобретсние отличается отИзвестного тем, что точки соединения первичных многофазцых обмоток трансформаторов подключены ко входам второго многофазного дцодцого моста, концы первичноймцогофазцой 1 Обмотки второго трацсформаТОРа ОбЪСДИЦЕ;1 Ы, ВТОРИЧНЫЕ МЦОГОфаэгс 1 ЫЕоомотки трансформаторов соединены пофазно встречно, а вспомогатсл 1 Н 1.1 Й тиристор соединен с основными тиристорами однотМецн 1 ми электродами.На чертеже представлена принципиальная схема трехфазного преобразователя.11 епосредствсццый преобразователь частоть. состоит цз 1 рсхфазных трансформаторов 1, 2, псрвичцыс обмотки 3, 4 которыхсоединены пофазцо-согласно звездой. Втонишые обмотки 5, 6 этих трацсформаторозтакже соединены пофазцо, Гно встречно цтоке звездой, причем к концам обмотки 6 25присоединена трехфазная нагрузка 7, например статорная обмотка асццхроцногодвигателя. ОО 1 цие точси соед 5 Пения перви 1 ных обмоток д, 4 присоединены ко входамтрехфазного 5 Одного моста 8, зашунтиро- ЗОванного на стороне постоянного тока цепочкой из основного тпрцстора 9 ц дросселя10. Обш.с очки соединения вторичных обмоток 5, 6 подсоединены к входу трехфазного диодного моста 11, зашунтированцогона стороне постоянного тока цепочкой изосновного тцрцстора 12 и дросселя 13, 1 Чежду катодами основных тиристоров 9 и 121 вклОчен коммутирующий конденсатор 14, амежду,их анодами - конденсатор 15. В схе 40ме применяется вспомогательный тиристор16, анод которого сосдцнсн с анодом тиристора 9, а катод - - с катодом тиртстора 12.Преобразователь работает следуюшимобразом. После подачи отпираюШего импульса на управлявший вход тиристора 9происходит за,корачивание диодного моста8 и первичной обмотки 4 трансформатора 2,вследствие чего практически все,напря 5 кение питающей сети прикладывается к первичной Обмотке 3 трансформатора 1, от вторичной обмотки 5 которого получает питание нагрузка 7 через последовательно соединенную с цсй вторичную обмотку 6 (паДЕНИЕ НаПРЯжЕНИЯ На НЕй ПРЕНЕбРС)К 1 сМОмало) трансформатора 2 в режиме короткого замыка:Пя. В эгот интервал времениконденсаторы 14, 15 заряжаются через дцодный мост 11, 11 оследующес отпцрание тцристора 16 црнцодит к запиранию ранее от 60крытого тирцстора 9 обратным напряжением коцдецсагора 14 ц перезарядке э-огоконденсатора до нсбольшого напряженияпрот 1 вополо)кно Полярност 51 срез дроссель 10 и дцодцый мост 8 и запцрацгцо иристора 16. Запертое состояние тиристоров 9, 12 и последуюший интервал времени обусловливает распределение поровну напряжений как между первичными обмотками 3, 4 трансформаторов 1, 2, так и между их вторичными обмотками 5, 6, Соответствующее включение обмоток 3, 4, 5, 6 обусловлИвает в этот интервал времени нулевое значение выходного напряжения преобразователя, Вместе с тем отсутствие разрыва токовой цепи как вторичных обмоток с нагрузкой, так и первичных обмоток, создает необходимые условия для поддержания режима, непрерывного тока в нагрузке и в обмотках трансформатороц также и в этот Интервал времени обесточенного состояния обоих тиристоров 9, 2, при этом нагрузка 7 может обмеН рсактцзной энергией с питаюшей с тью через последовательно соединенные с нею вторичные обмотки 5, 6 трансформаторов 1, 2 и магнитно связанные с ними первичные Обмотки 3, 4. Через половицу периода кОммутацОнного цикла подают отпираюии импульс ца управляющийий вход тирстора 12, отпирание которого ПРИВОДИТ К КОРОТ 1 сО.,1. Замыиан 51 О ДЦОДЦОГО моста 11, вторичной обмотки 5 трацсфорМс 1 ТОРа 1, ЦИДСНЦС ЦаПРЯ)КСЦи Ца ПСРВИЧ- цоц Оомот 1 сс 3 котОРОГО стд;1 ОвцтсЯ пРсц 1 сбрсжимо малым; в этот интервал врсмсни пракгически все цапряжсггце питавшей сстц прцк;адвастся к и рьцчной обмотке трансформатора 2, от вторичной обмотки 6 которого получает питание нагрузка 7, Противоположный характер магнитной связи первич:ой и вторичной обмоток трансформатора 1 по сравнению с трансформатором 2 обусловливает изменение на 180 начальной фазы напряжения на нагрузке при переходе питания ес от одной вторичной обмотки к другой. Одновременно происходит перезаряд коммутируюшцх конденсаторов 14, 15 от диодцого моста 8, Через регулируемый интервал времени подастся отпцраюшцй импульс на управляющий вход гасяцсго тцристора 16, что приводит к зациранию ранее открытого тиристора 12 и повторному уменьшению до нуля питающего напря)кения на нагрузке 7 в продол)кение регулируемой паузы. Затем следует отпирание тиристора 9 и процессы повторяются. Частота основной составляющей выходного цапряжегИя преобразователя определяется разностью между частотой питаюшей сети ц (регулируемой) частотой переключения тиристоров 9, 12. Амплитуду основной ГармоНИКИ ВЫХОДНОГО сцаПРЯжСЦЦЯ РЕГУЛЦР УОт цзмснсписм соотноцгения интервалов (по- ОчсрсднОГО) ОткрыОГО сГ)стояци 51 тирцсторов 9, 12 ц ц 1 Гсрвс 1 лаи) Одцов)1)с."сс;по 1 о цх закрьпого состоя:Ия.С 1) О р )1 , Л с И 3 0 б р С Т С 11 1 511 спос)с,1 ст 1)сн 11 ыи ц)соор азов аз с,1 ь час -Корректоо И. Симкина актер Б. Тираж 865 Р по делам изобретений Раугпская наб., д. 4/5Подписиоткрытий Тип. Харьк, фил. пред, Патент тоты с искусственной коммутацией, содер.Жащий два многофазных трансформатора первичные многофаэные обмотки которы.; соединены пофазно согласно, два многофазных диодных моста, выходные выводы каждого из которых зашунтированы цепочками из последовательно включенных дросселя ,и основного тиристора, а также блок коммутации тиристоров, выполненный, например, в виде коммутирующих конденсаторов, связывающих одноименные силовые электроды основных тиристоров, и,вспомогательного тиристора, причем ко входам одного из многофазных диодных мостов подключены концы вторичной многофазной обмотки трансформатора, соединенной в звезду, первичная обмотка этого трансформатора своими свободными концами образует входные выводы преобразователя для подключения его к сети, а концы вторичной многофазной обмотки второго трансформатора образуют его выходные выводы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения и улучшения массо-габаритных показателей точки соединения первичных многофазных обмоток трансформаторов подключены ко входам второго многофазного диодного моста, конакяз 315,513 Изд. Ъо 289НГ 10 Государственного комитета С113035, Москва, 5 Кцы первичной многофазной обмотки второго трансформатора объединены, вторичные многофазные обмотки трансформаторов соединены пофазно встречно, а вспомога тельный тиристор соединен с основнымп тирпсторами одноименными электродами. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;1 О 1. Лвто ское ови етельство СССР Р д470046, кл. Н 02 М 5/30, 1975.2. Мыцык Г. С., Еременко В, Г. Гармонический анализ полностью управляемых 1 Б преобразователей частоты без звена постоянного тока. Доклады НТК по итогам ННР за 1968 - 69 гг., М., МЭИ, 1969, с. 27 - 34.3. Мастяев Н. 3., Мыцык Г. С. Влияние 20 методов регулирования выходного напряжения на его качество и на передаточные характеристики полностью управляемых преобразователей частоты с непосредственной связью. Труды МЭИ, вып. 147, М., МЭИ, 25 1972, с. 17 - 23.4, Лвторское свидетельство СССР583 о 22, кл, Н 02 М 5/2/, 1977.