Мостовой тиристорный преобразователь частоты Советский патент 1985 года по МПК H02M5/27 

00 Од 1 Изобретение относится к устройствам преобразовательной техники и, в частности, к силовьм схемам преобразователей частоты с непосредственной связью, формирующим заданный по величине и -частоте ток нагрузки путем коммутации тока нагрузки Напряжением с|ти. Целью изобретения является улучшение массогабари ных и энергетических показателей йреобразователя- путем уменьшения установленной мощности трансформатора и улучшения условий коммутации тиристоров. На (Jfer.l приведена схема предлагаемого преобразователя частоты; на фиг,2 - блок-схема системы упра ления преобразователем частоты, поз воляющей реализовать необходимьш закон формирования тока нагрузки;, на фиг. 3 и 4 - диаграммы, поясняющие принцип формирования выходных токов и работу системы управления преобразователем соответственно. Преобразователь частоты (фиг.1) содержит согласующий трансформатор 1, сглаживающий дроссель 2, шесть мостовых групп 3-8 и нагрузку 9. Мосты 3-8 соединены по два последовательно и образуют вентильные группы трех выходных фаз. Питание каждой пары последовательно соединенных мостов осуществляется от отдельного трехфазного трансформато либо от отдельной трехфазной систем обмоток четьфехобмоточного трахфазного трансформатора 1, а точки соединения мостов представляют собой выходные выводы преобразователя, к которым подключаются нагрузки двигатель переменного тока. Вентиль ные группы 3-4, 5-6 и 7-8 соединены параллельно и между их общими зажимами включен сглаживающий дроссель Преобразователь частоты формиру ет ток нагрузки, форма которого при условии большой индуктивности дросселя 2 в звене постоянного тока приведена на фиг.З. Длительность пр текания полуволны тока в фазе нагрузки составляет т рад. выходной частоты, причем на участках ком мутации тока между фазами нагрузки (участок соответствует длительности рад; выходной частоты) в работе участвуют три вентильные мостовые группы, а в остальные моменты времени - две вентильные группы 862 преобразователя. Амплитуда тока нагрузки определяется углом управления тиристорами в группах о((фиг.4) а длительность коммутации - параметрами нагрузки, величиной тока и значением фазы угла управления тиристорами в инверторном режиме (фиг.4). Рассмотрим процесс формирования тока нагрузки. Предположим, что в момент времени t (фиг.2) управляющие импульсы поступают на тиристоры мостов 3 и 8. Ток нагрузки протекает по контуру: вторичные обмотки трансформатора 1, катодная группа вентилей моста 3, фаза А нагрузки, фаза С нагрузки, анодная группа вентилей моста 8, вторичные обмотки трансформатора 1, катодная группа вентилей моста 8, дроссель 2, анодная группа моста 3, обмотки трансформатора 1. В момент времени t подаются управляющие импульсы на тиристоры моста 5, а мост 3 переводится в инверторный режим. За время коммутации ток нагрузки переходит из фазы Aj в фазу В,, . В момент Времени tj снимаются управляющие импульсы с тиристоров моста 3 ив работе остаются мосты 5 и 8. Далее процессы в схеме повторяются с периодом -:г радиан выходнойчастоты. На фиг,2 в качестве примера представлена блок-схема системы управления преобразователем, реализующая описанный принцип формирования тока нагрузки. Поскольку преобразователь частоты работает в режиме источника тока, внешним сигналом задания в системе управления является сигнал задания амплитуды и частоты тока. Внутренними устройствами управления являются системы импульснофазового управления (СИФУ) 10, датчики 11 нуля тока в фазах нагрузки, логическая схема 12,.разрешающая прохождение управляющих импульсов на тиристоры каждого моста, а также управляемый задающий генератор 13, пересчетное кольцо 14, Датчик 15 тока в цепи дросселя и регулятор 16 тока. Указанные функциональные узлы системы управления преобразователем могут выполняться по любым известным схемам. Особенностью сиетемы управления является то, что СИФУ формирует две последовательности импульсов.; одну с переменным углом управления ( oLy О + 150), определяемым управляющим напряжением, другую с фиксированным углом упра:вления (oi 150) предельного инверторного режима.

На входе регулятора 16 тока сравниваются сигналы задания амплитуды переменного тока ЗЗСХА сигнал датчика 15 тока в цепи дросселя 2. Выходной сигнал регулятора тока подается на вход СИФУ 10, на выходе СИФУ получают две последовательности импульсов с углами управления е, и обц , Каждая последовательность имеет шесть каналов по числу тиристоров выпрямительного моста.

На фиг.4 показаны импульсы и oiy для одного тиристора ( I, период частоты сети).

Сигнал задания частоты Ur..

/л. / г Эй А

(фигЛ) подают на вход управляемого задающего генератора 13, на его выходе получают импульсы, частота которых пропорциональна эти импульсы управляют работой пересчетного кольца 14, на выходе которого получают шесть сигналов длительностью Tj/3 (Tj - период выходнЬй частоты), соответствующих заданию работы вентильных мостов 3-8 (фиг.1). На фиг.4 показаны сигналы задания работы групп 3 и 5 - сигналы и соответственно . Датчики 11 нуля фазных токов нагрузки (фиг.2) выдают логические сигналы наличия тока нагрузки, например для фазы AJ (мосты 3 и 4)

1810864

это сигнал А 7-3,4 инверсный сигнал А Y-3 4 (фиг.4).

Все рассмотренные сигналы подают на входы логической схемы 12, 5 которая имеет 36 (по числу тиристоров) логических комбинационных схем, функционирующих аналогично по следующему принципу.,

Например, для одного тиристора

10 моста 3 (фиг.5) при наличии сигнала AJ я на выход логической схемы поступают импульсы для данного тиристора с фазой oLy. При появлении сигнала сигнал AJJJ снимают,но

15 ток через мост 3 X продолжает протекать, в течение некоторого времени ток 3 протекает частично через мост 3 и частично через мост 5. В это время, соответствзпощее логической комбинации сигналов хА,у подают на рассматриваемый тиристор импульсы с фазой с1и-На фиг.4 внизу показаны импульсы управления для одного тиристора моста 3.

25 Таким образом, система управления обеспечивает формирование выходных токов заданной частоты и амплитуды и.раздельное управление мостов, относящихся к одной фазе преобразователя.

Изобретение исключает необходимость увеличения в 2 раза напряжения питания мостов преобразователя для обеспечения условий коммутации тока нагрузки при изменении противо-ЭДС и параметров нагрузки, что в итоге либо расщиряет область использования по выходной частоте, либо при равных с известным устройством ловиях позволяет улучшить массогабаритные и энергетические показатели преобразователя.

МОСТОВОЙ ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий трехфазньй согласующий трансформатор с двумя вторичными трехфазными обмотками, шесть тиристорных мостов. соединенных попарно последовательно по выходу и свободными выводами постоянного тока подключенных к общему для трех пар мостов сглаживающему дросселю, причем точки соединения мостов образуют выходные вьгаоды преобразователя, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных и энергетических показателей, он снабжен третьей вторичной трехфазной обмоткой, .причем каждая из трех вторичшлх трехфазных обмоток подключена к входам тиристоров моста, .принадлежащих одной паре. g

i, i, t

г j

Ti/2

УЭ

xT

ЛТ:

3,

11

11

IL

У5

I I

ДТ5

I I-

II