Статический непосредственный преобразовательчастоты

Статический непосредственный преобразовательчастоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ, ИЗОБРЕТЕНИЯ

235ISI

Gaea Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 21d-, 14/01

21d -, 14 02

Заявлено 11,1.1967 (№ 1125523/24-7) с присоединением заявки № 1125885124-7

Приоритет

Опубликовано 16.1.1969. Бюллетень ¹a 5

Дата опубликования описания ЗЛ 1.1969

Комитет Iio делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

МПК Н 02m

Н 02m

УДК 621.314.27(088.8) Авторы изобретения

Г. С. Зиновьев и В. В. Семенов

Новосибирский электротехнический институт

Заявитель

СТАТИЧЕСКИЙ НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ЧАСТОТЫ

Известный статический непосредственный преобразователь частоты, содержащий на каждую фазу нагрузки блок коммутации с конденсатором и с соединенными вс1речно-параллельно вентилями, не обеспечивает получения широкого диапазона частот выходного напряжения и не устраняет зависимости формы выходного напряжения от нагрузки.

Основными отличительными особ;нностями данного преобразователя является 1о, что, с целью расширения диапазона часто,выходного напряжения и устранения зависимости формы выходного напряжения от нагрузки, блок коммутации подсоединен параллельно нагрузке и снабжен дросселем, включенным последовательно между указанным конденсатором и вентилями.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема преобразователя, подключенного к однофазной нагрузке, и эпюры токов и напряжений при работе этого преобразователя; на фиг. 2 — принципиальная схема прсобразователя, подключенного к трехфазной нагрузке, и эпюры токов и напря>кений при его работе.

Преобразователь частоты содержит блок коммутации 1 с конденсатором 2 и с соединенными встречно-параллельно вентилями 8 и 4.

Блок 1 подсоединен параллельно нагрузке > и снабжен дросселем б, Схема преобразователя частоты ннвертора напря>кения (без звена постоянного тока) содержит два трехфазных моста, собранных на управляемых вентилях 7 — 18 таким образом, что эти вентили оказываются включенными встречно-параллельно. Коммутация вентилей по высокой частоте обеспечивается =-а счет независимого узла коммутации.

Допустим, что в момент VI отпираются вентили 7, 10 и 18, при этом к нагрузкс 5 прнклалывается линейное напряжение питающей сети, а конденсатор 2 заряжается до двойного линейного напряжения, По окончании зарядной полуво IHbl тока,. вентиль 4 запирается, а вентили 7 н 10 продолжают пропускать ток нагрузки 5. Для запирания этик вентилей после формирования положительной полуволны напряжения (1„, в момент Г, отпираются вентили 18, 1б и 8, и конденсатор 2, заряженный до двойного линейного напряжения, разряжается на питающую сеть. При этом ранее работавшие вентили 7 и 10 попадают под обратное напряжение н должны восстановить свою управляемость. После спадания ло нуля

25 тока „(фпг. 1) отпираются вентили 14, 15 и

8, прн этом к нагрузке 5 опять прикладывается линейное напряжение питающей сети (но обратной полярности), а конденсатор 2 вновь заряжается до напряжения, близкого и двой30 ному линейному.

235181

Если нагрузка 5 имеет индуктивный харакTop) то K моменту окончания зарядной полу волны тока, ток этой нагрузки может еще не успеть изменить свой знак. В этом случае в момент спадания тока 1„до пуля отпираются встречно-включенные вентили 8 и 9, пропускающие реактивный ток нагрузки 5, а после спадания сго до нуля вновь отпираются вентили 14 и 15. В дальнейшем про,есс повторяется с той лишь разницей, что " (аждый момент времени работают вентил, находящиеся под максимальными фазными потенциалами. Таким образом, благодаря наличию независимого блока 1, отделенного от основных венгилей 7 — 18 вспомогательными вентилями 8, 4, коммутация основных вен тилей 7—

18 обеспечивается за счет импульсов коммутационного тока !,, длительность которого много меньше полупериода выходной частоты, вследствие чего среднее значение анодного тока основных вентилей 7 — 18 определяется в основном током нагрузки 5. Обратное напряжение на основных вентилях определяется линейным напряжением питающей сети (как в обы шом выпрямителе), потому что повышенное напряжение на конденсаторе 2 uoclipHIIilмается вспомогательными вентилями 8 и 4.

Установленная мощность вспомоч ательных вентилей невелика, так как они могут быть выбраны на ток, намного меньшип тока нагрузки.

Работает преобразователь (фиг. 2) следующим образом.

Предположим наличие нулевого провода 19 между нагрузкой 20 — 22 и питающей сетью.

В этом случае каждая фаза нагрузки 20 — 22 будет работать независимо одна or другой.

Таким образом, мои(но рассмотреть работу с:(емы на примере одной фазы. Допустим, что в момент времени t при наиболее положительной фазе А питающей сети включили вентиль 28. В 20 — 22 будет нарастать ток. Коммутирующая емкость 24 уже заряжена (как будет видно из дальнейшего) до напряжения, равного двойной величине значения фазного напряжения сети (в момент заряда).

Для запирания вентиля 28 в моменг 4 отпирается вентиль 25 узла коммутации 2б. Емкость 24, заряженная в полярности, указанной на фиг. 2, через вентиль 25 разряжается навстречу току, текущему через вен..иль 28 и при достижении током разряда емкости тока вентиля 28 последний запирается, Дальнейшее протекание колебательной полуволны разрядного тока емкости 24 обеспечивается за счет включения вентиля 27, встреч го-параллельного выключившемуся вентил:о 28, что сохраняет неизменным цепь разряда емкости.

Ход изменения напряжения на емкости 24 и тока этой емкости для момента коммутации представлены справа на фиг. 2, г и 2, д. Время, отводимое на восстановление управляющих свойств проводившего вентиля 28, будег равно времени протекания полуво-:íû тока разряда через вентиль 27.

Прп спадании полуволны тока в этом вентиле емкость 24 разрядится до нагряжения, близкого к нулевому. Для ее подготовки (заряда) к следующей коммутации в этот момент (ter) отпирается вентиль анодной группы, связанный в этот момент с наиболее отрицательной фазой питающей сети, т. е. вентиль 28. Емкость 24 заряи(ается в колебательном режиме до напряжения, близкого к двойному напрян(ению фазы С в этот момент.

После спадания зарядной полуволны тока в вентиле 28 необходимо открыть включенный встречно-параллельно ему вентиль 29, через который будет происходить спад тока нагрузки 20 и возврат в сеть энергии, накопленной в реактивных элементах нагрузки 20. Вентиль

25 при этом закроется, и емкость 24, заряженная в полярности, указанной внизу на фиг. 2, будет готова к следующей коммутац

Между моментом спадания тока нагрузки

20 до нуля (момент t3) и моментом начала пропуска тока нагрузки 20 в обратном направлении (момент t4) может быть сделана пауза, позволяющая регулировать величину выходного напряжения широтно-импульсными методами.

Процессы, происходящие при протекании тока нагрузки 20 в отрицательном направлении (t4 — tq), аналогичны выше рассмотренным. В момент 1; коммутации вентиля анодной группы емкость 24 перезаряжается в полярность, с которой было начато рассмотрение, т. е. в момент t7 может быть начато формирование следующего периода выходного напряжения.

Наличие отдельного узла коммутации 2б на каждую фазу нагрузки делает коммутацию независимой по фазам, что позволяет включать нагрузку в любую схему соединения (звезда, треугольник). Для улучшения формы выходного напряжения такого преобразователя, предназначенного для частотного регулирования скорости машин переменного тока, напряжение может формироваться методом синусоидальной широтно-импульсной модуляции (фиг, 3). По своим свойствам преобразователь является инвертором напряжения без явного звена постоянного тока.

Таким образом, данный преобразователь позволяет получать напряжение от нулевой частоты до верхней частоты, определяемой только свойствам:i используемых вентилей и независящей от величины и характера нагрузки, т. е. эта схема позволяет практически полностью реализовать частотные свойства тиристоров. Колебательный режим работы узла коммутации обеспечивает ее автономность от нагрузки и неизменность формы выходного напряжения во всех режимах. Величины прямых и обратных напряжений на вентилях схемы не превышают линейного напряжения питающей сети. Узел коммутации не содержит элементов в силовой цепи и состоит только из

235181

В с

i n 1>

Еь

eñ н к н

„1

1 двух вспомогательных вентилей, емкости и индуктивности.

Предмет изобретения

Статический непосредственный преобразователь частоты, содержащий на каждую фазу нагрузки блок коммутации с конденсатором и с соединенными встречно-параллельно вентилями, от.шчаюшийсл тем, что, с целью расширения диапазона частот выходного напряжения и устранения зависимости формы выходного напряжения от нагрузки, блок ком5 мутации подсоединен параллельно нагрузке и снабжен дросселем, включенным последовательно между указанным конденсатором и вентилями.

235181

У г. 2

Редактор П. Вербова

Заказ 744!2 Тираж 480 Цодпнсное

ЦНИИПИ Комитета по делана изобретений н открытий прп Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр, Сапунова, 2 в

С

0 т

15 а 44

Составитель Л. Борисова

Текред A. А, Камышникова Корректор Т. Д. Чунаева