Нулевой тиристорный инвертор с раздельным регулированием частоты и напряжения

Нулевой тиристорный инвертор с раздельным регулированием частоты и напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советскит

Ссциалистическиа

РеслуЬлин

Зависимое от авт. свидетельства ¹ —К.-, 211, 12/ЮЗ

21 с1 з 14/01

Заявлено 29.V.1967 (№ 1160427/24-7) с присоединением заявки № 1199002/24-7

Приоритет

Опубликовано 17.ill.1970. Бю.тлетень ¹ 11

Дата опубликования описания 10.Ч111.1970 йомитет по делам изо4ретений и открытий ори Совете Министров

СССР

МПК Н 02m

1I 02гп

УДК 621.314.26 (088.8) Авторы изобретения

;, i :. c-. : я Й т.", Н. Л. Архангельский и А. Н. Королев

1ч

Ивановский энергетический институт им. В. И. Лент тта

i ,=.0 т.1(:

Заявитель

НУЛЕВОЙ ТИРИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР С РАЗДЕЛЬНЫМ

РЕГУЛИРОВАНИЕМ ЧАСТОТЫ И НАПРЯЖЕНИЯ

Известен нулевой тиристорный инвертор с раздельным регулированием частоты и напряжения, содержащий узлы коммутации с коммутирующими трансформаторами и к<энденсаторами. Такой инвортср 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. Указа:- ная цепочка подключен" ко входу нулево о инвертора через дополнительный ти ристор.

На фиг. 1 дана принципиальная схема ипвертора, в котором первичная обмотка коммутирующего трансформ атора шунтирована конденсатором; на фпг. 2 — принципиальная схема инвертора, в котором первичная обмотка коммутирующего трансформатора соединена последовательно с конденсатором; на фиг. 3 — принципиальная схема преобразователя,содержащего два нулевых тиристорных инвертора; «а фиг. 4 — принципиальная схема инвертора, в котором в цепи с первичной обмоткой коммутирующего тиристора применено два ти ристора и на фиг. 5 — эпктры напря>кений инвертора, показанного на фиг. 4.

Нулевой тиристорный инвертор с раздельIhDI регулированием частоты и напряжения (фиг. 1) содержит коммутирующие трачсформаторы, расположенные на одном магнптопроводе 1, имеющие вторичные обмогкп

2 — 4 и общую для них первичную обмотку 5, которая через коммутирующпп тиристор б

1р подключена ко входу нулевого пнвертора, а параллельно цепочке пз первичной обмотки б и коммутирующего тиристора б подключен конденсатор 7

В пулевом тиристорном инверторе, пок-т15 занном на фиг, 4, указанная цепочка из первичной обмотки 8 и коммутирующего тиристора 9 подключена ко входу нулевого инвеотора через дополнительный тиристор 10.

При подаче напря>кения питания с/т кон2р денсаторы 7, 11 — 1> заряжаются так, как пзказано на фиг. 1. Для открывания тирпстора 14 на его управляющий электрод подается отпи. рающий импульс. Тиристор 14, открываясь, разряжает конденсатор 11 до нуля и подго25 тавлпвает цепочку из обмотки 2 и конденсатора 11 для гашения. Для гашения силового тпристора 14 необходимо подать отпира|ощпй импульс на управляющий электрод гасящего тиристора б При этом конденсатор 7 начпназр ет разряжаться по цепочке, наводя во вт:>266039 зо рпчной обмотке э, д. с., направленную так, как показано на фиг. 1. Конденсаторы 7 и 11 рассчитываются таким образом, чтобы напряжение обратной полярности, сохранялось на тпрпстора 14 в течение времени, необходимого для точного погасания тирнстора и воссг:Iновленпя его запирающих свойств.

После разряда конденсатора 7 ток чер з тиристор 6 будет проходить по цепочке «+»обмотка 5 — тиристор 6 — сопротивление 15 — << — >>.

Сопротивление 15 подбирается так, чтобы ток, проходящий через тиристор 6, был недостаточен для его удержания в открытом состоянии, и тирпстор 6 закрылся бы После эгого конденсатор 7 заряжается через сопротивление 15 до напря>кения !11 — он опять готов к работе, При этом можно следующим отп !рающим 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 0TI

Вспомогательный источник напряжения U и диоды 17 — 19 служат для компенсации реактивной энергии, причем делается так, чтобы

У!=(1». При этом можно с уверенностью ск .!зать, что напряжение на силовых тиристорах никогда не будет больше 2UI. В то же время, компенсируя реактивную энергию, диоды

17 — 19 не замыкают накоротко первичные обмотки 20 — 22 трансформатора во время ооратной полуволны. Очевидно, что вспомогательный источник напряжеапя U> должен быть способным принять рекуперируемую реактивную энергию

Из рассмотрения работы с емы видно, что максимальная частота работы силовых тир,Iсторов будет ограничена временем заряда конденсатора 7 через сопротивление 15, когорое не может быть выбрано маленьким пз условий ган!ения тпристора 6. Другая схема способна работать на более высокой частоге (см. фиг. 2). Она отличается тем, что гашение тирпстора 28 происходит за счег колебательного процесса в контуре LC из дросселя 24 I! конденсатора 25. Диод 26 по тавлсн для того, чтобы процесс колебаний прекратился после первого же обмена энергией между дросселем 24 и конденсатором 25. Очевидно, что частота работы силовых тиристоров 28 — 29 будет теперь определяться частотой колебании контура 1Л., которая может быть выбрана достаточно высокой.

Нулевые инверторы, показанные на фиг. 1 и 2, имеют недостаток — вспомогательный источник напряжения U> должен принимать рекуперпруемую реактивную энергшо, что не всегда возможно или слишком удорожит ус-! аповку, ак как удоонее всего В качестве ис5

l5

2>З

-!О

l5

50 >5 !

> ) ьа то -!ника напря>кен!!5! Ы использовать нерегу лируемый источник питания из неуправляемых вентилей. Если же мы имеем на производстве или каком-то агрегате несколько нулевых инверторов, то их можно включить Но схеме, показанной на фиг. 3. При этом онп будут обмениваться между собой рекуперируемой реактивной энергией, Hp. загружая источники напряжения (Л и U, Конденсаторы 80 и 81 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 У„конденсаторы 82 — 84 заряжаются, как показано на фпг. 4 (на конденсаторе 82).

Для открыван!!я тиристора 85 на его управляющий электрод в момент времени (фиг 5) подается отпирающий импульс. Т!!ристор 85, открывшись, разряжает конденсатор 82 до нуля и подготавливает цепочку из оомоткп 86 «82 для гашения.

Б момент времени l открывается тирисIop 10, и конденсатор 87 заряжается по цепочке: «+» — тпрпстор 10 — конденсатор 37 — дроссель 88 — « — » до напряжения питания и подготавливается для подачи гасящего импульса. Дроссель 88 служит для уменьшения фронта зарядного тока конденсатора 87.

В течение времени 1 — l к первичной обмотке 89 трансформатора 40 прикладывается напряжение U„è течет ток 1,, В момент вреiIeHII l : включается тиристор 9, и конденсатор 87 разряжается через первичную обмотку 8 тр ансфор м атор а 41. При этом через втор и Iную обмотку и конденсатор 82 на тиристор 85 подается запирающий импульс. Дроссель 42 служит для того, чтобы запирающий импульс не разрядился через диод 48, конденсатор 44 и диод 45, и рассчитывается так, чгобы поддержать запирающий импульс на тиристоре 85 на время, необходимое для его запирания. При отключении тиристора 85 накопленная в нагрузке реактивная энер!чш разря>кается па конденсатор 44, прн этом на конденсаторе растет напряжение, а в первичной обмотке 39 трансформатора 40 продол>кает течь ток, как показано на фиг, 5 В момент времени 1 тиристор 85 вновь включаегся управля!ощпм импульсом и опять разряжает копдpHcBTQI> 82, подготавливая цепь для своего гашения. В то же время заряженный (как показано на фиг. 4) конденсатор 44 разря>кается по цепи: конденсатор 44 — диод 45 — дроссель 42 — тиристор 85 — диод 48 — конденсатор 44 и подготавливается для следующего приема запасенной в нагрузке реактивной энергии. В дальнейшем рабога схемы повторяется до момента времени !7. когда тиристор 85, выключившись, больше»е включается в течение половины периода основной частоты. Конденсатор 87 заряжается до напряжения обратной полуволны, наводи266039 мого в фазе А от других фаз напряжения, и ждет нового включения тиристора 85. При этом его рассчитывают так, чтобы скомпенсировать всю запасенну1о в нагрузке реактивную энергию.

Как видно из фиг. 5, регулируя продолжительность включенного состояния тирисгора 85 (а также тиристоров 4б и 47), можно изменять среднее значение напряжения на нагрузке, а изменяя количество включенных состояний тиристора за полпериода основной частоты /, „при неизменной несущей часто1 те /„= —, можно регулировать частоту на выходе инвертора. При частотах j„» 1,.„,„ высшие гармонические оказывают очень малое влияние на асинхронный двигатель. Очевидно, что возможна как поочередная работа тиристоров 35, 4б, 47, так и совместная работа сразу двух тиристоров с наложением их 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 напряхкенпя на нагруз ке.

Предмет изобретения

1. Нулевой тпристорный инвертор с раздельным регулированием частоты и напряжения, содержащий узлы коммутации с коммутирующими трансформаторами и конденсаторами, orëï÷àþùèéñÿ тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, указанные коммутирующие трансформаторы расположены на одном магнитопроводе, и общая для них первичная обмотка через коммутирующий тпристор подключена ко входу нулевого пнвертора, а параллельно цепочке из первичной обмотки и коммутирующего тиристора подключен конденсатор.

2. Инвертор по п. 1, or,ø÷ïiîùèéñÿ тем, что указанная цепочка пз первичной обмотки и коммутирующего тпрпстора подключена ко входу нулевого пнвертора через дополнительныи тиристор.

Приоритет по п. 2 исчислять с 24 ноября

1 967 г.

266039

Фиг. 4t!

lln

tg

4 të. 5

Составитель Л Борисова

Текред А. А. Камышникова

Редактор А. Шестакова Корректор А. П. Васильева

Заказ 3324 Тираж 480 Подписное

Ц111111Г111 Комитета по делим изоорсtcllHtt и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская ttao., д. 4/5

Загорская гипогрифгя