Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное

1Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в тиристорных преобразователях частоты.Целью изобретения является улучшение энергетических показателей путем снижения установленной мощности конденсаторов ЯС- цепей.На фиг. 1 изображена. принципиальная схема преобразователя; на фиг. 2 - диаграмма управления, поясняющая процесс преобразования постоянного напряжения в трехфазное переменное; на фиг. 3 - диаграммы токов и напряжений, поясняющие процессы выключения разрядных диодов и приложения напряжения к главным тиристорам преобразователя после восстановления их вентильных свойств в прямом направлении.Преобразователь однофазного перемен ного напряжения в трехфазное переменное напряжение (фиг. 1) содержит основной источникпитания, состоящий из тиристорного моста 2 - 5, подсоединенного к вторичной обмотке трансформатора 6, сглаживающего 1,С-фильтра 7, 8, токоограничивающего реактора 9, вспомогательный источник питания инвертора 10 соединен через диоды связи 11 и 12 с источником 1 и непосредственно с однофазным мостом коммутирующих тиристоров 13 - 16 с коммутирующей С-цепью 17 и 8 в диагонали, разрядные диоды 9 и 120 зашунтированы конденсаторами 21 и 22 ивозвратные диоды 23 и 24 соединены с коммутирующим трансформатором, состоящим из двух обмоток 25 и 26. Коммутирующие диоды 27 и 28 соединены с трехфазцым мостом распределительных тиристоров 29 - 34, которые через реактивные диоды 35 и 36 соединены с источником 1. К главным тиристорам 37 - 42 подключены С-цепи 43 в , трехфазная нагрузка 55 - 57, система 58 управления инвертором, система 59 управления источником 1 питания.Работа автономного инвертора напряжения (АИН) в режиме преобразования постоянного напряжения в трехфазкое переменное поясняется диаграммами токов и напряжений 755, 155, Ь 56, 756, (/57, 757) И алгоритмами переключения тиристоров.Пусть согласно алгоритму управления (фиг, 2) АИН в момент времени в были включены главные тиристоры 38, 39, 42 и конденсатор 1 заряжен полярностью, указанной на фиг. 1, Цифровые индексы при напряжениях управления з 7 - Уг) указывают к какому вентилю они относятся. Ток нагрузки протекает по цепи: источник питания 1, тиристор 38, нагрузка 55, 56, тиристор 39, тиристор 42, нагрузка 56, 57, тиристор 39.В момент времени 1 коммутируют тиристор 42, для чего включают распределительный 33 и коммутирующий 14 тиристоры. При этом ток нагрузки начинает вытесняться из тиристора 42 током перезаряда Е,С-цепи50 55 5 О 5 20 25 ЗО 35 40 17 и 18 по контуру: 17, 18, 27, 33, 42, 12, 4, 17. В момент времени з запирания тиристора 42 (фиг. За) избыточный ток пере- заряда конденсатора замыкается по цепи: 17, 18, 25, 20, 14, 17. При этом напряжение первичной обмотки коммутирующего трансформатора 26 прикладывается в обратном направлении к катоду выключаемого тиристора 42 (фиг. 36) по цепи: (+)25, 27, 33, катод 42, ( - ) 23, 20, 12, анод 42. В момент времени 1 з избыточный ток перезаряда конденсатора 17 (фиг. Зв) становится равным току нагрузки, и поскольку конденсатор 17 перезаряжается на противоположную полярность и начинается процесс выключения диода 20, то интервал времени з - 1 з, равный схемкому времени выключения тиристора ту, отводится на восстановление его вентильных свойств.На интервале времени з -в случае, если напряжение конденсатора 17 меньше, чем напряжение источника 1 питания, продолжается перезаряд его током нагрузки по цепи: источник питания 1, 12., 14, 17, 18, 27, ЗЗ, 57, 56, 39, ( - ) источника 1 питания.В момент времени з до момента спада реактивного тока (по цепи: 57, 56, 39, 35, 33, 57) начинается процесс выключения диода 20, и поскольку разность ЭДС реактора 18 и напряжения конденсатора 17 мала, то конденсатор 22 (фиг. Зд, (/з) заряжается по цепи; источник питания 1, 12, 22, 25, 27, 33, 57, 56, 39, ( в ) источника питания 1, а конденсатор 45 шунтирующей ЯС-цепи 45 и 46 по цепи: источник питания 1, 46, 45, 57, 56, 39, ( в ) источника 1 питания.Поскольку конденсатор 22 и КС-цепь 45 и 46 в указанный момент времени включены параллельно, то скорость изменения напряжения на конденсаторе 45 и, следовательцо, ца тиристоре 42 ке может превышать скорость изменения напряжения ка конденсаторе 22. Вследствие того, что в цепи фильтрового конденсатора 8 1.С-фильтра установлен токоограничивающий реактор 9, конденсатор 22 заряжается в колебательном режиме и скорость изменения напряжения ца цем записывают уравнением гдемгновенное значение тока;с - - емкость ЯС-цепи.Выбором параметров токоограцичивающего реактора и конденсатора можно задавать требуемую скорость изменения НУ/Ж. Поскольку диод 20 запирается, а вентили 12, 14, 27, 33 до момента времени з (фиг. 2) остаются включенными и конденсатор 22 заряжается до входного напряжения иквертора, то после восстановления вентильных свойств тиристора 42, на интервале времени з- -к нему в прямом направлении прикладывается напряжение конденсатора 22 по цепи: 22, 12, анод 42; ( -) 22, 25, 7, 1293807333, катод 42. Вследствие того, что конденсатор 17 перезаряжается на противоположную полярность (полярность указана в скобках), то конденсатор 21 (фиг. 3 г) к моменту выключения диода 20 разряжается до разности напряжений 10 и 17 по цепи: (+) 21, 25, 18, 17, 14, 10, 21. Таким образом, энергия, запасенная в конденсаторе 21, без дополнительных потерь мощности в активных сопротивлениях (активные сопротивления, включенные последовательно с ним, отсут О ствуют) передается в источник 10 питания.В момент времени 14 конденсатор 17 (фиг. Зв, кривая Уп) заряжается до напряжения источника 1 питания и начинается процесс выключения тиристора 14. При этом реактивная составляющая тока замыкается по цепи: нагрузка 57, 56, 39, 35, 33, 57. При спаде до нуля реактивной составляющей тока нагрузки 57 тиристор 33 выключается напряжением перезарядившегося конденсатора 17 по цепи: (+) 17, 14, 12, 2, 39, 56, 57, 33, 27, 18, ( - ) 17. На этом в момент Ь 6 процесс выключения тиристора 42 инвертора заканчивается и в момент времени 6 т осуществляют дозаряд конденсатора 17. Для этого (фиг, 2) включают тиристоры 14 и 15. Поскольку потенциал конденсатора7 направлен встречно потенциалу конденсатора 22, то в момент включения тиристора 14 не требуется ограничивать ток конденсатора 22 резистором. При очередной коммутации конденсатор 22 разряжается по цепи: 22, 10, 13, 17, 8, 25, 22. При очередной коммутации (согласно диаграмме управления фиг. 2) тиристора 39 в момент времени Ь 8 электромагнитные процессы в инверторе протекают аналогично вышесказанному. При этом скорость нарастания напряжения на тиристоре 39 после восстановления его вентильных свойств ограничивается конденсатором 21,Таким образом, включение конденсаторов параллельно разрядным диодам 9, 20 позволяет существенно снизить установлен ную мощность ЯС-цепей (43 - 54) главных тиристоров инвертора. Вследствие того, что в цепи конденсаторов 21, 22 отсутствуют активные сопротивления, существенно снижаются потери мощности при перезаряде этих конденсаторов. Гри включении конден саторов 21 и 22 параллельно диодам 19 и 20 параметры ЯС-цепей выбираются из условия ограничения (дУ/И 1)чакс и на порядок меньше, чем при выборе их для ограничения скорости нарастания напряжения в процессевосстановления (дУ/й) . Формула изобретенияПреобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное, содержащий трехфазный мост главных тиристоров, подключенный выводами постоянного тока к основным шинам питания, ЯС-цепочки, подсоединенные параллельно главным тиристорам этого моста, трехфазный мост распределительных тиристоров, подсоединенный выводами переменного тока к выводам переменного тока трехфазного моста главных тиристоров, а выводами постоянного тока через обратные диоды - к соответствующим основным шинам питания, вспомогательный источник питания, однофазный мост коммутирующих тиристоров, подсоединенный выводами постоянного тока к соответствующим шинам вспомогательного источника питания, коммутирующую 1.С- цепь, включенную в диагональ переменного тока однофазного моста коммутирующих тиристоров, два последовательно соединенных разрядных диода и два последовательно соединенных между собой возвратных диода, подключенных к соответствующим шинам дополнительного источника питания, коммутирующий трансформатор, подсоединенный соответствующими выводами к общим точкам соединения возвратных и разрядных диодов и к общей шине соединения коммутирующих тиристоров, два согласно последовательно включенных коммутирующих диода, подсоединенных своими выводами к выводам постоянного тока трехфазного моста распределительных тиристоров и общей точкой соединечия к соответствующему выводу коммутирующей 1.С-цепи. диоды связи, соединяющие одноименные основные шины и шины дополнительного источника питания, конденсатор, подсоединенный одним выводом к катоду первого разрядного диода, и систему управления, подсоединенную своими соответствующими выходами к управляющим входам тиристоров, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей путем снижения установленной мощности конденсаторов ЯС- цепей, в него введен дополнительный конденсатор, подключенный параллельно выводам второго разрядного диода, а второй вывод упомянутого конденсатора подсоединен к аноду первого разрядного диода.ь г,гт и ц кКорректорПодписноеизобретенийб., д. 4/5жгород, ул. П Решети открыти ктная, 4 Ол 7 изб ци ца цц цм цяу цза из цгг цо и,м июз цэ иар Цк Редактор Л. ПовханЗаказ 393/57ВНИИПИ Государстве13035,Производственно-пол Составитель Г. МыцТехред И. ВересТираж 661нного комитета СССР по деламМосква, Ж - 35, Раушская нграфическое предприятие, г. У