Статический непосредственный преобразовательчастоты

: ъъО П И С А Н И Е, 2358ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскик Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авт, свидетельстваКл. 21 дз, 1401 21 г 1-, 1402 Заявлено 11,.1967 ( 1125523/24-7)с присоединением заявки1125885124-7ПриоритетОпубликовано 16.1.1969. Бюллетень5Дата опубликования описания ЗЛ 1.1969 Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРАвторыизобретения Г, С. Зиновьев и В. В. Семенов Новосибирский электротехнический институт Заявитель СТАТИЧЕСКИЙ НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫИзвестный статический непосредственный преобразователь частоты, содержащий на каждую фазу нагрузки блок коммутации с конденсатором и с соединенными встречно-параллельно вентилями, не обеспечивает получения широкого диапазона частот выходного напряжения и не устраняет зависимости формы выходного напряжения от нагрузки.Основными отличительными особ;нностями данного преобразователя является то, что, с целью расширения диапазона часто,выходного напряжения и устранения зависимости формы выходного напряжения от нагрузки, блок коммутации подсоединен параллельно нагрузке и снабжен дросселем, включенным последовательно между указанным конденсатором и вентилями.На фиг. 1 представлена принципиальная схема преобразователя, подключенного к однофазной нагрузке, и эпюры токов и напряжений при работе этого преобразователя; на фиг, 2 - принципиальная схема прсобразователя, подключенного к трехфазной нагрузке, и эпюры токов и напряжений при его работе. Преобразователь частоты содержит блок коммутации 1 с конденсатором 2 и с соединенными встречно-параллельно вентилями 3 и 4. Блок 1 подсоединен параллельно нагрузке 5 и снабжен дросселем б,Схема преобразователя частоты ннверторанапряжения (без звена постоянного тока) содержит два трехфазных моста, собранных на управляемых вентилях 7 - 18 таким образом, что эти вентили оказываются включенными встречно-параллельно. Коммутация вентилей по высокой частоте обеспечивается за счет независимого узла коммутации.Допустим, что в момент Г отпираются вентили 7, 10 и 13, при этом к нагрузкс 5 прнклалывается линейное напряжение питающей сети, а конленсатор 2 заряжается до двойного линейного напряжения, По окончании зарялной полуволны тока ,. вентиль 4 запирается, а вентили 7 н 10 продолжают пропускать ток нагрузки 5. Для запирания этик вентилей после формирования положительной полуволны напряжения (1, в момент Г, отпираются вентили 13, 1 б и 3, и конденсатор 2, заряжен ный Ло двойного линейного напряжения, разряжается на питающую сеть. При этом ранее работавшие вентили 7 и 10 попадают под обратное напряжение н должны восстановить свою управляемость. После спалани ло нуля 25 тока (фпг. 1) отпираются вентили 14, 15 и3, прн этом к нагрузке 5 опять приклалывастся линейное напряжение питающей сети (но обратной полярности), а конденсатор 2 вновь заряжается ло напряжения, близкого и двой ному линейному.55 60 65 Если нагрузка б имеет ш(дуктпвнын характер, то к моменту окончания зар 51 д 11 ОЙ НО;1 уволны тока 1 ток этой нагрузки может ещс не успеть изменить свой знак. В этом случае в момент спадания тока 1 до нуля отпираются встречно-включенные вентили 8 и 9, пропускающие реактивный ток нагрузки б, а после спадания сго до нуля вновь отпира 1 отся вентили 14 и 15. В дальнейшем процесс повторяется с той лишь разницей, что в каждый момент времени работают вентили, находящиеся под максимальными фазными потенциалами. Таким Ооразом, Олагодаря на;1 ичню независимого блока 1, отделенного От основных венгилей 7 - 18 вспомогательными вентилями 8, 4, коммутация основных вен 1 илей 7 - 18 обеспечивается за счет импульсов коммутационного тока 1 длительность которого много меньше полупериода выходной частоты, вследствие чего среднее значение анодного тока основных вентилей 7 - 18 определяется в основном током нагрузки б, Обратное напряжение на основных вентилях определяется линейным напрян(ением питающей сети (как в обы шом выпрямителе), потому что повышенное напряжение на конденсаторе 2 воспринимается вспомогательными вентилями 3 и 4.Установленная мощность вспомсц ательных вентилей невелика, так как они могут быть выбраны на ток, намного меньшип тока на. груз ки.Работает преобразователь (фиг. 2) следующим образом.Предположим наличие нулевого провода 19 между нагрузкой 20 - 22 и питающей сетью. В этом случае каждая фаза нагрузки 20 - 22 будет работать независимо одна ог другой. Таким образом, можно рассмотреть работу с:(емы на примере одной фазы. Допустим, что в момент времени 1 при наиболее положительной фазе А питающей сети включили вентиль 28. В 20 - 22 будет нарастать ток. Коммутирующая емкость 24 уже заряжена (как будет видно из дальнейшего) до напряжения, равного двойной величине значения фазного напряжения сети (в момент заряда).Для запирания вентиля 28 в моменг 1 г отпирается вентиль 25 узла коммутации 2 б. Емкость 24, заряженная в полярности, указан. пой на фиг, 2, через вентиль 25 разряжается навстречу току, текущему через вен 1 иль 28 н при достижении током разряда емкости тока вентиля 28 последний запирается, Дальнейшее протекание колебательной полуволны разрядного тока емкости 24 обеспечивается за счет включения вентиля 27, встреч ш-параллельного выключившемуся вентил:О 28, что сохраняет неизменным цепь разряда емкости. Ход изменения напряжения на емкости 24 и тока этой емкости для момента коммутации представлены справа на фиг. 2, г и 2,д. Время, отводимое на восстановление управляющих свойств проводившего вентиля 28, будег равно времени протекания полуволны тока разряда через вентиль 27. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Прп спадании полуволны тока в этом вентиле емкость 24 разрядится до нагряжения, близкого к нулевому. Для ее подготовки (заряда) к следующей коммутации в этот момент (1 г 1) отпирается вентиль анодной группы, связанный в этот момент с наиболее отрицательной фазой питающей сети, т. е. вентиль 28. Емкость 24 заряжается в колебательном режиме до напряжения, близкого к двойному напрягкению фазы С в этот момент, После спадания зарядной полуволны тока в вентиле 28 необходимо открыть включенный встречно-параллельно ему вентиль 29, через который будет происходить спад тока нагрузки 20 и возврат в сеть энергии, накопленной в реактивных элементах нагрузки 20. Вентиль 25 при этом закроется, и емкость 24, заряженная в полярности, указанной внизу на фиг. 2, будет готова к следующей коммутаМежду моментом спадания тока нагрузки 20 до нуля (момент 1 з) и моментом начала пропуска тока нагрузки 20 в обратном направлении (момент 14) может быть сделана пауза, позволяющая регулировать величину выходного напряжения широтно-импульсными методами.Процессы, происходящие при протекании тока нагрузки 20 в отрицательном направлении (14 - г,), аналогичны выше рассмотренным, В момент 1; коммутации вентиля анодной группы емкость 24 перезаряжается в полярность, с которой было начато рассмотрение, т, е, в момент 1, может быть начато формирование следующего периода выходного напряжения.Наличие отдельного узла коммутации 2 б на каждую фазу нагрузки делает коммутацию независимой по фазам, что позволяет включать нагрузку в любую схему соединения (звезда, треугольник). Для улучшения формы выходного напряжения такого преобразователя, предназначенного для частотного регулирования скорости машин переменного тока, напряжение может формироваться методом синусоидальной широтно-импульсной модуляции (фиг, 3), По своим свойствам преобразователь является инвертором напряжения без явного звена постоянного тока. Таким образом, данный преобразователь позволяет получать напряжение от нулевой частоты до верхней частоты, определяемой только свойствами используемых вентилей и независящей от величины и характера нагрузки, т. е. эта схема позволяет практически полностью реализовать частотные свойства тиристоров. Колебательный режим работы узла коммутации обеспечивает ее автономность от нагрузки и неизменность формы выходного напряжения во всех режимах, Величины прямых и обратных напряжений на вентилях схемы не превышают линейного напряжения пи. тающей сети. Узел коммутации не содержит элементов в силовой цепи и состоит только из235181 В С г ф двух вспомогательных вентилей, емкости и индуктивности,Предмет изобретенияСтатический непосредственный преобразователь частоты, содержащий на каждую фазу нагрузки блок коммутации с конденсатором и с соединенными встречно-параллельно вентилями, отличаюшийсл тем, что, с целью расширения диапазона частот выходного напряжения и устранения зависимости формы выходного напряжения от нагрузки, блок ком мутации подсоединен параллельно нагрузке иснабжен дросселем, включенным последовательно между указанным конденсатором и вентплям 1.по д Типография, пр, Сапунова,аказ 744/ НИИПИ Юа Тираж 480ч изобретений н открытий прпосква, Центр, пр. Серова, д. 4 Подписное вете Министров СССР