Полупроводниковый преобразователь Советский патент 1985 года по МПК H02J9/06 H02M5/27 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в системах бесперебойного питания статических двига тельных нагрузок. Известны полупроводниковые преоб разователи, обеспечивающие питание различных нагрузок напряжением пере менного тока постоянной или регулируемой частоты pj и 2j . Недостатком известных преобразователей является ограниченность при менения, поскольку они не .предусмот рены для использования в объектах с питающими источниками переменного и постоянного токов, а также в-объе ;тах с двигательной нагрузкой, для которой необходимо форсированное электрическое торможение. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является пре образователь переменного напряжения в переменное, содержащий последовательно соединённые тиристорные преобразователи: выпрямитель,- параллельный инвертор тока с двухмостовы регулятором реактивной мощности и непосредственный преобразователь частоты 2 . Недостатками известного преобразователя являются отсутствие устройств, позволяющих обеспечивать двухсторонний обмен энергией между питающими источниками переменного и постоянного токов, а также невозможность электрического торможения (генераторного или резисторного) двигательной нагрузки, что снижает эффективность использования преобра зователя. Цель изобретения - расширение области использования преобразовате ля за счет обеспечения связи питающих источников переменного и посто янного токов ключевыми элементами, позволяющими регулировать режим под заряда источника постоянного токи, и резисторного- торможения,двигатель ной нагрузки (рассеяние мощности рекуперации в резисторе). Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь, содержа щий тиристорный мостовой параллельный инвертор тока с двухмостовым тиристорным регулятором реактивной мощности на его выходе, выполненным на основе многообмоточного дросселя средние точки первичных и вторичных обмоток которого подключены к выходу инвертора, а кон11;ы вторичных обмоток подсоединены к силовому входу непосредственного преобразователя частоты, дополнительно введены тиристоры, подсоединенные между разноименными выводами постоянного тока упомянутого инвертора и одного моста регулятора реактивной мощности. В другой модификации в преобразователь введены последовательно включенные диод и резистор, шунтирующие выводы постоянного тока другого моста этого же регулятора. На чертеже представлена схема полупроводникового преобразователя. Преобразователь содержит тиристор.ный мостовой параллельный инвертор в виде инверторного моста 1 со сглаживающими дросселями в цепях переменного тока и ступенчато-регулируемого конденсаторного источника 2 реактивной мощности, непосредственный преобразователь 3 частоты (НПЧ) f. тиристорно-дроссельный двухмостовой регулятор 4 реактивной мощности на основе многообмоточного дросселя 5, дополнительные тиристоры 6 и 7, отсекающий 8 и тормозной резистор 9. Преобразователь работает следующим образом. На выводах переменного тока инверторного моста 1, к которьм подключен источник 2 реактивной мощности, образуется трехфазная система синусоидальных напряжений. Выходное напряжение инвертора преобразуется НПЧ 3 в рёгулируемое по амплитуде и частоте напряжение питания двигательной нагрузки с переменной частотой вращения или в стабилизированное напряжение понижейной по- отношению к частоты (например, при fj, fbni, 50 Гц. где f,, 400 Гц, ц„ 50 Гц, где ..„„ частота инвертора; f - частота НПЧ) для питания статической и(или) двигательной нагрузки с постоянной частотой вращения. Трехфазное выходное напряжение образуется циклическим переключением выпрямительных групп в каждой фазе ,НПЧ. Стабилизация выходного напряжения параллельного инвертора тока при изменении нагрузки и напряжения питающего источника постоянного тока обеспечивается тиристорно-дроссельным двухмостовым регулятором 4 реактивной мощноети с мно1ообмоточным регулирующим дросселем 5. Вторичные обмотки дросселя 5 одновременно используются для подключения к силовым входам НПЧ 3. Для расширения области применения преобразователя, за счет возмож ности использования его в системах . бесперебойного- питания с питающими источниками переменного и постоянного токов дополнительно введены тирис торы 6 и 7, подключенные между выводами постоянного тока мостовых схем в инверторе 1 и регуляторе 4 реактивной мощности. В системе беспе ребойного питания выводы переменнЬго тока инвертора 1 используются также для подк 1ючения источника переменного тока. При наличии на выходных выводах инверторного моста 1 напряжения от источника переменного тока тиристоры моста 1 отключены и переменное напряжение от источника через вторич ные обмотки дросселя 5, выполняющего функции токоограничения, подается на силовые входы НПЧ 3. В приведенном виде НПЧ 3 используется при необходимости уменьшения выходной частоты преобразователя по отношению к частоте питающего источника. Если выходная частота и напряжение преобразователя равны частоте и напряжению питающей сети, то НПЧ 3 исклю чается и фазы нагрузки подключаются к вторичным обмоткам дросселя 5. В этом случае для поддержания неизменного значения cos t нагрузки (например, coscp 1) используется ступенчато-регулируемый конденсаторный источник 2 реактивной мощности. В пределах каждой ступени реактивная мощноЬть плавно изменяется двухмосто вым регулятором 4 реактивной мощное- ти. Тиристорные мосты, в которых выводы переменного тока подключены к первичным и вторичным обмоткам дросселя 5, а выводы постоянного тока замкнуты накоротко, работают . попеременно, так .как импульсы управления тиристорами каждого моста синхронизируются от положительных или отрицательных, полуволн напряжения источника питания. Для подзаряда источника постоянного тока (при наг личии напряжения от источника переменного тока) подается система управляющих импульсов с заданным фазовым сдвигом на трехфазный выпрямитель в регуляторе 4, выводи переменного тОка которого подсоединены к первичным обмоткам дросселя 5. Одновременно включаются дополнительные тиристоры 6 и 7. При заряде источника постоянного тока до требуемых параметров снимается система импульсов с тиристоров выщеуказанного выпрямителя и дополнительных тиристоров 6 и 7. При необходимости регулирования только амплитуды выходного напряжения преобразователя НПЧ 3 может быть выполнен в виде трех пар встречно-параллельных тиристоров. I При исчезновении напряжения источника переменного тока подаются им.пульсы управления на тиристоры инверторного моста 1 и на его выводах переменного тока формируется синусо-идальное трехфазное напряжение с частотой, равной частоте источника переменного тока. При питании от преобразователя двигательной нагрузки необходимо предусматривать возможность ее форсированного злектрического торможения. В случае питания . преобразователя от источника постоянного тока, обеспечивающего двухсторонний обмен энергией (например аккумуляторной батареи), обеспечивается рекуперативное торможение двигательной нагрузки с возвратом в источник запасенной в нагрузке активной мощности через- дополнительные тиристоры 6 и 7 и выпрямительный :мост, подключенный в регуляторе 4 к первичным обмоткам дросселя 5. Если источник достоянного тока не воспринимает рекуперируемую .энергию (например, управляемый выпрямитель), то для обеспечения возможности резисторного торможения двигательной нагрузки регулятор реактивной мощности 4 дополнительно снабжаются последовательно включенными отсекающим диодом 8 и тормозным резистором 9. Указанное тормозное устройство подключается в регуляторе 4 на выход вьтрямительного моста, в котором вьгаоды переменного , тока подсоединены к вторичным обмоткам дросселя 5, Отсекающий диод 8 блокирует прохождение тока через резистор 9 при включении в регуляторе 4 выпрямительного моста для подзаряда источника постоянного тока. Выводы переменного тока указанного моста подключены к ijepвичным обмоткам дросселя 5.

Функциональные возможности предлагаемого преобразователя обеспечи- . вают эффективное его применение в составе автономных .транспортных средств для обеспечения бесперебойного питания статических и двигательных нагрузок от источников переменного и (или) постоянного токов (например, в судовых системах электроли системы бесперебойного питания увеличиваются путем обеспечения в преобразователе двухстороннего обмена энергией между источниками переменного и постоянного токов и нагрузкой. Надежность функционирования системы с двигательной нагрузкой по(вышается-путем обеспечения форсированного электрического торможения

1. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПР.ЕОБ-, РАЗОВАТЕЛЬ, содержащий тиристорный мостовой параллельный инвертор тока с двухмостовым тиристорным регулятором реактивной мощности на его выходе, выполненным на основе многообмоточного дросселя, средние точки первичных и вторичных обмоток которого подключены к выходу инвертора, а концы вторичных обмоток йодсоединены к силовому входу непосредственного преобразователя частоты, о тли чающий ся тем, что, с целью расширения области использования за счет возможности обеспечения работы в системе бесперебойного питания, между разноименными выводами постоянного тока упомянутого инвер- . тора и одного моста регулятора реактивной мощности включены дополнительно введенные тиристоры. 2. Преобразователь по п. 1, о тличающийся тем, что, с целью р/асширения области использова(Л ния за счет обеспечения возможности электрического торможения двигательной нагрузки, вьшоды постоянного тока другого моста этого же регулятора зашунтированы последовательно включеАыми диодом и резистором. У1 4