Преобразовательное устройство со звеном постоянного тока

(165 О 182 Союз Советских Социалистических Республикисае сударственнын комитет сссР(088.8) елам изобретений и открытий 5) Дата опубликования описания 28.02.79(72) Авто В, С. Высочанский обретен 1) Заявител 54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪНОЕ УСТРОИСТВО СО ЗВЕНОМ ПОСТОЯННОГО ТОКАИзобретение относится к устройствам преобразования переменного тока одной частоты в переменный ток другой частоты, а также к устройствам преобразования постоянного тока в переменный, преимущественно для частотного регулирования двигателей переменного тока со ступенчатым или плавным регулированием частоты.Известны преобразовательные устройства (ПУ) со звеном постоянного тока, в которых основные вентили выходной части ПУ соединены по мостовой схеме, а индивидуальные коммутирующие вентили объединены в анодную и катодную группы и подключены к ветвям этой схемы 11, 21.Недостатком известных устройств является невысокое качество формы кривой выходного напряжения.Данное предложение имеет целью устранение указанного недостатка.Эта цель достигается тем, что обцие точки упомянутых групп вентилей связаны с отводом от средней (промежуточной) точки источника питания. Эта связь может быть выполнена непосредственно групповыми коммутирующими вентилями или через цепь, содержащую конденсатор, или конденсатор и дроссель. В первом случае в качестве источника питания звена постоянного тока должен быть использован управляемыи выпрямитель илп групповой. Коммутирующие и основные вентили должны быть полностью управляемыми. Во втором случае этим источником питания может быть 5 как выпрямитель, так и аккумуляторная батарея. ПУ может быть однофазным и многофазным.На фиг. 1 приведена схема трехфазногоПУ, в котором групповые коммутирующие 10 вентили непосредственно подключены к отводу от средней (нулевой) точки источника питания (ИП); на фиг. 2 приведена потенциальная диаграмма внешних выводов ПУ, выбранная из условий, примерно, одинако вого подавления ближайших пятой и седьмой гармоник; на фиг. 3 и фнг. 4 приведены варианты схем трехфазного ПУ при подключении групповых коммутирующих вентилей к средней точке ИП через 1. - С цепь.2 О На фигурах обозначены: 1 - 6 - основныевентили, 7 - 8 - групповые коммутирующие вентили, 9 - выпрямитель, 10 - питающий трансформатор, 11 - 16 - индивидуальные коммутирующие вентили, 17 - 19 - потенци алы выводов А, В, С ПУ относительно средней точки ИП, 20 - кривая линейного напряжения Уь, 21 - кривая фазного напряжения У 22, 23 - коммутирующие конденсатор (С) и дроссель (Л), 24, 25 - обратные вентили.50 55 6.) 65 Потенциальная диаграмма построена дл 51 случая, когда угол проводимости основных вентилей составляет 150 электрических градусов, а частота питающей сети много выше частоты нагрузки, Кривые напряжения ПУ инвариантны по отношенио к величине Сов ср нагрузки для всех значений Сов ср) 0,7.Рассмотрим работу ПУ при питании симметричной нагрузки с отстающим Совр= =0,8. Пусть в исходном положении при 10(1(1 установился стационарный периодический процесс и ток проводят вентили 1, 2, 3. В момент 1 выпрямитель 9 задержкой подачи очередного отпирающего импульса кратковременно переводится в инверторный режим. Одновременно подаются отпирающие импульсы на вентили 7 и 11. Вентиль 1 оказывается под отрицательным анодным напряжением и запирается. Ток фазы А замыкается по цепи, образованной элементами 2, 9, 10, 7, 11. Спустя время восстановления вентильной прочности вентиля 1 выпрямитель 9 переводится в основной выпрямитсльный режим. В момент 1 выпрямитель снова кратковременно переводится в инверторный режим и подается отпирающий импульс на вентиль 12. Вентиль 7 запирается, а ток фазы А замыкается по цепи, образованной элементами 12- - 11. Выпрямитель снова переводится в свой основной режим, Подается дежурный отпирающий импульс на вентиль 4, и он начинает проводить ток с момента, когда ток предыдущей полуволны фазы А спадет до нуля. В момент 1 выпрямитель снова кратковременно переводится в пивсрторпый режим и подаются отпр пощие импульсы на вентили 8 и 12. Вентиль 2 запирается, а ток фазы В замыкается по цепи, образованной элементами 12, 8, 10, 9, 3. Дальнейшая работа ПУ происходит аналогично.В данном ПУ моменты запирапия вентилей 1 - 8 обязательно совпадают с моментами времени, когда выпрямитель может быть псрсведен в инверторный режим, поэтому выходная частота ПУ ниже частоты питающей сети и при симметричной форме кривой выходного напряжения регулирование частоты может производиться только дискретно. С целью расширения диапазона регулирования частоты, увеличения плавности регулирования, а также снятия ограпичения иа характер источника питания групповые коммутирующие вентили следует подключить к отводу от средней точки ИП через коммутирующий конденсатор или 1, - С цепь. Напряжение конденсатора должно быть больше величины Е/2, гдс Е - напряжение звена постоянного тока, Основныс вентили этого ПУ работают в режиме проводимости 180 электрических градусов, поэтому кривая напряжения ПУ инвариантна по отношению к величине Совр нагрузки при величине Соз ср)0,55,Г) 10 15 20 25 30 35 40 Рб Дл 51 зяпиряния Всптил 5 1 подаотся отпирающие импульсы на вентили 7 и 11. Вентиль 1 запирается отрицательным анодным напряжением. Конденсатор перезаряжается током нагрузки. Когда напряжение на конденсаторе становится близким по абсолютной величине к начальному напряжению, но противоположным ему по знаку, подается отпирающий импульс на вентиль 12. Вентиль 7 обесточивается и запирается, как только энергия дросселя передастся конденсатору, а загрузка вентиля 2 уменьшается на величину тока фазы А, поскольку этот ток теперь замыкается по цепи, образованной элементами 12, 11. На вентиль 4 подастся дежурный отпирающий импульс, и он начинает проводить ток фазы А, как только ток предыдущей полуволны спадет до нуля.Если емкость коммутирующего конденсатора выбрана из условия обеспечения отрицательного анодного напряжения на запираемом вентиле только на время восстановления вентильной прочности, то форма кривой напряжения ПУ аналогична форме кривой напряжения для устройства 1, но отличается существенно меньшей величиной пика коммутационного перенапряжения, что повышает использование этих вентилей по напряжению примерно в 1,5 раза. При увеличении же величины коммутирующей емкости форма кривой напряжения от прямоугольной переходит к трапецеидальной, и ее гармонический состав улучшается еще больше.На фиг. 4 приведена модификация схемы ПУ, где общие катоды и общие аноды вентилей 11 - 1 б отсоединены друг от друга и с помощью дополнительных обратных управляемых или неуправляемых вентилей подключены к звену постоянного тока. Если в качестве обратных вентилей применены неуправляемые вентили, то для увеличения напряжения перезаряда коммутирующего конденсатора целесообразно последовательно с ними включить небольшие дроссели. Формула изобретения 1. Преобразовательное устройство со звеном постоянного тока, содержащее основные вентили, соединенные по мостовой схеме, индивидуальные коммутирующие вентили, обьединенные в анодную и катодную группы и подключенные к ветвям упомянутой мостовой схемы, отличающееся тем, что, с цельо приближения формы кривой напряжения к синусоидальной, общие точки упомянутых групп с помощью групповых коммутирующих вентилей соединены с выводом для подключения промежуточного отвода источника питания через элемент связи.2. Устройство по п, 1, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона650182 Юг. г регулирования частоты и увеличения плавности регулирования, в качс.тпе ука;нного элемента использована цепь, состоящая из конденсатора и дросселя,3. Устройство по пп, 1 и 2, отл и чающ е е с я тем, что в качестве указанного элемента использован конденсатор.4, Устройство по пп. 1 - 3, о т л и ч а юще е с я тем, что, с целью устранения зависимости формы кривой напряжения от коэффициента мощности нагрузки и рекуперации энергии в звено постоянного тока с сохранением знака его напряжения, общая точка каждой из упомянутых групп индивидуальных коммутирующих вентилей и подключенного к ней группового коммутирующего вентиля связана через вентиль с соответствующим полюсом звена постоянноготока.5. Устройство,по пп. 1 - 4, о т л и и аю щ е с с я тем, что упомянутый вентиль выполнен управляемым,Источники информации,1 О принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР326691, кл. Н 02 М 7/515.2. Авторское свидетельство СССР396797, кл. Н 02 М 7/515, 1.06.70.650182 Цг Рл Ф Составитель Г. Вотинцеведактор Б. Герцен Техред И. Строганова Корректор А. Степано Типография, и р. Сапунова,Заказ 27НП 13 Изд. М 161 Тираж 865 Подписное Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, )К, 1 аушская наб., д. 4/5