Устройство для защиты от перенапряжений статического преобразователя частоты Советский патент 1984 года по МПК H02H7/12 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к силовой преобразовательной технике, и может быть использовано для защиты тиристорного преобразователя частоты с явно выраженным звеном постоянного тока.

Известно устройство для защиты преобразователя от перенапряжений, содержащее демпфирующее сопротивление и конденсаторы, включенные на входе и выходе преобразователя в две звезды, между общими точками которых включено указанное сопротивление lj.

Однако при увеличенных значениях собственных емкостей оборудования преобразователя и нагрузки относительно земли, например в случае подсоединения нагрузки к преобразователю через длинный кабель, установленная мощность конденсаторов, необходимая для ограничения перенапряжения относительно земли, оказывается недопустимо большой.

Р аиболее близким к предлагаемому является устройство для зашиты от перенапряжений статического преобразователя частоты, в звене постоянного тока которого включены катушки сглаживающего реактора, содерхсащее первые цепочки последовательно соединенных резисторов и конденсаторов, соединенные с выводами, предназначенными для подключения к фазам на входе и выходе преобразователя, и вторые цепочки из последовательно соединенных резисторов и конденсаторов, первый вывод каждой из которых предназначен для подключения к первому выводу соответствующей катушки сглаживаюшего реактора.

В данном устройстве ограничение междуфазных коммутационных перенапряжений и перенапряжений относительно земли осуществляется разными емкостно-омическими цепочками, что позволяет подобрать их параметры оптимальным образом 2.

Недостатком устройства является необходимость установки четырех дополнительных цепочек и повышенная мощность потерь, выделяющаяся в них от пульсаций напряжения звена постоянного тока преобразователя.

Цель изобретения - повышение экономичности и упрощение.

Цель достигается тем, что в устройстве для защиты от перенапряжени статического преобразователя частот в звене постоянного тока которого включены катушки сглаживающего реактора, содержащем первые цепочки последовательно соединенных резисторов и конденсаторов, соединенные с выводами, предназначенными для подключения к фазам на входе и выходе преобразователя, и вторые цепочки из последовательно соединенных резисторов и конденсаторов, первый вывод каждой из которых предназначен для подключения к первому выводу соответствующей катушки сглаживающего реактора, вторые выводы вторых цепочек из последовательно соединенны резисторов и конденсаторов предназначены для подключения к вторым выводам соответствующих катушек сглживающего реактора.

На чертеже показана схема устройства .

Устройство для защиты преобразователя 1 частоты, состоящего из выпрямителя 2 и инвертора 3, между которыми включены катушки 4 сглаживающего реактора (звено постоянного тока), содержит первые цепочки из последовательно соединенных резисторов 5 и конденсаторов б, включенных в каждую фазу на входе и выходе преобразователя. Параллельно катушкам 4 сглаживающего реактора включены вторые (дополнительные) цепочки из последовательно соединенных резисторов 7 и конденсаторов 8.

Устройство работает следующим образом.

При коммутации вентилей выпрямителя и инвертора за счет наличия в. силовой схеме преобразователя ин:дуктивностей и емкостей развиваются колебательные электромагнитные процессы, сопровождающиеся перенапряжениями. Эти перенапряжения возникают как между .фазами на входе и выходе преобразователя, так и на элементах его оборудования и нагрузки относительно земли.

Цепочки последовательно соединенных резисторов 5 и конденсаторов б, включенные на входе и выходе преобразователя, снижают добротность колебательных контуров, процессы в которых приводят к междуфазным перенапряжениям. За счет этого обеспечивается ограничение междуфазных перенапряжений.

Перенапряжения относительно зеглл возникают при.коммутациях за счет электромагнитных колебательных процессов в контурах, образованных индуктивностями катушек 4 сглаживающего реактора, собственными емкостями оборудования преобразователя 1 и нагрузки относительно земли. Подключение параллельно катушкам сглаживающего реактора цепочек из последовательно соединенных резисторов 7 и конденсаторов 8 также снилсает добротность указанных контуров и обеспечивает ограничение перенапряжеций относительно земли.

В резисторах помимо потерь от демпфирования колебательных процессов вьвделяются потери, обусловленны

в основном токами перезаряда конденсаторов при скачкообразных изменениях выпрямленного напряжения выпрямителя и про иво-ЭДС инвертора.

Если по условиям огранйчения пере напряжения относительно земли величи на емкости, эквивалентной демпфирующей цепи, равна Сд , то каждый конденсатор 8 должен иметь емкость Сдд Ср/2 , поскольку для процессов относительно земли цепочки из резисторов 7 и конденсаторов 8 включены параллельно.

Потери в резисторах 7 от пульсаци выпрямленного напряжения выпрямителя и противо-ЭЦС инвертора (Р) могут быть оценены по соотношению где т. ,,-,., , „ - число фаз, амплитуо глц в да линейного напряжения и частота напряжения на входе выпрямителя; ч тли и число фаз, амплитуда и частота напряжения на выходе инвертора;oi f /5 - углы управления выпрямителя и -инверто ра. . После преобразований, с учетом того, что ,/2 J получаем P4K{ETAB HV%(fr.H5np)fJc,. (2)

В устройстве-протитопе установлено четыре дополнительных цепочки из последовательно соединенных резисторов и конденсаторов, причем в соответствии со схемой прототипа величина емкости дополнительных цепочек Сдр CQ, так как при цепочки для процессов относительно зеьоти включены параллельно-последовательно.

По отношению к пульсациям напряжения выпрямителя и противо-ЭДС инвертора дополнительные цепочки включены, как следует из схемы устройства-прототипа, попарно последовательно. При такой схеме их включения потери от пульсаций в устройстве прототипа (РГ,) г могут быть оценены по соотношению

.2

(ЕТЛ

nei)

.;s 2 тл

Ао

:э1

,. Поскольку в данном случае С С , после преобразований получим P fЫErлв -)fв(E.)fJCo. (1 Таким образом, сравнение потерь, выделяющихся в RC-цепочках преллагаемого устройства соотношение (2), и потерь, выделяющихся в RС-це- почках устройства-прототипа соотношение (4) показывает, что предлагаемое устройство является более экономичным (потери в нем меньше в два раза) и в то же время более простым (вместо четьлрех дополнительных цепочек включены только две)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ СТАТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ, в звене постоянного тока которого включены катушки сглаживающего реактора, содержащее первые цепочки последовательно соединенных резисторов и конденсаторов, соединенные с выводами,предназначенными для подключения к фазам на входе и выходе преобразователя, и вторые цепочки из последовательно соединенных резисторов и конденса±оров, первый вывод каждой из которых предназначен для подключения к первому выводу соответствующей катушки сглаживающего реактора, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности и упрощения, вторые выводы вторых цепочек из последовательно соединенных резисторов и конденсаторов предназначены для подключения к вторым выводам соответствующих катушек сглаживающего реактора. е 00 с:) со