Реверсивный преобразователь переменного напряжения в постоянное

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИ 4 ЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 А 1 119) (11) 51) ЕТ:.НИУ ДЕТЕЛ РСКОМУ е выводы, 3 ил,2 4 й ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗ(71) Московский энергетический институт и Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский технологический институт электротермического оборудования(54) РЕВЕРСИВНЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и предназначено для Р 5/16 Н 02 М 7/162 питания быстродеиствующих реверсивных электроприводов постоянного токамалой и средней мощности. Цель изобретения - повышение быстродействияпри работе на якорь двигателя постоянного тока. Положительный эффект впреобразователе достигается за счетвведения реверсора 4 и дополнительныхвентилей 9 и 10, объединенные катодыкоторых подключены к анодной группевентилей моста 2. Вентили 7 и 8 реверсора 4 объединенными катодами подключены к анодной группе вентилей моста 1. Вентили мостов 1 и 2 выполнены управляемыми. На входы переменного тока мостов включены начала первичных и вторичных обмоток защитныхдросселей 3. Концы вторичных обмоток этих дросселей объединены, а концы первичных обмоток образуют вход 1Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и предназначено для питания быстродействующих реверсивных электропризодов постоянного тока малой и средней мощности,Цель изобретения - позьняение быстродействия при работе на якоре двигателя постоянного токаНа фиг.1 представлена схема преобразователя; на фиг.2 и 3 - диаграм - 11 ы рабаты преобразователя в выпрямительном иинверторном режимах,соответственно.Преобразователь сацержит основнойи дополнительный трехфазчые мосты1 и 2, защитные дроссели 3 с двумяодинаковыми обмотками каждый, реверсор 4 с управляемыми вентилями5 и 6 в анодной группе и полностьюуправляемыми вентилями 7 и 8 з катодной группе, дополнительные полностью управляемые вентили 9 и 10.На фиг.1 вентили основного мостаобозначены номерами 11 - 16, ве:пили дополнительного моста 2 - номераьги17-22, в качестве нагрузки 23 показан двигатель постоянного тока, вве-.дены обозначения: А,В,С - фазы питающей сети, У - напряжение ца нагрузке 23, положительное направление которого показано стрелкой. На фчг.2и 3 представлены временные зависимос -ти выходного напряжения Ос ца нагрузке 23, потоков намагничивания сердечников защитных дроссе:1 ей 3 и диаг -раммы проводимости вентилей, введеныобозначения: АС, ВС - линейные напряжения сети; Ф , Фь - потоки намагничивания сердечников дросс.елей 3фаз А и В соответственно, с - текущее время, - - угол коммутации,р - угол включения в инзерторномрежиме,- круговая частота питаюсщей сети,В преобразователе основной и цапалнительный трехфазные мосты 1 и 2,выполненные на управляемых вентилях 11-16 и 17-22, соединены междусобой общими точками катодных групп.Первичные обмотки защитных дросселей 3 подключены началами к сетевьмвыводам основного моста 1. Свободныеконцы этих обмоток образуют входныевыводы преобразователя. Вторичныеобмотки защитных дрос елей 3 началами подключены к сетевым выводам дополнительного моста 2, Концы этих об 334341моток об ьединены Реверсор 4, выполненный сО схеме оццофазного Моста с упразляемьми вентилями 5 и 6 з яцодцой групг;е и полностью управляемыми вентилями 7 и 8 з катоцной, подключен выводами постоянного токак разь 1 оименнь.м выводам постоянноготока основного моста 1, Вызоцы переменного тока одцофазного мостаОбразуют выхоцные выводы преобразозятеЛя Дополнительные полностью упразляемье вентили Э и 10 подключеныкятадам 1. к Оощей точке анадной группь дапалцительнага моста 2, я анодами - к рязноименным вывоцам преобразователя,Выпрямительный режим (фиг,.2),Напряжение П,у ца нагрузке 23 пред -стазляст собой чердозяцие положительных импульсоз линейного напряжения пита 1 ощей сети и нулевых пауз.Так, положительный импульс линейногонапряжения ЛС возникает на нагруз 25 ке 23 на интервалах проводимости зентилеи 11 и 16 Осназйога моста 1и ве.1 тилеи 5 и 8 резерсора 4, В резул 1,тате нагрузка 23 через указанные вентили и первичные обмотки двухз защитных,цросселей 3 сказываетсявк 1 юче 11 НОЙ между фа.зами А и С 3 паложитель: ом направлении, Поскас 1 ькулинейное напряжение АС ьыще прстизо ЭЦС якоря та ток якоря ня интерзале 1.мпулься зь.хоцного напряжения возрастает, Этот же так протекает через первичные оомотки задитныхцросселей 3 фаз А, С и определяетвеличину магнитного потока в сердечниках этих цросселей. При возрастании така якоря ня интервале импульсавыходного наряжения величина маг - нитного с.отака з сердечниках указанцых дросселей возрастает пропорпионэльнО току якоря.Для создания нулевой паузы нянагрузке 23 полцостью управляемыйвентиль 8 принудитепьно запираюти Од 11 азр Яме нно зкГ 1 ючают дополнит ельцый вентиль 10 и вентили 17 и 2дополните,1 ьного моста 2, При этом.сок нагрузки 23 протекает черезуказянчые вентили и вторичные обмот -ки ",яН 1 тцых дросселей проводивших 55фаз А, С., Поскольку в каждом из защитных цросселей 3 первичная и вторичная обмотки имеют одинаковое чис:1 О витков, тс после перезоца тока с первичной обмотки ня вторичную ям з 133пер-витки не изменяются. В результате магнитное состояние каждого изсердечников дросселей 3 не меняется.Поэтому коммутационные перенапряжения не возникают,На интервалах нулевых пауз напряжения на нагрузке 23 тока нагрузкипод действием противо-ЭДС якоря спадает. Пронорционально этому току спадают и магнитные потоки в сердечниках дросселей 3 фаз А,С, Для формирования на нагрузке 23 импульсов линейного напряжения АС положительнойполярности, необходимо снова включить вентили 11, 16 основного моста 1и вентиль 8 реверсора 4. При этомток нагрузки переходит с нулевогоконтура (вентили 5, 10, 17, 22) наконтур потребления (вентили 5, 8,11, 16) и процессы повторяютсяНа интервале коммутации у поддействием разности фазных напряженийпроисходит переход тока нагрузкис фазы А на фазу В. В результатемагнитный поток в сердечнике дросселя 3 фазы А убывает до нуля, а в сердечнике дросселя 3 фазы В увеличивается от нуля до установившегося значения,В пределах коммутационного интервала у в катодной вентильной группеосновного моста 1 проводят вентили 11 и 12, а в катодной вентильнойгруппе дополнительного моста 2вентили 17 и 18. Импульсы напряженияна нагрузке 23 в пределах коммутационного интерваларавны полусумме линейных напряжения АС и ВС.В случае к.з. на выходных выводах преобразователя скорость нарастания токак,з. ограничивается индуктивностяминамагничивания защитных дросселей 3,Торможение двигателя 23 осуществляется в два этапа, На первом этапеосуществляется снижение тока якорядо нуля. Для этого достаточно продлить нулевую паузу напряжения на нагрузке 23, Поскольку индуктивностьякорной цепи мала, что необходимодля повьппения быстродействия,ток якоря достаточно быстро спадаетк нулю, На втором этапе осуществляется снижение скорости вращения якоряпутем рекуперативного торможения.Для этого необходимо перевести преобразователь в инверторный режим,Особенность инверторного режима сос 4341 5 10 15 2025 3035 40 45 50 55 тоит в том, что противо-ЭДС инвертора выше ЭДС якоря.Инверторный режим (фиг,3).Напряжение БС 1 на нагрузке 23 в этом режиме представляет собой чередование отрицательных импульсов линейного напряжения и нулевых пауз, Нулевые паузы напряжения на нагрузке 23 создаются за счет включения вентиля 6 реверсора 4, дополнительного вентиля 9 и двух вентилей дополнительного моста 2, например 19 и 20. В результате ток нагрузки 23 протекает через указанные вентили и вторичные обмотки защитных дросселей 3 фаз А, С. В этом контуре ток нагрузки увеличивается под действием ЭДС якоря. Магнитные потоки в сердечниках защитных дросселей фаз А, С увеличиваются пропорционально увеличению тока нагрузки.После достижения током нагрузки заданной предельной величины, дополнительный вентиль 9 принудительно запирают и одновременно включают вентиль 7 реверсора 4 и вентили 13 и 14 основного моста 1, При этом ток нагрузки 23 протекает через указанные вентили, первичные обмотки защитных дросселей 3 фаз А, С и сами фазы А, С. Причем фазы сети создают на нагрузке 23 импульс. напряжения отрицательной полярности. Посколькув каждом из защитных дросселей 3первичная и вторичная обмотки имеютодинаковое число витков, то переводтока нагрузки с вторичной обмоткина первичную не меняет ампер-витков,следовательно, коммутационные перенапряжения на дросселях 3 не возникают,После запирания вентиля 9 индуктивности обмотки якоря наводитсяЭДС самоиндукции, величина которойкомпенсирует разность между противоЭДС инвертора и ЭДС якоря. На интервале отрицательного импульса напряжения на нагрузке 23 осуществляетсяинвертирование в сеть энергии нагрузки, На этом интервале ток якоря спадает. Пропорционально этому току спадают магнитные потоки в сердечникахзащитных дросселей 3 фаз А, С.Для создания нулевой паузы напряжения на нагрузке 23 необходимо вновьвключить вентили 19 и 20 дополнительного моста 2 и дополнительный вентиль 9. При этом нагрузки переходятс контура рекуперации (вентили 6,7 13, 14) на нулевой контур (вентили 6, 9, 19, 20) и процессы повторяются, Для предотвращения опрокидывания инвертора необходимо обеспечить переключение фаз сети с опережением на некоторый угол р относительно момента равенства этих фаз, Переход тока с одной фазы на другую происходит в течение интервала , Величина угла р должна быть такой, чтобы разность а- была достаточной для восстановления вентильных свойств вентилей 11 и 16 основного моста 1,Использование предлагаемого преобразователя позволяет повысить быстродействие при работе на якорь двигателя постоянного тока. За счет высокочастотной коммутации частота пропускания может быть увеличена на 5 кГц.Формула изобретенияРеверсивный преобразователь переменного напряжения в постоянное,содержащий два трехфазных моста, основной и дополнительный, причем основной выполнен на управляемых вентилях и общие точки катодных групп мостов объединены, три защитных дросселяс двумя одинаковыми обмотками каждый,первичные обмотки дросселей началами подключены к входу переменного 5тока основного моста, а концы этихобмоток образуют входные выводы,вторичные обмотки началами подключены к входу переменного тока дополнительного моста, а концы этихобмоток объединены, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышениябыстродействия при работе на якорьдвигателя постоянного тока, вентили 15 дополнительного моста выполнены управляемыми, введены реверсор, выполненный по схеме однофазного моста с управляемыми вентилями в аноднойгруппе и полностью управляемыми в катодной группе, и два дополнительныхполностью управляемых вентиля,причем выводы постоянного тока однофазного моста соединены с разноименными выводами постоянного тока основр 5 ного трехфазного моста, выводы переменного тока однофазного моста образуют выходные выводы, дополнительные вентили подключены катодами кобщей точке анодной группы дополнительного трехфазного моста, а анодами - к разным выходным выводам,1334341 Редактор И,Касарда Заказ 3977/55 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Е 7 9 УЗ 19 15 19 20 21 Составитель Е.МельниковаТехред М.ХоданиКорректор С.Шекмар Тираж 659 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва,Ж, Раушская наб., д, 4/5