Преобразователь частоты со звеном постоянноготока

/б й,ж,ь 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических РеспубликЗаявлено 07,Ч 1.1967 ( 1164037/24-7)с присоединением заявкиКомитетзобретени МПК Н 02 пт 5/42 Н 02 пт 7/72 УДК 621,314.27(088,8)деламоткрытий Приоритет Опубликовано 13.1,1970, Бюллетень5 Дата опубликования описания 8/Л 1 1970 и Совете Министро СССРАвторыизобретен А. Н, Милях, В. Е, Тонкаль и И, В, Волковнститут электродинамики АН Украинской ССР Заявите 0 ователя частоты 25ый диапазон и РЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ТОИзвестен преобразователь частоты со звеном постоянного тока, содержащий силовые и вспомогательные вентили для компенсирования реактивной энергии и выходной трехфазный трансформатор с первичными и вторичны ми обмотками, Однако такой преобразователь частоты не обеспечивает широкого частотного диапазона и имеет низкий к.п.д.Предложенный преобразователь частоты отличается от известного тем, что трансформа тор снабжен дополнительными фазными обмотками, подключенными к группам из двух встречно-параллельно соединенных вспомогательных вентилей,Дополнительные фазные обмотки соединены в звезду.Каждая фазная дополнительная обмотка выполнена из двух секций, причем каждая секция одной фазной дополнительной обмотки соединена последовательно с секцией другой фазной дополнительной обмотки, образуя три группы из секций фазных дополнительных обмоток.Такое выполнение преобразпозволяет расширить частотнповысить к,п.д.На фиг. 1 дана принципиальная схема опи:ываемого преобразователя частоты; на фиг. 2 - принципиальная схема выходного ЗВЕНОМ ПОСТОЯННОГО трансформатора, на фиг, 3 - эпюры токов и напряжений.Преобразователь частоты содержит силовые 1 - 12 и вспомогательные 18 - 18 вентили для компенсирования реактивной энергии и выходной трансформатор 19 с первичными 20 - 22 и вторичными 28 - 25 обмотками. Кроме того, трансформатор снабжен дополнительными фазными обмотками 2 б - 28, соединенными в звезду и подключенными к группам из двух встречно-параллельно соединенных вспомогательных вентилей 18 и 14, 15 и 1 б, 17 и 18. Каждая дополнительная фазная обмотка выполнена из двух секций 29 и 80, 81 и 82, 88 и 84 так, что, например, секция 80 соединена последовательно с секцией 81. Аналогично соединены и остальные секции, в результате чего образуются группы из секций 80 и 81, 82 и 88 и 84 и 29.Принцип работы преобразователя основан на том, что при многофазной нагрузке 8 б в любой момент времени по крайней мере одна из фаз потребляет энергию, в то время как другая (или другие) фаза должна отдавать ее. На фиг, 3 показаны кривые изменения напряжения, токов и энергии в трехфазной нагрузке при прямоугольной форме выходного напряжения (заштрихованные площади это энергия, которая отдается фазами) для двух значений реактивности (токи т и т) на 2615483грузки, при одной из которых фазы поочередно отдают энергию (5), а при другой - естьмоменты времени (от 1 до 1, от 1 до г,и т. д.), когда одновременно должны отдаватьэнергию две фазы (Ь, а потребляет энергиютолько одна фаза,Реактивная энергия не возвращается обратно в сеть, а передается в фазы нагрузки 35,потребляющие энергию. При этом схемы преобразователя для случая, когда энергию отдает одна фаза (высокий совв) и одновременно две фазы (низкий соз с), отличаютсядруг от друга,На фиг. 1 приведена схема преобразователядля случая высокого соыр, Форма напряже.ния в каждой фазе преобразователя прямоугольная, т. е. соответствует показаннойна фиг. 3. При принятом соединении обмоток трансформатора 19 в звезду усложняется форма кривых напряжения (фазные напряжения имеют ступенчатую форму) и затрудняется рассмотрение принципа работы схемы, однако суть работы схемыкомпенсации не меняется.В момент времени , напряжение Од в фазе А преобразователя, т. е, на обмотке 20, инвертируется. 11 еред этим положительный потенциал этого напряжения был приложен кконцу обмотки 20, 11 ри инвертировании напряжения на обмотках 20, 26 и 23 п д действиеминдуктивности нагрузки 35 наводится э.д.сположительный потенциал которой приложенк началу этих обмоток, сбозначечному точкой,В момент 1, открызается венп.ль И и токпод действием возникающей э.д.с. протекаетот начала обмотки 25 через вент гль 13 и обмотку 28 к ее концу (на фиг, 3 напряжениев этот момент времени положительно, т. е, егоплюс на начале обмопси 28). Если ранееэнергия отдавалась в сеть, то теперь она отдается в фазу нагрузки 35, а потреблениеэнергии этой фазы из сети в промежуток времени 1 о - 1 уменьшается.Следующее переключение (фиг, 3) пр о исходит,в фазе С в момент времени 1 От действияиндуктивности нагрузки 35 возникает э.д.с.,положительный полюс которой на конце обмотки 28, Открывается вентиль 1 и через него и обмотку 2 б от конца к началу (напряжение источника приложено к этой оомотке также от конца к началу) энергия гередается вфазу В нагрузки.По прекращении протекания этого тока вентили И - 18 узла компенсации закрываются,Таким образом, за время периода выходногонапряжения .по одному разу работают всешесть вентилей в очередности И, 1/, 15, 14, 18и 15, которая повторяется от периода к периоду, и построение схемы управления для узлакомпенсации не вызывает затруднений.При низких созсг одновременно отдаютэнергию две фазы, причем возникающие э.д,с.в компенсирующих обмотках трансформаторамогут иметь такое направление, ч о при однофвременном включении обмоток двух фаз натретью (фиг, 1) создаются короткозамкнутыеконтуры, или необходима установка дополнительного комплекта (шести) управляемых вентилей.Схема преобразователя с шестью управляемыми вентилями (фиг. 2) может работать какпри высоких, так и низких коэффициентахмощности. При помощи гальванически развя 10 занных друг с другом контуров, реактивнаяэнергия одной фазы может отдаваться в однуиз других фаз многофазной нагрузки 35, причем одновременно могут отдавать энергию двефазы. Например, при переключении в момент5 времени.,10 от наведенной в обмотке 30 фазы Аэ.д.с. (положительный полюс в начале обмотки) при открывшемся вентиле 15 ток протекает через обмотку 31 в направления, противоположном направлению напряжения фазы В2 О (фиг, 3), и реактивная энергия фазы А передается в фазу В, Затем в момент времени 1,происходит переключение напряжения в фазеС, ток от возникающей в обмотке 34 э.д,с.(положительный полюс на конце обмотки 34)2 при открывшемся вентиле 13 протекает черезобмотку 29 фазы А, и так как вентиль 15, открывшийся в момент времени 10, еще. не закрыт, то энергия фазы С также в промежутоквремени 1 - 1 з передается в фазу В. В момент8 з вентиль 15 закрывается, и реактивная энергия фазы С передается в фазу А,При следующем переключении в фазе Ваналогично осуществляется передача накопленной в нагрузке этой фазы реактивной энеру гии в фазу А. Таким образом, при помощиприведенного на фиг. 2 узла компенсации осуществляется компенсация реактивной энергиинагрузки 35 при любых значениях сов ср. Приэтом в схеме возможны отклонения формы то 40 ков и напряжений от приведенных на фиг. 3,однако они не сказываются на принципе работы преобразователя, Узел компенсации можетработать также при любой форме напряженияна выходе преобразователя - спнусоидаль 4 ной, ступенчатой, при работе инвертора (вентили 7 - 12) в режиме широтно импульсноймодуляции и т. д.В предлагаемом преобразователе отсутствуют циркуляция реактивной энергии через всем его звенья и дополнительные потеря в них, Онобладает высоким к.п.д. Кроме того, в преобразователе легко производится согласованиенапряжений вентилей И - 18 узла компенсации с напряжением нагрузки 35 я преобразо 55 вателя (в качестве этих вентилей можно использовать как тиристоры, так и транзисторы) и отсутствует гальваническая связь междунагрузкой 35 и переключающими элементами,Предмет изобретения1. Преобразователь частоты со звеном постоянного тока, содержащий силовые и вспомогательные вентили для компенсированияреактивной энергии и выходной трехфазный65 трансформатор с первичными и втсричнымиобмотками, отличающиссся тем, что, с целью расширения частотного диапазона .; повышения к.п,д., трансформатор снабж.н дополнительными фазными обмотками, подключенными к группам из двух встречно-параллельно соединенных вспомогательных вентилей.2, Преобразователь частоты по, 1, отличающийся тем, что дополнительньц фазные обмотки соединены в звезду. 3. Преобразователь частоты пэ и. 1, отличающийся тем, что каждая фазная дополни тельная обмотка выполнена из двух секций, причем каждая секция одной фазиой дополни тельной обмотки соединена последовательно ."секцией другой фазной дополнительной обмотки, образуя три группы из секций фазных дополнительных обмоток.оставитель Л. Борисо ейсоченко Техред А. А. Камышникова Корректор С. А. Кузовенкова актор Ипотрдфия,апунова, 2 Заказ 2051/11ЦНИИПИ Комите 5 Я58 Тираж 480 Подписноео делам изооретепий и открытий при Совете Министров СССР Москва, Ж.35, Раушская наб., д, 4/5