Преобразователь частоты и числа фаз с неявным звеном постоянного тока

4О П И С А Н И Е1748726ИЗОВРЕТЕН ИЯ Союз Советски кСоциалистическихРеспублик(5 )М, Кл.Н 02 М 5/27 О Н 02 К 29/04 с присоединением заявкиГвеударстоанный комитет СССР(23) Приоритет Опубликовано 15,07,80, Бюллетень26 (53) удК 621.31458(088 8) до делам изобретений н открытийДата опубликования описания 17.07,80(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ И ЧИСЛА фАЗ С НЕЯВНЫМ ЗВЕНОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА тИзобретение относится к преобразо вательной технике.Известны преобразователи однофазного напряжения в трехфазное напряжение, применяемые в частности для питания тяговых двигателей электроподвижного состава . Такие преобразователи (называемые также преобразователями частоты и числа фаз с неявным звеном постоянного тока) содержат подключенные1 О к выходным выводам две группы попарно соединенных анодами и катодами основных тиристоров, причем одноименные противоположные электроды тиристоров объ. динены в анодные и катодные токосбор 15 ные труппы и подсоединены ко вторичным обмоткам трансформаторов Ц и 2. Недостаток этих преобразователей в случае использования их для питания20 синхротптых двигателей, выражается и том, что применяемая естественная коммутация вентилей при всех ее преимуществах приводит к понижению коэффициента 2мощности двигателя из-за увеличенного угла погасания, который не удается уменьшить менее 20 эл. градусов. Такой угол запаса не только снижает коэффициент использования двигателя, но и увеличивает расчетные напряжения на вентилях./Цель изобретения - устранение этих недостатков, а именно повышение технико-экономических показателей за счет повышения использования двигателя.Поставленная цель достигается тем, что преобразователь снабжен коммутирующими конденсаторами и двумя группами попарно соединенных анодами и катодами дополнительных тиристоров, причем противоположные электроды дополнителыых тиристоров каждой группы подключены к токосборным группам основных тиристоров, общие точки соединения анодов и катодов дополнительных тиристоров двух групп объщттнены между собой, а коммутирующие конденсаторы включены между3 7487 2 выходными точками объединения анодов и катодов допопгительных тиристоров.В одной из модификаций преобразователь отличается также тем, что упомяпутые точки объединения анодов и катодов5 дополнительных тиристоров объединены в общую точку.В другой модификации обкладки коммутирующих конденсаторов, подключенные к выходным выводам, объединены в общую 10 точку и подключены к нулевому выводу преобразователя для подключения ее к иу:1 евой точке электродвигателя,Па фиг. 3. изображен вариант преобразователя с индивидуальиыми комМу 15 -.ирующими конденсаторами и индивидуальными цепочками дополнительных ти ристоров на каждую фазу нагрузки; на фиг, 2 - схема преобразователя с индивидуальными коммутационными конден саторами и общими цепочками дополнительных тиристоров; на фиг. 3 - схема преобразователя с общим коммутирующйм конденсатором и цепочками дополнительных тиристоров.25Преобразователь питается от трансформатора с двумя вторичными обмотками и простым оглаживающим реактором, но также применим для трансформатора с одной вторичной обмоткой и для сложного многообмоточного реактора, поскольку влюбом из известных преобразователей с неявным звеном постоянного тока имеется одинаковое число анодных и ка.-одных токосборных групп основных тирис торов, одинаковым образом соединешыхс нагрузкой.Изобретение применимо и для преобразования трехфазного тока; при этомпроисходит простое увеличение числа 40дополнительных цепочек тиристоров почислу основных токосборных групп(например, вместо двенадцати восемнадцать). Преобразователь частоты и числа45 фаз питается от трансформатора 3. с двумя вторичными обмотками, к концам которых подключен сглаживающий реактор 2 через электрические вентили 3-6. (Жновные управляемые электрические вентили-тиристоры 7-18 объединены в четыре токосборные группы 7-9, 10-3.2, 13-15 и 16-18 две из которых 7-9 и 10-3.2 имеют общие аноды и называются анодными токосборными группами,55 а две другие 13-15 и 16-18 - общие катоды и называются катодными токо- сборными группами, Катоды тиристоров 6анодных токосборных групп 7-9, 10-12, попарно объединены между собой и соединены также попарно объединенными.анодами тиристоров катодных токосборных групп 13-15 и 16-18, К этим соединительным шинам подсоединена нагрузка 19, в данном случае трехфазный электродвигатель переменного тока. Описанное соединение тиристоров и нагрузки является общим также и в других схемах с неявным звеном постоянного тока. Преобразователь снабжен дополнительными управляемыми электрическими вентилями-тиристорами 20-31, схема соединения которых между собой и со входом пре - образователя полностью повторяет схему соединения основных тиристоров 7-18. Мщие точки двух катодов дополнительных тиристоров, входящих Ь анодные группы, например 20 и 23, соединены с общими точками двух анодов дополнительных тиристоров той же фазы, но входящих в катодные токосборные группы, то есть 26 и 29. Зти точки соединения связаны с нагрузкой через коммутирующие конденсаторы 32-34, число которых равно числу фаз нагрузки, в данном случае трем. Искусственная коммутация осуществляется путем перехода тока выходящего из работы основного тиристора во вспомогательную цепь, содержащую предварительно заряженный коммутирующий конденсатор данной фазы. Под действием напряжения перезаряда конденсатора осуществляется коммутация тока в фазах нагрузки, Злектромагнитные процессы в предлагаемом преобразователе .с неявнымзвеном постоянного тока совпадают с процессами в известном преобразователе с явным звеном постоянного тока - инверторе тока с двухступенчатойискусственной коммутацией. Токовая нагрузка дополнительных тиристоров 20-31 существенно ниже токовой нагрузки основных тиристоров 7-18, поэтому вариант преобразователя, изображенного на фиг. 3., используется преимущественно при наличии тиристоров, номинальный ток которых меньше номинального тока ос-.новных силовых тиристоров. При этом система управления преобразователем наиболее простая, поскольку алгоритм управления дополнительными тиристорами 20 31 практически совпадает с алгоритмом управления основными тиристорами 7-18 (при некотором сдвиге во времени).Предположим, что проводят ток тирис;торы 8 и 16 и ток протекает по двум5 7487нижним (фиг. 1) фазам нагрузки, Конденсатор 32 заряжен до напряжения с положительной полярностью на нижней обкладке. Процесс перевода тока осуществляетсяиз тиристора 9 в тиристор 8, то естьиз левой фазы нагрузки в верхнюю (фиг, 1).В необходимый момент времени определяемый системой управления, поступаеткороткий отпирающий импульс на дополнительный тиристор 22 и более дли; 10тельный на основной тнристор 8. Дляконденсатора 32 создается контур разрядачерез проводящий ток тиристор 9 и тиристор 22; Ток тиристора 9 переходитв цепь конденсатора 32 и к этому тиристору в обратном направлении прикладывается напряжение конденсатора 32, которое и запирает тиристор, Ток, протекающий по нагрузке и через конденсатор32 не может измениться, так как этому 20препятствует индуктивность сглаживающего реактора 2. Поэтому напряжение на .конденсаторе 32 спадает до нуля и возрастает в другом направлений Далее начинается переход тока из одной фазы нагрузки в другую, и конденсатор продолжает дозаряжаться током выходящей из работы фазы. Дополнительный тиристор 22запирается при спадании этого тока. Врезультате конденсатор 32 оказывается 30перезаряженным до напряжения обратнойполярности по сравнению с напряжениемдо начала описанной коммутации,После перемены направления питающегонапряжения в работе участвуют другие 35основные и дополнителыще тиристоры,например основной 12 и дополнительный25, а. полярность напряжения на коммутирующих конденсаторах не изменяется,Для уменьшения установления мощнос,ти одйотипных вентилей преобразователя дополнительные тиристоры 20-31 (фиг, 1) объедине:.ы в общие группы 20, 23,45 26 и 29 (фиг, 2) Токовая нагрузка этих дополнительных тиристоров в три раза выше, чем дополнительных тиристоров в преобразователе по схеме фиг. 1, поэтому при выполнении50 всего преобразователя на тиристорах одного типа достигается уменьшение установленной мощности электрических вентилей, Импульсы управления на дополнительные тиристоры в этом преобразова 55 теле подаются в три раза чаще, чем в преобразователе по схеме фиг. 1. Коммутирующие конденсаторы 32-34 работают с частотои, равной выходной частоте. 26 6С целью повышения использования коммутирующие конденсаторы в преобразователе по схеме фиг, 2 объединены в еди ный коммутирующий конденсатор 32, подключенный к нулевой нагрузке 11 (фиг. 3). В этом преобразователе достигается наибольшая простота силовой схемы. Ток, выходящий из работы фазы, переводится в соответствующую вспомога. тельную цепь из. дополнительного тирис- тора и коммутирующего конденсатора, откуда под действием напряжения конденсатора переводится во включаемую фазу.Частота перезаряда коммутирующего конденсатора 32 в три раза выше, чем конденсаторов 32-34 в преобразователях по схемам фиг. 1 и 2.Формула изобретения1. Преобразователь частоты и числа фаз с неявным звеном постоянного тока 1 преимущественно для питания многофазных двигателей, содержащий подключенные к выходным выводам две группы попарйо соединенных анодами и катодами основ- ных тиристоровпричем одноименные противоположные электроды тиристоров объединены в анодные токосборные группы и подсоединены ко вторичным обмоткам трансформатора, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью улучшения технико-экономических показателей, он снабжен коммутирующими конденсаторами и двумя группами попарно соединенных анодами икатодами дополнительных тиристоров, причем противоположные электроды дополнительных тиристоров каждой группы подключены к токосборным группам основных тиристоров, общие точки соединения анодов и катодов дополнительных тиристоров двух групп объединены между собой, а коммутирующие конденсаторы включены между выходными выводами преобразователя и общими точками объединения анодов и катодов дополнительных тиристоров,2. Преобразователь по и, 1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения упомянутые точки объединения анодов и катодов дополнительных тиристоров соединены в общую точку.3. Преобразователь по пп, 1 и 2, отли чающийся тем,что,сг целью упрощения обкладки коммутирующих конденсаторов, подключаемые к выходным выводам, объединен в. общую точку и подключены к нулевому выводу748726 7преобразователя для подключения ее кнулевой точке обмотки электродвигателя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе й1. Электротехника", 197 О, Л 12. 2, Авторское свидетельство СССРМ 243053, кл. 21 д 41, 1969енн оми открытийаушская наб.,изобретений а, Ж, Р 5 1 П 11 "Патент," г. Ужгород, ул. Проектная,11 филиал