Тиристорный преобразователь постоянного напряжения в переменное Советский патент 1983 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относится к преобра зовательной технике и может быть и пользовано в системах централизова ного энергоснабжения цехов заводов на частотах, отличных от 50 Гц, а также в системе частотного электро привода. Известен автономный инвертор с геометрическим сложением напряжени двух блоков, содержащий два тиристорных моста, коммутирующие конден торы, два диодных моста встречного тока и два выходных трансформатора выходные обмотки которых соединенны последовательно Г1. К недостаткам схемы следует отнести наличие двух вьлходных трансф маторов, что значительно увеличива ет габариты и вес устройства. Известно устройство, содержащее два тиристорных моста, выводами переменного тока подключенные к об щему конденсаторному делителю 2}. Устройство используется по друг му назначению, а соотношение для конденсаторов делителя имеет друго выражение. Известен преобразователь частот содержащий входной источник постоя ного напряжения, трехфазный тирис торный мост с коммутирующими конде саторами и выходные IiC-фильтры З К недостаткам устройства следует отнести ухудшение формы выходного напряжения при изменении частоты выходного напряжения в широких пределах. Наиболее близким к изобретений по технической сущности и достигаем мому эффекту является преобразователь частоты, содержащий два трехфазных ТИристорньох .моста с коммутирующими конденсаторами, соединенными в треугольник, и два трехфаэномостовых индуктивно-вентильных компенсатора реактивной мощности, подключенные параллельно тиристорным мостам, причем в цепь постоянного тока ка)1сдого тиристорного моста включен импульсный регулятор . постоянного напряжения со сглаживающими LC-фильтрами, а выводы переменного тока тиристорных мостов подключены к первичным обмоткам выходного суммирующего трансформатора С 4 1. Недостатком известного устройства является наличие выходного суммирующего трансформатора, тлеющего значительные вес и габариты. Цель изобретения - уменьшение массогабаритных показателей устройства. Поставленная цель достигается тем, что в тиристорном преббразователе постоянного напряжения в переменное, содержащем два трехфазных тиристорных моста с основньа и выходныгли коммутирующими конденсаторами, связанными между собой по схеме треугольника и включенными на выходе мостов, два трехфазномостовых индуктивно-вентильных компенсатора реактивной мощности, выводами постоянного и переменного тотока соответственно подключенными параллельно тиристорньм мостам, и два импульсных регулятора со сглаживающими LC-фильтрами, включенными в цепи постоянного тока каждого тиристорного моста, причем в качестве ключевого элемента каждого регулятора установлена основная пара последовательно соединенных тиристоров, а точка соединения тиристоров первого регулятора подключена к одной обкладке первого входного коммутирующего конденсатора, каждый его мост снабжен дополнительными выходными коммутирующими конденсаторами числом, кратным трем, которые вместе с тремя основными соединены по схеме замкнутого многог угольника, причем не связанные с тиристорами точки соединения конденсаторов каждого из двух многоугольников соединены с выходными выводами преобразователя, каждый из двух иг-шульсных регуляторов снабжен входной индуктивностью и дополнительной парой последовательно соединенных тиристоров, включенной в рассечке другой шины питания мостов, точка соединения тиристоров первой дополни. тельной пары .подключена к второй юбкладке входного коммутирукяцего конденсатора, а между точками соединения тиристоров основной и дополнительной пар второго импульсного регулятора включен второй введенный входной коммутирующий конденсатор. На фиг,. 1 и 2 представлены схемы преобразователей частоты с раз личными способами включения коглмутирукядих конденсаторов; на фиг. 3 векторная диаграмма. Преобразователь частоты содержит входной источник 1 постоянного напряжения, сглаживающие LC-фильтры 2-4, две индуктивности 5 и 6, включенные Во входные цепи импульсных регуляторов. Каждый импульсный регулятор содержит тиристоры 7-10, 11-14, диоды 15 и 16, коммутирующие конденсаторы 17 и 18 и выходные сглг1живающие LC-фильтры 19-24, 25-30, выходы которых через сглаживгиощие индуктивности 31 и 32, 33 и 34 подклю чены к выводам постоянного тока тиристорных мостов 35-40, 41-46, Параллельно тириоторным мостам включены трехфазномостовые индуктивно-вентильные компенсаторы 47 и 48 реактивной мощности, К выводам переменного тока тиристорных мостов 35-40, 41-46 подключены коммутирующие конденсаторы 49-50, Преобразователь работает следую щим образом. При подаче на входные зажимы пе ременного напряжения оно выпрямляется, сглаживается и прикладывается к входным выводам импульсных ре гуляторов. При подаче импульсов уп равления на входные тиристоры 11 и 12 (7 и 8) регуляторов начинается ряд конденсатора 18 (17).После зар да конденсатора 18 (17) тиристоры и 12 (7 и 8) включаются и к ним пр ладывается запирающее напряжение ( и,в)/2. Через время равное времени вык чения тиристоров 11 и 12 (7 и 8), можно подавать импульсы управления на тиристоры 13 и 14 (Эй 10). Пр этом конденсатор 18 (17) начинает разряжаться током фильтров 25-30 (19-24). После того, как конденсатор 18 (17) разрядится до нуля, ток фильтра начинает протекать через диод 16 (15), а тиристоры 13 и 14 (9 и 10) закрываются. Через время, равное времени выключения тиристоров 13 и 14 (Эй 10), можно снова подавать импульсы управления на тиристоры 11 и 12 (7 и 8) и цикл повторяется снова. При изменении частоты следования И1ипульсов изменяется среднеезначение напряжения на выходе импульсного р гулятора и, как следствие этого, на выходе тиристорного моста. Стру тура импульсного регулятора и алгоритм его работы позволяют в любо 1момент времени иметь в цепях импульсного регулятора выключенные тиристоры, т.е. выхода импульсных регуляторов, а также цепи постоянн тока тиристорных мостов можно считат.ь гальванически развязанными между собой и- относительно источни ка питания (ток утечки между ними равен току утечки выключенного тиристора) . Отсутствие гальваническо связи по цепям постоянного тока по воляет объединить выводы тиристорных мостов на стороне переменного тока. Как следует из схемы (фиг. 1-3) напряжение с выводов тиристорных мостов подается на непосредственно к нагрузке, а к емкостным делителям. Образующим одновременно KONM тирукнцие батареи, величина напряже ния на нагрузке определяется фазовым сдвигом между трехфазными системами напряжений, генерируемых соответствующими мостами. Пусть коммутации тиристоров мос тов 35-40 опережают коммутации одноименных тиристоров мостов 41-46 на время, соответствующее электричес кому углу / . Тогда для равномерной загрузки t-юсто-в необходимо обес-печить некоторое соотношение между величинами емкостей 49 и 50 делителя,, определяемое величиной угла tf . Для схемы с двумя делителями (фиг.1) это соотношение находится из условия взаимной независимости работы мостов, Искомое соотношение имеет ,вид f:il- J -leinML 2sin(60-4J Для схемы фиг. 2 соотношение между емкостями общего делителя находится из соотношения Суо 2 Sin (120-/) Невыполнение условий (1) и Q2) приведет к неравномерной загрузке мостов и изменению величины напряжения . на выходе устройства. Это обстоятельство может быть использовано для регулирования выходного напряжения , путем изменения угла Ч . Пределы регулирования ограничены полным запиранием тиристоров одного из мостов. Дополнительное раздельное регулирование напряжений питания мостов расширяет диапазон регулирования выходного напряжения преобразователя частоты. Следует отметить, что в рассматриваемых схемах имеется возможность преобразования спектра кривой выходного напряжения. Так можно показать, что, если в схеме фиг. 1 выполнить условие (1) , то пятые и седьмые гармоники в разложении соответствующих выходных кривых сдвигаются на угол 6 Ч . Отсюда следует, что при совместной работе мостов и if 30 происходит полная компенсация этих гармоник. Таким образом достигается значительное улучшение формы выходной кривой.: I - . Для придания необходимой жесткости внешней xapakтёpиcтикe.преобразователя и защиты элементов схемы от перенапряжений в режиме холостого хода инверторы снабжены трехфазномостовыг и индуктивно-вентильными компенсаторами реактивной мощности. Предлагаемое устройство выгодно отличается от известного уменьше;1ными массогабаритными показателями. Отсутствие выходного силового трансформатора позволяет значительно экономить медь и электротехническую

сталь при изготовлении преобразователя частоты.

Важным преимуществом предлагаемых схем является их устойчивость

w N 5.

j

Я

Tivl

-кИ

иКР

.5 431 IW да

да W

7

при коротких замыканиях нагрузки. Это следует из того, что тиристорные мосты подключены к нагрузке не непосредственно, а через конденсаторы делителя.

5 Г±1

V

t

гб

,ь

3

3

-fWЙ

гН

-РИ

L-Lw ;

nf

.v

if-C(w

3 Л7 ЦВ 50

Г

Т

/I 10

Фиг.1

UL1

ТИРИСТОРНЫЙ ПРКОБРАЗОВАTEJb ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕ МБННОВ, содержащий два трехфазных тиристорных моста с основными выходными коммутирующими конденсаторги и, связанными между собой по схеме треугольника и включенньюет на выходе мостов, два. трехфаэномосто- вых индуктивно-вентильных компенсатора реактивной мощности, выводами постоянного и переменного тока со,ответственно подключенными параллельно тиристорньил мостам, и два имllil с пульсных регулятора со сглаживающими LC-фильтрами, вкгаоченными в цепи постоянного тока каждого тиристорного моста, причем в качестве ключевого элемента каждого регулятора установлена основная пара последовательно соединенных тиристоров, а точка соединения тиристоров первого регулятора подключена к одной обкладке первого входного коммутиpyromeix) конденсатора, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, ; кажда1й его мост снабжен дополнительными выходными кома утируюищми конденсаторами числом, кратным трем, i которые вместе с тремя основными соединены по схеме замкнутого мнотоугольника, причем не связанные с тиристорами точки соединения oндeнсаторов каждого из двух многоугольников соединены с выходными выводами преЬбраэователя, каждый из двух импульсных регуляторов снабжен входной индуктивностью и дополнительной парой последовательно соединенных тиристоров, включенной в раЬсечке j pyrofl пшны питания мостов, точка соединения тиристоров первой дополнительной пары -подключена к второй СП обкладке входного коммутирующего конденсатора, а между точками сое4 динения тиристоров основной и дополнительной пар второго.импульсного О ;рёгулятора включен второй введенный оо входной кo « yтиpy otций конденсато-р.

н

цI-W

щ-W

Ч

1

W3Z

и /

А в с

Фи1.г

UcifO)

Uc(SO)