Регулируемый преобразователь частоты с непосредственной связью

о 1428506 Союз Советских Соци ели стицеских Рестгу бликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Зависимое от авт. свидетельства - (22) Заявлено 11,01.71 (21) 1614530124-7 1) М Н 02 гп 5/:1 В 601 9/16 исоединением заявки-осударотвенный комитетСооета Министроо СССРпо делам изобретений(53 и открытии та опубликования описания 12,03.75 2) Авторы изобретени М. И, Абрамович, Б, Д,сов и А. А, Сакови 1) Заявител(54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТ С НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ СВЯЗЬЮпрансформатораоторым подключень ность 40, комленси Изобретевие относится,к области статических преобразователей частоты с непосредспвенной авязью, прсобразующих однофазное напряжение фиксированной частоты 50 гц в многофазное, например трехфазное, напряжение с изменяющейся частотой,и лредназначено преимущественно,для репулирования скорости вращения тяговых асинхронных двигателей электроподвижного состава.Известен регулируемый преобразователь частоты с непосредственной связью, содержащий упра(вляемые элепрические вентили-тиристары, объединенные в анодные и катодные токасборные грувпы, 1 подключенные к концевым и средним, выводам втаричных обмоток однофазных трансформаторов, а другие силовые электроды которых соединены через разделительные дроосели с нагруаной. При регулиро 1 ванаи величины выходного напряжения применяепся несколько, нащример две, втаричных обмоток однофазных траноформаторов, снабженных дополнительными выводами из середины, к которым также подключены анодные и катодные такасборные груапы.С целью увеличения диапазона и плавности регулирования выходной частоты предлагаемый преобразователь снабжен фазосдвигающим драсселвм, подключенным лаоаллельно одной вторничной обмопке, и фазоодвигающим конденсаторам, подключенным лараллельно другой вторичной обмотке, компенсирующими конденсаторами, а также дрооселями с последовательно присоединенными к ним встречно- параллельно включенными тиристорами, под ключенными параллельно каждой из указанных вторичных обмоток.На фиг. 1,изображена .принципиальнаяэлектрическая силовая схема регулируемого преабразователя частоты с непосредственной 10 овязью; на фиг. 2 - рабочие векторные диаграммы описываемого устройства; на фиг. 3 - временные днаграммы лри трехфазном выходном напряжении 33,3 гц.Цепь почитающего однофазного переменного 15 напряжения от контактного правода 1 проходит через,последовательно включенные обмотки 2 и 3 однофазных трансформаторов 4 и б и замыкается на рельсы б.Вторичная обмотка 7 трансформатора 4питает шины 8 и 9, к которым подключены фазоодвигающий кондвнсатор 1 О, компенсирующий конденсатор 11, регулирующая индуктивность 12 последовательно с регулирующйми вентилями 13 и 14 и преобразователь 5.25,Преобразователь 15 содержит тиристоры1 б - 27 и дроасели 28 33, соединенные с выходными зажимами 34 - 3 б.Вторичная обмотка 37 5питает шины 38 и 39, к к 1: 30 фазосдвигающая индуктив25 Зо 35 40 45 50 55 60 65 рующий конденсатор 41, регул(ирующая индуктивность 42 последовательно с вентилями 43 и 44, преобразователь 45, Преобразователь 45 содержит тиристоры 46 - 57 и,дороссели 58 - 63, пад 1 соединенные к выходным зажимам 64 - 66.Обмотка асинхронных;ррехфазных коротко замкнутых тяговых двигателей 67 - 72 соединены,последовательно и подключены между выходными зажимами 34 и 64, 35 и 65, 36 и бб преобразователей 15 и 45. Кроме того, могут быть предусмотрены, пусковые цепи, обеспе. чивающие,питание двигателей, например, двойным током при сниженном вдвое напряженин. Пусковые цепи питаются от средних точек вторичных обмоток 7 и 37 трансформаторов 4 и 5 и содержат две цруппы тиристоров 73 - 78 и 79 - 84, подсоединенных к об. щим точкам 85 - 90,и 91 - 96 тиристоров преобразователей. Рабочий процесс в схеме иллюстрируют вектарные диаграммы на фиг. 2. В первом приближении преобразователи 15 и 45 могут рассматриваться как нагрузки, потребляющие от источника питания перемененный так 1 ц и 14 ь отстающий,по фазе на угол р=а (а - угол отпирания,вентилей) от соответствующего переменного питающего напряжения с 77 и Уз 7 (фиг. 2 а, б). С токам 1 д геометрически суммируются: ток 1 ц компенсирующей емкости 11, ток 1 д регулирующей индуктиености 12 и ток 1 фазосдвигающей емкости 10. Результирующий вектор тока 17 опережает вектор навряжения У 7 на угол ф (фиг, 2 а). С током 14.- геометрически суммируются: ток 14, компенсирующего конденсатора 41, ток 14 регулирующей индуктивностн 42 и ток 14 о фазосдвигающей индуктивности 40. Результирующий вектор тока 14, отстает от,вектора напряжения Уз 7 на угол ф (фиг. 2 б),Поскольиу первичные обмотки 2 и 3,питающих трансформаторов 4 и 5 соединены последовательно, в них протекает ток 1, =17=1 з 7, следовательно, векторы напряжения У 7 и О 37 взаимно сдвинуты на угол 2 ф (фиг. 2 в),Из векторных диаграмм видно, что путем воздействия на величину тока регулирующих индуктивностей (1 д, и 14) обеспечивается постоянное значение угла ф,при изменении величины токов 1 и и 1,ь а также углав а. Поскольку 1 и 14 меняются равным образом, то необхадиио, если они уменьшаются, увеличивать 1 д и уменьшать 14.При законе регулиравания, обеспечивающем поддержание ф=45 эл, град., сдвиг по фазе между напряжениями (/7 и (1 з 7 равен 90 эл. прад. Эффективное значение каждого из напряжений равно 0,767 Ъ, где Ъ, - напряжение питающей сети.Преобразователи .15 и 45 (фиг. 1) преобразуют систему двух однофазных напряжений, сдвинутых на 90 эл. гранд. в трехфазное перемененное напряжение, питающее обмотки 5 10 15 20 двигателей 67 - 72, Формирование выходного напряжения производится путем набора полуволн вьппрямленного,питающего напряжения. Для изменения величины напряжения изменяется угол а отпирания вентилей фазорасщепителей. На фиг. За-в, приведен пример формирования на нагрузке трехфазного выходного напряжения с частотой 33,3 гц при частоте питающего однофазного напряжения 50 гц. Фстрма кривой выходного, напряжения на фазе нагрузочки при частоте 8,3 гц показана на фиг 3 г. Для пропускания реактивного тока двигателей предуомотрена подача на соответствующие тиристоры цреобразователей отпирающих импульсов и векторного режима, Регулиравание выходной частоты производится путем периодического добавления /4 периода питающего напряжения в полуволны выходного напряжения. Изменяя периодичность, можно практически плачевно регулировать среднее значение частоты напряжения на нагрузке.При переходе к диапазону частот ниже 16% гц, если требуется значительно меньшее выходпсе на 1 пряжение, вместо нечетных тиристоров 17 - 27 в преобразователе 15 включаются в работу тиристоры 73 - 78, а,в преобразователе 45 вместо четных тиристорав 46 - 56 - тириеторы 79 - 84. Это ра(вноценно питанию преобразавателя от вдвое меньшего напряжения и позволяет получить, примерно, вдвое меньшее выходное напряжение при,высоком коэффициенте мощности. Одновременно ток нагрузочки, приведенный к напряжению всей вторичной обмотки, уменьшается вдвое. Это позволяет увеличить ток и, соответственно, момент,двигателей, сохраняя те же величины компенсирующих,и фазосдвитающих емкостей. Такой реиим целесообразен при пуске, так как позволяет иметь двойной момент трогания.Работоспособность устройства, сохраняется при повреждении в схеме одного преобразователя, наприиер при,пробое тиристора 17, для чегго предусмотрен блок 97 (фиг. 1), обеспечивающий путем отпирания соответствующих тиристорав (в данном случае 19, 21, 23, 25 и 27) подключение выходных зажимов 34, 35 и 36 псврежденного преобразователя к шине 8 питающего напряжения. Одновременно снимаются управляющие импульсы с остальных тир несторов поврежденного преобр азотов ателя. При этом ток двигателей замыкается через общую шину 8, а ток вторничной обмоткн 7 трансформатора 4 - через емкости 10, 11 и регулирующую индуктивность 12,Устройство обеспечивает,плачевное регулирование скорости вращения двигателей,в широком диапазоне, реверсировакие направления вращения и генераторпсе торможение. Устройство обеспечивает возможность генераторното торможения и в случае исчезновения питающего напряжения. Для:поглощения энергии торможения, предусмотрены нагрузочные сопротивления 98, 99 (фиг. 1), включенные параллельно первичным или вторич 428506ным обмоткам прансформаторов 4 и 5 через контакты 100 и 101. Если необходимо регулирование режима генераторного торможения, напрузочные сопротивления подключаются параллельно цепи последовательно аключен ных обмоток через контаиг 102.Коммутация тиристоров прм отсутствии питающего надряжения происходит за счет конденсаторов 10, 11 и 42, а иинтенсивностьгенераторного торможения регулируется вели чинной тока индуктивностей 12 и 42, что изменяет фазовый сдвиг напряжения на обмотках 7 и 37 трансформаторов 4 и 5, а следовательно, и величину результирующего напряжения в цепи последовательно включенных обмоток 15 2 и 3.Предмет изобретения Регулируемый преобразователь частоты с непосредспвенной связью, содержащий тиристоры, объединенные в анодные и катодные токосборные грувпы, подключенные к концевым и средним выводам вторичных обмоток однофазных трансформаторов, а другие силовые электроды которых соединены через разделительные дроссели с нагрузкой, отличаю- и(ийся тем, что, с целью увеличения диапазона и,плавности регулирования выходной частоты, он снабжен фазосдвигающим дросселем, подключенным параллельно одной вторичной обмотке, и фазосдвигающим конденсатором, подключенным параллельно другой вторичной обмотке, компенсирующими конденсаторамы, а также дросселями с последовательно присоединенными к ним встречно- параллельно включенными тиристорами, подключенными параллельно каждой из указанных вторичных обмоток., Харьк. ф Патент Редактор В, Новоселов аказ 64/388 Изд.1593сударственного по делам изо Москва, Ж,ПодписноССР