253225

ПИСАНИЕ ЗОБРЕТЕ Н ИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскизоциалистических опубли висимое от авт. свидетельств явлено 15.Ч.1968 ( 1248718/24 14/01 Комитет по делам оритет обретений н открытиирн Соеете МинистровСССР Опубликовано 30,1 Х,1969, Бюллетень30Лата опубликования описания 4.111.1970 14.27 (088.8 АвторыизобретенияЗаявитель Г. С. Зиновьев и В, И. Попов Новосибирский электротехнический инстиРЕДСТВЕННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТ Н с присоединением заявкиИзвестен непосредственный преобразователь частоты, содержащий преобразовательные блоки по числу фаз нагрузки, каждый из которых снабжен узлом искусственной коммутации, состоящим из двух последовательно включен ных коммутирующих тиристоров, подсоединенных к фазам питающей сети через диоды, и из 1.С-цепочки, через которую общая точка последовательно включенных коммутирующих тнристоров подсоединена к фазе нагрузки. 10Указанньв преобразователь имеет высокие коммутационные потери и не обеспечивает высокон надежности коммутации.Предлагаемый преобразователь отличается от известных тем, что каждый узел искусствен ной коммутации снабжен группой из соединенных встречно-параллельно тиристоров, через которую общая точка последовательно включенных коммутирующих тиристоров подсоединена к нулевой точке питающей сети. 20Это уменьшает коммутационные потери и повышает надежность коммутации.На фиг. 1 представлена принципиальная схема преобразователя; на фиг. 2 - графики токов и напряжений в преобразователе. 25Непосредственньш преобразователь частогы (инвертор напряжения с непосредственным гштаниегм от сети трехфазного напряжения) содержит преобразовагельные блоки 1 - 8 по числу фаз 4 - б нагрузки, каждый из которых зо снабжен узлом 7 искусственнои коммутации, состоящим из последовательно включенных 1 коммутирующих тиристоров 8, 9, подсоединенных к фазам А, В, С питающей сети через диоды 10 - 15, и из 1.С-цепочки 1 б, состоящей из конденсатора (емкости) 17 и дросселя (индуктивности) 18, через которую общая точка 19 последовательно включенных коммутирующих гиристоров 8, 9 подсоединена к фазе 4 нагрузкг,Кроме того, каждый узел 7 искусственной коммутации снабжен группой из соединенных встречно-параллельно тиристоров 20, 21, через которую общая точка 19 последовательно включенных коммутирующих тиристоров 8, 9 подсоединена к нулевой точке О питающей сети, В преобразовательный блок 1 - 8 также входят н основные тиристоры, которые образуют катодную 22 - 24 и анодную 25 - 27 группы.Графики токов и напрякений в схеме инвертора изображены на фиг, 2,На фиг. 2,а - У 4, т 4 соответственно кривые напряжения и тока фазы 4 нагрузки при двуполярной широтно-импульсной модуляции; (7, УУ, - фазные напряжения питающей сети;на фиг. 2,б - графики токов и напряжений в схеме преобразователя, соответствующие моменту выключения основного тиристора 22, 25322545 50 55 60 65 где 1 114 - ток и напряжение фазы 4 нагрузки; 1, - ток основного тиристора 22; 1, - значение тока фазы 4 нагрузки в момент коммутации; 1,7 - ток коммутирующей емкости 17;(1 д - напряжение на коммутирующей емкости17; Еф - фазная э.д,с. питающей сети; 1, - 16 -характерные моменты времени; 1, - время, отводимое на восстановление управляющих свойств выключаемого вентиля; 12; - токосновного тиристора 25; 12, - ток тиристора24, выполняющего в данный момент функциивентиля обратного тока.На фиг, 2 в и г - схемы замещения инвертора на момент времени выключения тиристора 22,где 1, - 1 - характерные моменты времени;1,7 - ток емкости 17; 1, - ток фазы 4 нагрузкив момент коммутации.Преобразователь работает следующим образом.Предположиъ 1 наличие нулевого проводамежду фазой 4 нагрузки и питающей сетью,как показано пунктиром на фиг. 1. В этОм случае каждая фаза 4 - б нагрузки будет работать независимо одна от другой, что позволяетограничиться рассмотрением работы схемы напримере одной фазы 4 нагрузки. Для определенности будем считать, что в рассматриваемый момент фаза А питающей сети наиболееположительна, а фаза С - наиболее отрицательна, включен основной тиристор 22. Коммутирующая емкость 17 уже заряжена до напряжения, равного двойной величине значения фазного напряжения сети (в момент заряда) и полярности, указанной сверху емкости 17 (фиг. 1),Для выключения тиристора 22 в момент 11отпирается тиристор 8 узла 7 коммутации, Ех 1 кость 17, заряженная до двойного фазного напряжения, начнет перезаряжаться в обратну 1 ополярность, указанную под емкостью 17 в кружочках на фиг. 1, навстречу току, текущемучерез тиристор 22, и при достижении токомперезаряда емкости 17 тока тиристора 22 последний закроется (момент 19). Цепь протекания тока емкости 17 для этого момента времени изображена на фиг, 2,в, После момента12 дальнейшее протекание колебательной полуволны перезарядного тока емкости 17 обеспечивается за счет включения тиристора 25встречно-параллельно выключившемуся тиристору 22, что сохраняет неизменным цепь псрезаряда емкости 17. Путь протекания токаемкости 17 для этого момента времени показан на фиг. 2,г. Ход изменения напряжения наемкости 17 и тока емкости 17 в увеличеш 1 оммасштабе представлены на фиг. 2,б.Время, отводимое на восстановление управляющих свойств проводившего тока тирпстора 22, равно времени протекания полуволнытока перезаряда емкости через тирнстор 25.В момент времени 1. открывается тиристор24 катодной группы, подключенный в данныймомент к наиоолее отрицательной фазе С дляобеспечения протекания реактивного тока фа 5 10 15 20 25 Зо 35 40 зы 4 нагрузки в прежнем направлении, но уже против э.д.с. питающей сети. После спадания тока фазы 4 нагрузки до нуля включается тиристор анодной группы 25 - 27 для формирования отрицательной полуволпы тока фазы 4 нагрузки, Одновременно с вкл 1 очением тиристора анодпой группы 25 - 27 подготавливается емкость 17 для очередной коммутации. Для этого открывается тиристор 20 и тиристор в катодной группе 2224, подключенный к наиболее отрицательной фазе питающей сети (момент 1,). Емкость 17, заряженная до двойного фазного напряжения, разрядится практически до нуля (1;), В момент перехода тока емкости 17 через пулевое значение включается тиристор 21, и смкость 17 через открытый основной тпрпстор аподной группы 25 - 27 зарядится до напряжения необходпмо 11 полярности для выключения тпристора анодпой группы 25 - 27. Между моментом спадания тока фазы 4 нагрузки до нуля и моменгом начала пропускания тока фазы 4 нагрузки в обратном направлении может быть сделана пауза, позволяющая регулировать величину выходного напряжения широтно-импульсными методами.Процессы, происходящие при протекании тока фазы 4 нагрузки в отрицательном направлении, аналогичны выше рассмотренным.Наличие отдельного узла 7 коммутации,на каждую фазу 4, 5, б нагрузки делает коммутацию независимой по фазам, что дает возможность соединять фазы 4, 5, б нагрузки либо в треугольник, либо в звезду. Для улучшения формы выходного напряжения преобразователя, предназначенного для частотного регулирования скорости машин переменного тока, выходное напряжение может формироваться методом синусоидальной широтно-импульсной модуляции (фиг. 2,а). Таким образом, данный преобразователь позволяет получать напряжение от нулевой частоты до верхней частоты, определяемой только свойствами используемых тиристоров и не зависящее от величины и характера нагрузки. Схема позвол 51 ет практически ИОлнОстью реализовать частотные свойства тиристоров. Величины прямых и обрагных напр 51 кений не превышают линейного напряжения питающей сеги. Узел 7 коммутации не содержит элементов в силовой цепи и состоит из вспомогательных тиристоров 8, 9, 20, 21, установленная мощность которых значительно меньше установленной мощности основных тпристоров 22 - 27, пндуктивности 18 и емкости 17. Включение дополнптельньгх тирпсгоров 20, 21 позволило разделить цепь заряда емкости 17 и оптура коммутации, что вдвое увеличило коммутиру 1 ощу 1 о способность пнвертора, так 1,ак вдвое увелп 1 п.1 ась Э.д.с, коммутации, и снизило коммлацпонпые потери. Связь реактивных элементов контура узла 7 коммутации с исто 1 ппком пптагн 1 я (во время разряда коммутпру 1 ощей смкос 1 п 7 до нуля) позволила пзбаш 1 гься от оспои 1 ого недостатка - накоп253225 Фиг. 1 ления энергии в реактивных элементах 17, 18контура коммутации. Предмет изобретенияНепосредственный преобразователь частоты, содержащий преооразовательные блоки по числу фаз нагрузки, каждый из которых снабжен узлом искусственной коммутации, состоящим из двух последовательно включенных коммутирующих тиристоров, подсоединенных к фазам питающей сети через диоды, и из 1.С-цепочки,через которую общая точка последовательно включенных коммутирующих тиристоров подсоединена к фазе нагрузки, отличающийся тем, что, с целью уменьшения коммутацион ных потерь и повышения надежности коммутации, каждый узел искусственной коммутации снабжен группой пз соединенных встречно-параллельно тиристоров, через которую общая точка последовательно включенных коммути рующих тиристоров подсоединена к нулевойточке питающей сети.253225 2 25 гсг цг.едакч Руб аказ 391/3 Тираж 480 ПодписпоЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Мииистров СССР Москва Ж.35, 1 аушскап наб., д. 4,5 пография, пр. Сапунова,п о Составитель Л. Борисовакреп 3. Н. Тарапенко Коррекгор С. А. Кузовеикова