Преобразователь переменного тока в переменный

Преобразователь переменного тока в переменный

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В ПЕРЕМЕННЫЙ, содержащий подключенный через трехфазный трансформатор к клеммам источника переменного тока вьтрямитель, образующий клеммы постоянного тока источника, к которым через входной.дроссель, подключен инвертрр тока с собственной коммутацией, состоящей из ..ijo крайней мере одного основного-тйрис.торного моста и коммутирующих Цепей, о т л и ч а ю щ и и с я : тем, что, к положительной клемме 1.1 Постоянного тока источника 1 подключен катод первого ограничительного диода 93 и анод первого кЬммутирунщего тиристора 21, а к отрицательной клемме 1.2- анод четвертого ограничительного диода 96 и катод второго коммутирующего тиристора 22, причем между анодом первого и четвертого ограничительных диодов 93,96 подключен вольтодобавочный конденсатор 10 , зашунтированный разрядным резистором 11 и вольтодобавочным источником напряж ния 9 , анод первого ограничительного диода 93 соединен через пятый разделительный диод 91 с анодами анодной группы моста накопительных диодов 5 , через второй ограничительный диод 94 - с анодом второго коммутирующего тиристора 22 и через первый вольтодобавочный тиристор 41 и вольтодобавочньй дроссель 15°- с анодом третьего 31 и катодом четвертого 32 коммутирующих тиристоров, соединенным через последовательный LC -контур с катодом первого 21 и анодом второго 22 комму тирующих тиристоров, катод четвертого ограничительного диода 96 соединен через шестой разделительный диод 92 с катодами катодной Группы моста накопительных диодов 6 , через третий ограничительный диод 95 - с катрдом первого коммутирующего тиристора 22, а через второй вольтодобавочньй тиристор 42 - с анодом второго коммутирующего тиристора 22, соединенным через последовательную цепочку из второго сглаживающего дросселя 14-и второго диода выбросов 52 с анодом четвертого коммутирующего тиристора 32 и катодом ;0 второго разделительного диода 62, а через последовательную цепочку из первого сглаживающего дросселя 13 , и первого диода выбросов 51 -.с катодом третьего коммутирующего тиристора 31 и анодом первого распределительного диода 61, катод которого соединен с катодбм пятого разделительного диода 9Ги через последовательно соединенные накопительный конденсатор 8 и третий и четвертьй разделительные диоды 77,78 с анодом шестого разделительного диода 92, причем параллельно конденсатору 6 подключен блок отвода накопленной энергий 7 , а выводы переменного тока

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

6% (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«рифф

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (89) 215272 ЧССР (21) 7770971/24-07 (22) 11.12.79 (31) РМ 40-79 (32) 02.01. 79 (33) ЧССР (46) 15. 10.84. Бюл.938 (72) Винклер Иржи, Цибулка Йосиф, Брыкси Ян, Елинек Рихард, Мичкал Владимир, Кртек Ян, Глоушек Брослав и Кондр Милан (ЧССР) (71) ЧКД Прага (ЧССР) (53) 621-. 314 ° 57 (088.8) (54)(57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В ПЕРЕМЕННЬЙ, содержащий подключенный через трехфазный трансформатор к клеммам источника переменного тока выпрямитель, образующий клеммы постоянного тока источника, к которым через входной дроссель. подключен инвертор тока с собственной коммутацией, состоящей:из..по крайней мере одного основного тирис.торного моста и коммутирующйх Цепей, отличающийся .тем;" что, к положительной клемме 1:. 1. постоянного тока источника 1 подключен катод первого ограничительного диода

93 и анод первого" коммутирующего тиристора 21., а к отрицательной клемме

1.2 — анод четвертого ограничительного диода.96 и катод второго коммутирующего тиристора 22, причем между анодом первого и четвертого ограничительных диодов 93 96 подключен вольтоЭ о добавочный конденсатор 10, зашунтированный разрядным резистором 11 и вольтодобавочным источником напряжения 9, анод первого ограничительо ного диода 93 соединен через пятый разделительный диод 91 с анодами з(50 Н 02 М 5/45, Н 02 М 7/515 анодной группы моста накопительных о диодов 5, через второй ограничительный диод 94 — с анодом второго коммутирующего тиристора 22 и через первый вольтодобавочный тиристор 41 и о вольтодобавочный дроссель 15 — с анодом третьего 31 и катодом четвертого

32 коммутирующих тиристоров, соединенным через последовательний С -контур с катодом первого 21 и анодом второго 22 коммутирующих .тиристоров, катод четвертого ограничительного диода

96 соединен через шестой разделительный диод 92 с катодами катодной группы моста накопительных диодов бо, через третий ограничительный диод Я

95 — с катодом первого коммутирующего тиристора 22, а через второй вольтодобавочный тиристор 42 — с анодом второго коммутирующего тиристора

22, соединенным через последователь- Я

ЪФ ную цепочку из второго сглаживающего дросселя 14-и второго диода выбросов 52 с анодом четвертого коммутирующего тиристора 32 и катодом второго разделительного диода 62, ° а через последовательную цепочку из о первого сглаживающего дросселя 13 и первого диода выбросов 51 — с катодом третьего кбммутирующего тиристора 31 и анодом первого распределительного диода 61, катод которого соединен с катодам пятого разделительного диода 91 и через последо- ф вательно соединенные накопительный конденсатор 8 и третий и четвертый о разделительные диоды 77,28 с анодом шестого разделительного диода 92, о причем параллельно конденсатору б подключен блок отвода накопленной о энергии 7, а выводы переменного тока моста накопительных диодов Зон 6 подключены к выходным выводам 4.1, 4.2, 4.3 инвертора.

2. Преобразователь по п.1, о. тл и ч а ю щ и .й с я тем что блок о отвода накопленной энергии Z выполнен в виде резистора.

1119141

3. Преобразователь по п.1, о т- л и ч а ю шийся тем, что блок о, отвода накопленной э нер гни 7 выполнен в виде дополнительного управ-. ляемого выпрямителя, выводы переменного тока которого подключены к дополнительнои вторичнои обмотке трехфазного трансформатора источника питания.

Изобретение относится к преобразо.вателям переменного тока в переменный, содержащим подключенный через трехфазный трансформатор к клеммам источника переменного тока выпрямитель, 5 образующий клеммы постоянного тока источника, к которым через входной дроссель подключен инвертор тока с собственной коммутацией, состоящей из по крайней мере одного основного тиристорного моста и коммутирующих цепей и предназначено преимущественно для преобразователей большой мощности с параллельным соединением основных тиристоров. !5

Известны схемы инверторов тока с собственной коммутацией, где коммутирующий процесс проходит в двух ступенях, так как инверторы имеют двухступенчатую коммутацию (авторс- 10 кое свидетельство СССР И 226008, кл. Н 02 И 7/515, 1965) .

Коммутирующие конденсаторы этих инверторов должны, кроме собствен- . ного выключения тиристора, обеспечивать накопление энергии из индуктивности нагрузки, а у асинхронных двигателей — энергию магнитного поля рассеяния. Это ведет к значитель но большим емкостям этих конденсато» З0 ров и к трудностям в предельных сопро тивлениях, например к ограниченному частотному диапазону.

Известны инверторы с трехступенчатой коммутацией, где функции ком- 35 мутирующих цепей разделяются на собственное выключение тиристора и на

ыакопление энергии (авторское свидетельство СССР 0 279782, кл. кл. Н 02 И 7/515, 1968)., 40

Однако само применение трехступенча- той коммутации не обеспечивает все необходимые инвертору тока, свойства, например способность выдерживать перегрузку, надежную коммутацию. Инвертор с трехступенчатой коммутацией не удобен для высоких мощностей, преимущественно для параллельного соединения основных тиристоров и разделительных реак. торов. Это вызвано тем, что при повышении коммутирующих токов понижаются индуктивности в коммутирующих цепях выбросов и нет возможности сравнивать их с индуктивностями разделительных реакторов или с собствен. ными индуктивностями подводящих проводов. Ь результате этого известные инверторы неудобны в эксплуата" ции °

Сущность изобретения заключается в том, что в преобразователе переменного тока в переменный, содержащем подключенный через трехфазный трансформатор к клеммам источника переменного тока выпрямитель, образующий клеммы постоянного тока источника, к которым через входной дроссель подключен инвертор тока-с соб- ственной коммутацией, состоящей,из по крайней мере одного основного тиристорного моста и коммутирующих цепей, к положительной клемме постоянного тока источника подключен катод первого ограничительного диода и анод первого коммутирующего тиристора, а к отрицательной клеммеанод четвертого ограничительного диода и катод второго коммутирующего тиристора, причем между анодом первого и четвертого ограничительных диодов подключен вольтодобавочный конденсатор, зашунтированный разрядным резистором и вольтода1119141 бавочным источником напряжения, анод первого ограничительного диода соединен через пятый разделительный диод с анодами анодной группы моста накопительных диодов, через вворой ограничительный диод — с анодом второго коммутирующего тиристора, а через первый вольтодобавочный .тиристор и вольтодобавочный дроссель— с анодом третьего и катодом четвертого коммутирующих тиристоров, соединенным через последовательный

LC-контур с катодом первого и анодом второго коммутирующих тиристоров, катод четвертого ограничительного диода соединен через шестой разделительный диод с катодами катодной группы моста накопительных диодов, через третий ограничительный диод с катодо% первого коммутирующего тиристора, а через второй вольтодобавочный тиристор — с анодом второго коммутирующего тиристора, соединенным через последовательную цепочку из второго сглаживающего дросселя и второго диода выбросов с анодом четвертого коммутирующего тиристора и катодом второго разделительного диода, а через последовательную цепочку.из первого сглаживающего дросселя и первого диода — с катодом третьего коммутирующего тиристора и анодом первого разделительного диода, катод которого соединен с катодом пятого разделительного диода и через последовательно соединенные накопительный конденсатор и третий и четвертый разделительные диоды с анодом шестого разделительного диода, причем параллельно конденсатору подключен блок отвода накопленной энергии, а выводы переменного тока моста накопительных диодов подключены к выходным выводам инвертора.

Блок отвода накопленной энергии может быть выполнен в виде резистора.

Кроме того, блок отвода накопленной энергии может быть выполнен в виде дополнительного управляемого выпрямителя, выводы переменного тока которого подключены к дополнительной вторичной обмотке трехфазного трансформатора источника питания.

На фиг.! представлена общая схема предлагаемого преобразователя за исключениеи части питания, на фиг.26-; пример выполнения части питания преобразователя, на фиг.2б — блок отвода накопленной энергии.

50 та, трансформатора и диодного мостового выпрямителя. Параллельно с о вольтодобавочным конденсатором 10 подключается также разрядный резистор 11 . Анод первого ограничительного диода 93 подключается далее с одной стороны через пятый разделительный диод 91 к клемме 5.4 постоян. ной стороны анодного блока накопи55

Инвертор тока питается от источника тока 1, образуемого двумя управляемыми тиристорными трехфазными мостами, параллельно подключенными через распределительные реакторы к переменной стороне и сглаживаюf0 щей индуктивностью к постоянной сто роне этих выпрямителей. Переменная сторона питания этих мостов (переменные клеммы 1.3, 1.4, 1.5 источника тока 1 ) подключаются о !

5 к выходам первой вторичной обмотки трехобмоточного трансфорМатора питания 16 (фиг.2а), вторая втоо ричная обмотка которого подключает ся в случае необходимости к управ20 ляемому выпрямителю блока отвода накопленной энергии 7 . К первой и второй постоянным клеммам 1.1, о

1.2 источника тока 1 подключаются параллельно при помощи своих

25 постоянных клемм 2. 1, 2. 2, 3. 1, 3.2 два главных тиристорных моста

2 3 содержащих тиристоры 1-6 ( и 1 — 6 и разделительные реакторы 2.3, 2.4, 2.5 и 3.3, 3.4, 3.5.

К первой выходной клемме 1.1 исо точника тока 1 подключается с помощью своего катода первый ограничительный диод 93 и при помощи своего, анода первый коммутирующий тирисЗ5 тор 21. К второй выходной клемме

1.2 источника тока 1 подключается

О при помощи своего анода четвертый ограничительный диод 96 и с помощью своего катода второй коммутирующий

40 тиристор 22. Между анодом первого ограничительного диода 93 и катодом четвертого ограничительного диода

96 включается вольтодобавочный конденсатор 10 к которому параллель45 но подключается постоянный вольтоО добавочный источник напряжения 9 который может образоваться, например, при помощи последовательной комбинации защитного электрического автома"

1119141

Ф тельных диодов бо, содержащего диоды

71, 73 75 н с другой стороны через второй отрицательный диод 94 к аноду второго коммутирующего тиристора

22 и также через первый вольтодоба- 5 вочный тиристор, 41 и волЪтодобавочный реактор 15 (с клеммами 15.1, 15.2) к аноду третьего коммутирующего тиристора 32, подключаемому через последовательный 1,С -контур

12о (с клеммами 12 . 1, 12. 2) к катоду первого коммутирующего тиристора

22. Катод четвертого отрицательного диода 96 подключается с одной стороны через шестой разделительный диод 93 к tazeMMe 6.4 постоянной стороны катодного блока накопительных о .диодов 6 (содержащего диоды 72, 74, 76), с другой стороны через третий ограничительный диод 95 — к ка20 тоду первого коммутирующего тиристора

21 и также через второй вольтодобавоч ный тиристор 42 к аноду второго коммутирующего тиристора 21. Этот анод

25 подключается с одной стороны через последовательную комбинацию второго о сглаживаемого дросселя 14 (с клеммами 14.1, 14.2) и второго диода выбросов 52 к аноду четвертого коммутирующего тиристора 32 и к катоду второго разделительного диода 62 и с другой, стороны через последовательную комбинацию первого сглаживающего дросселя 13 (с клеммами 13.1, 13.2) и первого диода выбросов 51 к .катоду тре- 35 тьего коммутирующего тиристора 31 и аноду первого разделительного диода 61. Катод первого разделительного диода 6 1 подключается с одной стороны к катоду пятого разделительно40

ro диода 91 и с другой стороны через последовательную комбинацию накопительного конденсатора 8 и третий или четвертый разделительные диоды

77 и 78 к аноду шестого разделитель " ного диода 92, соединяемогб с анодом второго разделительного диода 62, Параллельно накопительному конденсао тору 8 подключается блок отвода накопленной энергии 7, образуемый, .о 50 например, с помощью резистора (на фиг. 2бизображен с.клеммами 7.1,7.2), Клеммы переменной стороны 5.1, 5.2, 5.3 и 6.1, 6.2, 6.3 анодного и катодного блока накопительных диодов .Я

5, 6 подключаются к выходным клем» о мам 4.1, 4.2, 4.3 инвертора тока

0 (подключаемым далее к нагрузке 4 инвертора, образуемой, например, асинхронным двигателем) и в случае необходимости к разделительным реакторам 2.3, 2.4, 2.6 и 3.3, 3.4, 3.5 о о главных тиристорных мостов 2, 3

Преобразователь работает следующим образом. о

Ток от источника 1 к нагрузке о

4 идет от первой клеммы 1.1 источника тока 1 к клеммам 2..1 и 3.1 главных тиристорных мостов 2, 3 о о и через параллельные тиристоры 2.2 разделительные реакторы 2.5 и 3.5 в выходную клемму 4.3 инвертора. о о

От нагрузки 4 в источник 1 идет ток через клемму 4.2 инвертора, разделительные реакторы 2.4, 3.4, тиристоры 3.3 и постоянные клеммы

2.2, 3.2 в клемму 1.2 источника то0 ка 1 . В момент коммутации необходимо прервать ток в тиристоре .2,2 и включить тиристоры 4.4. Полярность коммутирующего конденсатора в последовательной LC -цепочке перед коммутацией является положительной на стороне клеммы 12.1. При включении коммутирующих тиристоров 3 1 и 21 коммутируется ток нагрузки от тиристоров 2.2 в коммутирующий тиристор 21, клемму 12.2, клемму

12. 1, коммутирующий тиристор 31 и разделительный диод 61, клемму 5.4 диод 75 и клемму 4.3 инвертора.

Крутизна коммутирующих токов определяется разделительными реакторами в блоках 2 и 3 и коммутирующим о о о реактором в ЬС-цепочке 12 . Одновременно с этим процессом проходит разряд конденсатора в блоке 12 через тиристор 311 диод выбросов о

51 и сглаживающий дроосель 13 юПосле выключения тиристоров 2.2 ток нагрузки проходит далее по описанной цепи через коммутирующий конденсатор в нагрузку и перезаряжает этот конденсатор в противоположную полярность, т.е. на клемме

12.2 положительная полярность. После выключения тиристора 2.2, когда на клемме 12.1 напряжение почти то же, что и в начале коммутации, ток течет по цепи: клемма 4.1, диод 74, диод 92, конденсатор блока 10 о диод 93, тиристор 21,LC -цепочка

12, тиристор 31, диод 6 1, диод 75, клемма 4.3. Ток по этому пути вызы» вается тем, что в момент выключения тиристоров 2.2 напряжение на клеммах

1119141

4.1, 4.3 имеет такую полярность что на клемме 4.1 имеется положитель. ная величина. Последовательно соединяются, следовательно, источники напряжения цепочки 12 (коммутирующий 5 конденсатор) и напряжение на клеммах

4.1 и 4.3. Эти последовательно включенные Источники вызывают через диоды

74, 92 и 93 такой ток в вольтодобавочный конденсатор 10, что падение напряжения происходит на внутреннем полном сопротивлении нагрузки на клеммах 4.1 и 4.3. Этот пульсирующий ток быстро понижается, потому что напряжение на конденсаторе в

LC -цепочке 12 падает до нуля и, о наконец, изменяет полярность. Этот процесс очень важен, поскольку он определяет отрицательное напряжение на выключенных тиристорах 2.2. Напряжение на них не может быть, в результате описанного процесса, больше напряжения на вольтодобавочном конденсаторе 10 . При помощи разрядно- го резистора 11о на конденсаторе 10 устанавливается равновесие между энергией заряда и разряда конденсатора.

Коммутирующий процесс продолжается с помощью перезаряда коммутирующего конденсатора С -цепочки 12.. . В момент прохождения напряжения через нуль изменяется полярность напряжения выключаемого тиристора 2.2 Таким образом определяется время выключения этих тиристоров. Иапряжение в коммутирующем конденсаторе изменяет свою полярность на положительную на клемме 12.2. Когда это напряжение достигает такой величины, 4О что увеличивает величину линейного напряжения между клеммами 4.1 и 4.3, включается тиристор .4.4, и ток

) проходит от цепи коммутирующего конденсатора к вновь включенным глав- 45 ным тиристорам 4.4 . Момент этой коммутации возможно регулировать с помощью запаздывающего включения тиристоров 4.4. Это важно, когда необходимо изменять напряжение на коммутирующем конденсаторе в зависимости от тока. Момент включения главных тиристоров (в данном случае . тиристоров 4.4 ) может регулировать, например, датчик напряжения на комму- у тирующем конденсаторе С -цепочки 12

Лосле включения главных тиристоров

4.4 происходит коммутация тока между фазами на клеммах 4.1 и 4.3. Ток в фазе на клемме 4.3 спадает, потому что в эту фазу через диоды 74,78, 77,76 последовательно включается накопительный конденсатор 8 так, что он уменьшает своей полярностью ток в "старой" фазе на клемме 4.3, при этом появляется ток в фазе на клемме 4.1 Дозаряжается только одна полярность (на клемме 12.2 положи" тельная полярность). При помощи тиристоров 42 и 41 (их включением) дозаряжается от источника — вольтодобавочного конденсатора 10 коммуо тирующий конденсатор через вольтоо добавочный реактор 15 . После дозарядки конденсатора тиристоры 4 1,42 саин выключаются. Эта однополярная дозарядка обеспечивает преимущественно пуск инвертора. Дальнейшую дозарядку возможно осуществлять упомянутым запаздыванием главных тиристоров в блоках 2 и 3

Описанная коммутация проходит в трех ступенях. Ступени при коммутации между клеммами нагрузки или выходными клеммами инвертора 4.3 и 4 ° 1 следующие: ступень: коммутация от главного тиристора к BczIOMO гательным коммутирующим цепям т.е. от цепи 2:1 и 3.1, 2.2, 2.5 и 3.5 и 4.3 по цепи: 2.1 и 3.1, 21, 12,31, 61, 75,43.

П ступень: коммутация от цепи 2,t и 3.1,21,12,31,61,75,4.3 по цепи вновь включенных главных тиристоров 2.1 и 3,1, 4 и 4, 2.3 и 3.3

74,78,8, 77,76, 4.3.

Ш ступень: коммутация между фазами от цепи 2.1 H 3.t 4.4 2.3 3.3, 74 78, 8, 77,75, 4.3 по цепи новой фазы

2.1 3.1 и 4.4 2.3 3.3 и 4.1.

Кроме этих ступеней коммутации параллельно проходят следующие процессы: ограничение напряжения на тиристоре с помощью диодов 92,93 и вольтодобавочного конденсатора 10 дозарядка полярности клеммы 12.2, на коммутирующем конденсаторе I Cцепочки 12, .разряд коммутирующего о конденсатора на диод 51 и сглаживающий дроссель 13 . Коммутирующие перенапряжения ограничиваются на тиристорах 2,2 при помощи диодов

72,92, 93 и вольтодобаюочного конденсатора 10

1119141

1119141

7.1

74

Составитель И. Жеребина

Редактор Л. Алексеенко Техред С.Jleresa Корректор/ В. Гирняк

° ф

Заказ 7470/43 Тираж бб6 Поднисное

ВНИИПИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений.и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауиккая наб., д. 4/5

Фвниал ППП "Патент",- г. Ужгород, ул. Проектная, 4