Нулевой тиристорный инвертор с раздельным регулированием частоты и напряжения

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН Ия Союз Советскит СсциалистическитРеспуЬлин Зависимое от авт. свидетельства М - Кл, 21 У, 12/03 21 сР 14/01 Зая,влено 29.т/,1967 т 1160427/24-7)с присоединением заяв 1(и1199002/24-7Приоритет Опубликовано 17.111.1970. Бюллетень М 11 Дата опубликования описания 10.Ч 111.1970 йомитет по делам изобретений и открытий сри Совете Министров СССРи зс . ; ;х т.",Н. Л. Архангельский и А. Н. Королев Ивановский энергетический институт им. В. И, ЛентттаЗаявитель НУЛЕВОЙ ТИРИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР С РАЗДЕЛЬНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ ЧАСТОТЫ И НАПРЯЖЕНИЯИзвестен нулевой тиристорный инвертор с раздельным регулированием частоты и на- Гряжения, содержащий узлы коммутации с коммутирующими трансформаторами и конденсаторами. Такой инвертср сложен и не обеспечивает высокой надежности работы,Основными отличительными особенностями предлагаемого инвертора является то, что, с целью упрощения и повышения надежности, указанные коммутирующие трансформаторы расположены на одном магнитопроводе, и общая для них первичная обмотка через коммутирующий тиристор подкл:очена ко входу нулевого инвертора, а параллельно цепочке из первичной обмотки и комвтутирующего тиристора подключен конденсатор. Указанная цепочка подключена ко входу нулевого инвертора через дополнительный тиристор,На фиг. 1 дана принципиальная схема ипвертора, в котором первичная обмотка коммутирующего трансформ атора шунтирована конденсатором; на фпг. 2 - принципиальная схема ин 1 вертора, в котором первичная обмотка коммутирующего трансформатора соединена последовательно с конденсатором; на фиг. 3 - принципиальная схема преобразователя,содержащего два нулевых тиристорных инвертора; на фиг. 4 - принципиальная схема инвертора, в котором в цепи с первичной обмоткой коммутирующего тиристора применено два тиристора и на фиг. 5 - эпктры напрякений инвертора, показанного на фиг. 4.Нулевой тиристорный инвертор с раздельным регулированием частоты и напряжения 5 (фиг. 1) содержит коммутирующие трансформаторы, расположенные на одном магнптопроводе 1, имеющие вторичные обмогкп 2 - 4 и общую для нпх первичную обмотку 5, которая через коммутирующпп тиристор б 10 подключена ко входу нулевого пнвертора, апараллельно цепочке пз первичной обмотки 5 и коммутирующего тиристора б подключен конденсатор 7В пулевом тиристорном инверторе, пок занном на фиг, 4, указанная цепочка из первичной обмотки 8 и коммутирующего тиристора 9 подключена ко входу нулевого ннвеотора через дополнительный тиристор 10.При подаче напря(ения питания Ьт кон.20 денсаторы 7, 11 - 1 заряжаются так, как показано на фиг. 1. Для открывания тирпстора 14 на его управляющий электрод подается отпи рающий импульс. Тиристор 14, открываясь, разряжает конденсатор 11 до нуля и подго тавлпвает цепочт(у из обмотки 2 и конденсатора 11 для гашения. Для гашения силового тпристора 14 необходимо подать отпираощпй импульс на управляющий электрод гасящего тиристора б При этом конденсатор 7 начпназо ет разряжаться по цепочке, наводя во вт 26603930 ричной обмотке э, д, с., направленную так, как показано на фиг. 1. Ксшдецсаторы 7 и 1 рассчитываются таким образом, чтобы напряжение обратной полярности, сохранялось ца тирпстора 14 в течение времени, необходимого для точного погасания тиристора и воссгпцовления его запирающи.с свойств,После разряда конденсатора 7 ток чер з тиристор 6 будет проходить по цепочке ф- обмотка 5 - тиристор б - сопротивление 15 -- .Сопротивление 15 подбирается так, чтобы ток, проходяший через тиристор 6, был недостаточен для его удержания в открытом состоянии, и тиристор б закрылся бы После эгого конденсатор 7 заряжается через сопротивление 15 до напрявсения Е(д - он опять готов к работе, При этом можно следующим отпирающим импульсом отпереть тиристор 16 или тиристор 14, осуществляя широтно-импульсное регулирование напряжения, Если же тиристор 6 по какой-либо причине не погас после разряда конденсатора 7, то при открывании любого из силовых тиристоров и разряде любого из конденсаторов 11 - 13 в обмотке 5 будет наведено запирающее напряжение, тиристор б погаснет (последовательнатрансформаторная коммутация).Вспомогательный источник напряжения Ь и диоды 17 - 19 служат для компенсации реактивной энергии, причем делается так, чтобы С/д=с(. При этом можно с уверенностью ск- зать, что напряжение на силовых тиристорах нгцсогда не будет больше 2 С(д. В то же время, компенсируя реактивную энергию, диоды 17 - 19 не замыкают накоротко первичные обмотки 20 - 22 трансформатора во время обратной полуволны. Очевидно, что вспомогательный источник напряжеаия Е( должен быть способным принять рекуперируемую реактивную энергиюИз рассмотрения работы с: емы видно, что максимальная частота работы силовых тир - сторов будет ограничена временем заряда конденсатора 7 через сопротивление 15, когорое не может быть выбрано маленьким из условий ганения тиристора б, Другая схема способна работать на более высокой частоге (см. фиг. 2). Она отличается тем, что гашение тиристора 23 происходит за счег колебательного процесса в контуре У.С из дросселя 24 и конденсатора 25. Диод 26 по тавлсн для того, чтобы процесс колебаний прекратился после первого же обмена энергией между дросселем 24 и конденсатором 25. Оче. видно, что частота работы силовых тиристоров 28 - 29 будет теперь определяться частотой колебании контура 1,С, которая может быть выбрана достаточно высокой,Нулевые инверторы, показанные на фиг, 1 и 2, имеют недостаток - вспомогательный источник напряжения У должен принимать рекуперируемую реактивную энергшо, что не всегда возможно илн слишком удорожит ус. тапдвку, так как удобнее всего в дсадестве исг 1 О 15 20 95 35 10 1;.д 50 55 6) ьа точника напряжения Ы использовать нерегулируемый источник питания из неуправляемых вентилей. Если же мы имеем на производстве или каком-то агрегате несколько нулевых инверторов, то их можно включить по схеме, показанной на фиг, 3, При этом они будут обмениваться между собой рекуперируемой реактивной энергией, це загружая источники напряжения сЛ и Уг, Конденсаторы 30 и 31 одновременно с функцией сглаживания пульсаций напряжения питания источников служат также для первоначального восприятия рекуперируемой реактивной энергии.Инвертор (фиг, 4) работает следующим образом. При подаче напряжения питания Юконденсаторы 32 - 34 заряжаются, как показано ца фиг. 4 (на конденсаторе 32). Для открывания тиристора 35 на его управляющий электрод в момент времени (фиг 5) подается отпирающий импульс. Тиристор 35, открывшись, разряжает конденсатор 32 до нуля и подготавливает цепочку из оомотки 36 и конденсатора 32 для гашения. Б момент времени ( открывается тиристор 10, и конденсатор 37 заряжается по цепочке: + - тиристор 10 - конденсатор 37 - дроссель ЛЗ -вдо напряжения питания и подготавливается для подачи гасящего импульса, Дроссель 38 служит для уменьшения фронта зарядного тока конденсатора 37. В течение времени й в ( к первичной обмотке 39 трансформатора 40 прикладывается напряжение Уи течет ток 1 В момент времени (, включается тиристор 9, и конденсатор 37 разряжается через первичную обмотку 8 трансформатора 41, При этом через втори - цую обмотку и конденсатор 32 на тиристор 35 подается запирающий импульс, Дроссель 42 служит для того, чтобы запирающий импульс це разрядился через диод 43, конденса тор 44 и диод 45, и рассчитывается так, чгобы поддержать запирающий импульс на тиристоре 35 ца время, необ:содимое для его запирания. При отключении тиристора 35 накопленная в нагрузке реактивная энердчш разряжается па конденсатор 44, при этом на конденсаторе растет напряжение, а в первичной обмотке 39 трансформатора 40 продолжает течь ток, как показано на фиг, 5. В мо. мент времени (; тиристор 35 вновь включаегся управляющим импульсом и опять разряжает конденсатор 32, подготавливая цепь для своего гашения. В то же время заряженный (как показано на фиг, 4) конденсатор 44 разряжается по пепи: конденсатор 44 - диод 45 - дроссель 42 - тиристор 35 - диод 43 - конденсатор 44 и подготавливается для следующего приема запасенной в нагрузке реактивой энергии, В дальнейшем работа схемы повторяется до момента времени (7, когда тиристор 35, выключившись, больше це включается в течение половины периода основной частоты. Конденсатор 37 заряжается до цапряжеши обратной полуволны, наводимого в фазе А от других фаз напряжения, и ждет нового включения тцристора 35, При этом его рассчитывают так, чтобы скомпенсировать всю запасеннуго в нагрузке реактивную энергию.Как видно из фиг. 5, регулируя продолжительность включенного состояния тирисгора 35 (а такке тиристоров 4 б и 47), можно изменять среднее значение напряжения на нагрузке, а изменяя количество включенных состояний тиристора за полпериода основной частоты /, ,при неизменной несущей частоте /= - , можно регулировать частоту на выходе инвертора. При частотах/, высшие гармонические оказывают очень малое влияние на асинхронный двигатель, Очевидно, что возможна как поочередная работа тиристоров 35, 4 б, 47, так и совместная работа сразу двух тиристоров с наложением цх фазовых напряжений. Достаточно хорошую форму кривой выходного напряжения можно получить в нулевом инверторе, прикладывая к его первичным обмоткам напряжение, изменяющееся по ступенчатому графику с наложением по фазам на 60 эл, град. при сдвиге фаз па 120 эл. град Б данной схеме инвертора можно получить такую форму кривой выходного напряжения и, следовательно, при минимальном количесгве управляемых вентилей, Получить хорошую форму выходного напряжения ца нагруз ке.Предмет изобретения 1. Нулевой тпристорный пнвертор с раздельным регулированием частоты и напряжения, содерКащий узлы коммутации с коммутирующими трансформаторами и конденсаторами, от,ггчаогггийсл тем, что, с целью упро щения и повышения надежности, указанныекоммутирующие трансформаторы расположены на одном магнитопроводе, и общая для них первичная обмотка через коммутирующий тпристор подключена ко входу нулевого пн вертора, а параллельно цепочке из первичнойобмотки и коммутирующего тиристора подключен конденсатор.2. Инвертор по п, 1, от,гггчпогггийся тем,что указанная цепочка пз первичной обмотки эя ц коммутирующего тпрпстора подключена ковходу нулевого пнвертора через дополнительныи тиристор.Приоритет по п, 2 исчислять с 24 ноябряг.266039 6 7 Ю Фа,з. Корр екто асильева естако Тираж 480 Г 1 одписное5 иитета по делаз 5 изобрстепий и открытий при Совете Министров СССРМосква, )К, Раушскаи паб., д, 4/5 Горская ГипоГра(1)е 5 тЮГ 5 сдактор А.Зя 55 аз 3324д 111111 Г 111 К Составительекред А. А. К Борисоышников