Преобразователь постоянного напряжения в многофазное переменное

Преобразователь постоянного напряжения в многофазное переменное

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

788309

Союз Советских

Социалистических

Республик

П ИСАН И-Е -"

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОР КОМ СВИДЕ ЕПЬС ВУ (б! ) Дополнительное к аат. саид-ву (22) Заявлено 270229 (21) 2729377/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 151280 .Бюллетень - 46

Дата опубликования описания 15.12.80 (51)М Кл 3

Н 02 М 7/515

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 314..572(088.8) (72) Авторы изобретения

И.И. Кантер, С.Ф. Степанов, Н.П. Митяшин и В.И. Лазарев (73) Заявитель

Саратовский политехнический институт (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В МНОГОФАЗНОЕ ПЕРЕМЕННОЕ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании источников повышенной частоты и для частотного управления асинхронным электродвигателем.

Известен преобразователь частоты, содержащий трехфазный тиристорный мост, выводы йеременного напряжения которого соединены с коммутирующими конденсаторами и выводами переменного напряжения трехфазного диодного моста обратного тока и образуют выход преобразователя, а выводы постоянного напряжения трехфазного диодного моста через дроссели соединены с выводами постоянного напряжения трехфазного тиристорного моста, которые через катодный дроссель соединены с источником постоянного напряжения (11.20

Недостатком схемы является периодическое возникновение короткозамкнутых цепей, содержащих дроссели и последовательно соединенные диоды и тиристоры. Для нормальной работы преобразователя необходимо, чтобы энергия, периодически поступающая в дроссели, успевала рассеиваться на активных сопротивлениях до начала следующего момента накопления. В противном случае энергия, поступающая в дроссели, окажется больше той, которая во время их закорачивания диодом и тиристором расходуется в активных сопротивлениях,а это приводит к непрерывному накоплению энергии в дросселях, уменьшению угла запирания и, как следствие, к срыву инвертирования.

Известен инвертор с конденсаторной коммутацией, содержащий источник постоянного напряжения, соединенный через катодный дроссель с выводами постоянного тока трехфазного тиристорного моста, к выходам переменного тока которого подключены коммутирующие конденсаторы.

Недостатком схемы является крутопадающая внешняя характеристика.

Известен автономный инвертор, содержащий подключенную к входным зажимам через дроссель фильтра последовательную цепь из нагрузки и конденсатора фильтра, параллельно которой через коммутирующий дроссель подключен многофазный вентильный мост, а также включенные в звезду коммутирующие конденсаторы, присоединенные к выходным зажимам мостг, а к входным зажимам моста присоединены две цепочки из последовательно соединенних ин788309 цуктивности и диодов, причем общая точка этих цепей соединена с общей точкой включенных в звезду коммутирующих конденсаторов (2).

Недостатки схемы состоят s том, что, избавляясь от потерь при включении тиристоров, вводятся потери в двух дросселях, к тому же, так как индуктивность дросселей значительно превышает индуктивность коммутирующего дросселя, зто приводит к сильной зависимости напряжения на коммутирующих конденсаторах от величины загрузки инвертора.

Наиболее близким к изобретению по техническому решению является преобразователь, в котором источник постоянного напряжения подключен через катодный дроссель к выводам постоянного тока трехфазного тиристорыого моста, выводы перменного тока указанного моста соединены с выводами коммутирующих конденсаторов и через дроссели с выводами переменного тока трехфазного диодного моста, выводы постоянного тока которого соединены в обратной полярности с выводами постояннОго тока трехфазного тиристорного моста (3).

Недостаток укаэанной схемы заключается в том, что при работе преобразователя частоты на повышенных частотах, при которых угол, соответствующий минимально допустимому времени запирания для данного типа тиристоров, превышает 30 эл.град., значительная часть установленной мощности конденоаторной батареи тратится на установление баланса мощностей в цепях импульсной обратной связи статической системы стабилизации выходного напряжения.

Цель изобретения — упрощение преобразователя и уменьшение его массы и габаритов при работе преобразователя.на повышенных частотах.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь, содержащий тиристорный мост, шин ми питания подключаемый к источнику постоянного тока, а,также подключенную к выходным выводам тиристорного моста звезду коммутирующих конденсаторов, снабжен цепочкой иэ последовательно соединенных вентилей, включенной между шинами питания инвертора, а также дросселя, подключенным между точкой соеди.нения вентилей этой цепочки и нуле-, вой точкой звезды коммутирующих конденсаторов.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема преобразователя; на фиг. 2 и 3 — временные диаграммы, поясняющие работу схемы.

Схема содержит источник 1 постоянного напряжения, соединенный через катодный дроссель 2 с выводами постоянного тока трехфазного тиристорного моста 3-8, к выводам переменного тока которого подключена звезда коммутирующих конденсаторов 9-11, нулевая точка которой через дроссель

12 соединена со средней точкой цепочки, состоящей из двух последовательно соединенных диодов 13 и 14 и подключенных в обратной полярности к выводам постоянного тока трехфазного тиристорного моста 3-8.

В предлагаемой схеме импульсная обратная связь работает лишь при углах запирания Ь больших,чем 30 ал.rpад.

Так диод 13 срабатывает в том случае, если открыт вентиль анодной группы и напряжение на конденсаторе соответствующей фазы <О, диод 14 сработает в

)$ .том случае, если открыт вентиль катодной группы и напряжение на конденсаторе соответствующей фазы 0. Режим работы, при котором угол запирания t>>>30 эл. град. бывает в двух случаях: при разгрузке преобразователя (ре>хим холостого хода или б.;изкий к холостому ходу)и в номинальном режиме, когда схема работает на частотах, при которых угол соответствующий минимально допустимому времени запирания для данного типа тиристора, превышает 30 эл. град. При этом через дроссель протекает импульс тока длительностью 2 >>-30 эл.град. Этот ток ускоряет перезаряд конденсатора тем интенсивнее, чем больше угол р превосходит 30 эл.град. Тем самым осуществляется стабилизация выходного напряжения и угла fb при р 730 эл.град.

При 30 эл.град. работа схемы полностью аналогична работе обычного инвертора.

На фиг. 2 представлены графики напрякений конденсаторов 9-11 напряжения на вентиле 8 08 и тока дроссе40 ля 12 i< на интервале времени, ког-. да включены вентили 5 и 4, при различных значениях угла запирания / .

На фиг. 3 представлены графики фазных токов и напряжений при угле запирания Я Ъ 30 эл.град.

Пусть выходная частота преобразователя такова, что при номинальной нагрузке минимальное значение угла запирания составляет 29>.

В этом случае в известной схеме баланс мощности коммутирующей батареи

a = а„,.+. с, + C«(p), (>) где О - мощйость коммутирующей батареи, затрачиваемая на

55 создание угла запирания. — мощность коммутирующей

"батареи, затрачиваемая на компенсацию реактивной мощности нагрузки, Q<< (p) — мощность, компенсирующая реактивную мощность дросселей и зависящая от ф следующим образом: (1 ((3) (2 P - ы и 2P), (2)

Ы

,ц

788309 гце U — напряжение на емкости.

Эта величина уже при /=29 эл.град. имеет большое значение.

В предлагаемой схеме в номинальном режиме угол =29 эл.град. <30 эл. град. и, следовательно, составляющая для компенсации реактивной мощности дросселей равна нулю. Для углов 30 эл.град. в формуле (2) вместо р необходимо подставить ) -30 эл.град.

Кроме того, кривая выходного напряжения в номинальном режиме в предлагаемой схеме лучше, так как известно, что импульсная силовая связь, осуществляемая диодами и дросселями, ухуцшает гармонический состав.

Таким образом, предложенный преобразователь повышенной частоты характеризуется в сравнении с известным значительно меньшей установленной мощностью конденсаторной батареи, значительно меньшими пиковыми токами диодов, тиристоров и дросселей за счет сокращения времени работы о6ратного моста. Время работы обратного моста в известном равно 2 Pi а в предлагаемом устройстве 2 -30 зл.град. где р — угол эапирания.

Предлагаемое решение позволяет также сократить количество диодов и дросселей, при этом резко уменьшают- ся параметры дросселя в цепи обратного моста, что приводит к уменьшению его габаритов и массогабаритных показателей всего преобразователя.

Изобретение может быть использо вано, например при создании источников питания цеховой двигательной нагрузки на повышенной частоте (более

1500 Гц), для электроприводов турбокомпрессорных установок микрокриогенной техники, работающих на частоте выше 1500 Гц и других многофаэных потребителей.

Формула изобретения !

О

Преобразователь постоянного напряжения в многофазное переменное, содержащий тиристорный мост, шинами питания подключаемый к источнику постоянного тока, а также подключенную к выходным выводам тиристорного мос- та звезду коммутирующих конденсаторов, отличающийся тем, что, с целью упрощения и уменьшения массы и габаритов при получении повышенных

20 выходных частот, он снабжен цепочкой из последовательно соединенных вентилей„ включенной между шинами питания инвертора, а также дросселем, подключенным между точкой соединения вентир лей этой цепочки и нулевой точкой звезды коммутирующих конденсаторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Канте И.И. Статические преобЗО разователи частоты. Издательство Саратовского университета, 1966, с.295.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 489186, кл. Н 02 М 7/52, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

9 156230, кл. Н 02 И 7/00, 1965 °

788309

Uru

Ugg

Составитель Г.Мыцык

Редактор П.Бабич Техред M.Ïüòêî Корректор M.Øàðîøè

Заказ 8371/66 . Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4