Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное Советский патент 1987 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в тиристорных преобразователях частоты.

Целью изобретения является улучшение энергетических показателей путем снижения установленной мощности конденсаторов RC- цепей.

На фиг. 1 изображена. принципиальная схема преобразователя; на фиг. 2 - диаграмма управления, поясняющая процесс преобразования постоянного напряжения в трехфазное переменное; на фиг. 3 - диаграммы токов и напряжений, поясняющие процессы выключения разрядных диодов и приложения напряжения к главным тиристорам преобразователя после восстановления их вентильных свойств в прямом направлении.

Преобразователь однофазного переменного напряжения в трехфазное переменное напряжение (фиг. 1) содержит основной

источник 1 питания, состоящий из тиристор- 20 напряжение источника 1 питаншч, проного моста 2-5, подсоединенного к вторичной обмотке трансформатора 6, сглаживающего LC-фильтра 7, 8, токоограничивающего реактора 9, вспомогательный источник питания инвертора 10 соединен через диоды свядолжается перезаряд его током нагрузки по цепи: источник питания 1, 12, 14, 17, 18, 27, 33, 57, 56, 39, (-) источника 1 питания. В .момент времени t-j до момента спада реактивного тока (по цепи: 57, 56, 39, 35,

зи 11 и 12с источником 1 и непосредственно 25 33, 57) начинается процесс выключения дис однофазным мостом коммутирующих ти- pfiCTOpoB 13-16 с коммутирующей LC-цепью it и 18 в диагонали, разрядные диоды 19 и 20 защунтированы конденсаторами 21 н 22 и возвратные диоды 23 и 24 соединены с комода 20, и поскольку разность ЭДС реактора 18 и напряжения конденсатора 17 мала, то конденсатор 22-(фиг. 3d, Uzz) заряжается по цепи: источник питания 1, 12, 22, 25, 27, 33, 57, 56, 39, (-) источника питания

мутирующим трансформатором, состоящим а конденсатор 45 шунтирующей У С-цепи 45 из двух обмоток 25 и 26. Коммутирующие диоды 27 и 28 соединены с трехфазным мостом распределительных тиристоров 29- 34, которые через -реактивные диоды 35 и 36 соединены с источником 1. К главным тиристорам 37-42 подключены С-цепи 43-54, трехфазная нагрузка 55-57, система 58 управления инвертором, система 59 управления источником 1 питания.

Работа автономного инвертора напря35

и 46 по цепи: источник питания 1, 46, 45, 57, 56, 39, (-) источника питания.

Поскольку конденсатор 22 и RC-цепь 45 и 46 в указанный момент времени включены параллельно, то скорость изменения напряжения на конденсаторе 45 и, следовательно, на тиристоре 42 не может превышать скорость изменения напряжения на конденсаторе 22. Вследствие того, что в цепи фильтрового конденсатора 8 /..С-фильтра устажения (АЙН) в режиме преобразования 40 новлен токоограничивающий реактор 9, постоянного напряжения в трехфазное пере- конденсатор 22 заряжается в колебательном

режиме и скорость изменения напряжения на нем записывают уравнением

менное поясняется диаграммами токов и напряжений ((/55, /55, (/56, -/56, (/57, /5) И аЛГОритмами переключения тиристоров.

Пусть согласно алгоритму управления (фиг. 2) АЙН в момент времени /о были 45 включены главные тиристоры 38, 39, 42 и конденсатор 17 заряжен полярностью, указанной на фиг. 1. Цифровые индексы при напряжениях управления ((/42) указывают к какому вентилю они относятся. Ток нагрузки протекает по цепи: источник питания 1, тиристор 38, нагрузка 55, 56, тиристор 39, тиристор 42, нагрузка 56, 57, тиристор 39.

В момент времени t коммутируют тирис50

fcty i 3 t / - с

где/ - мгновенное значение тока;

с - емкость С-цепи.

Выбором параметров тогчоограничиваю- щего реактора и конденсатора можно задавать требуемую скорость изменения dU/dt. Поскольку диод 20 запирается, а вентили 12, 14, 27, 33 до момента времени is (фиг. 2) остаются включенными и конденсатор 22 заряжается до входного напряжения инвертора, то после восстановления вентильных

тор 42, для чего включают распределитель- свойств тиристора 42, на интервале времени

ный 33 и коммутирующий 14 тиристоры. При этом ток нагрузки начинает вытесняться из тиристора 42 током перезаряда-LC-цепи

is-/4 К нему в прямом направлении прикладывается напряжение конденсатора 22 по цепи: 22, 12, анод 42; ( -) 22, 25, 27,

17 и 18 по контуру: 17, 18, 27, 33, 42, 12, 14, 17. В момент времени /2 запирания тиристора 42 (фиг. За) избыточный ток перезаряда конденсатора замыкается по цепи: 17, 18, 25, 20, 14, 17. При этом напряжение первичной обмотки коммутирующего трансформатора 26 прикладывается в обратном направлении к катоду выключаемого тиристора 42 (фиг. 36) по цепи: (+)25, 27, 33, катод 42, 1) 23, 20, -12, анод 42. В момент времени /з избыточный ток перезаряда конденсатора 17 (фиг. 30) становится равным току нагрузки, и поскольку конденсатор 17 перезаряжается на противоположную полярность и начинается процесс выключения диода 20, то интервал времени (3, равный схемному времени выключения тиристора гд, отводится на восстановление его вентильных свойств.

На интервале времени в случае, если напряжение конденсатора 17 меньще,

должается перезаряд его током нагрузки по цепи: источник питания 1, 12, 14, 17, 18, 27, 33, 57, 56, 39, (-) источника 1 питания. В .момент времени t-j до момента спада реактивного тока (по цепи: 57, 56, 39, 35,

ода 20, и поскольку разность ЭДС реактора 18 и напряжения конденсатора 17 мала, то конденсатор 22-(фиг. 3d, Uzz) заряжается по цепи: источник питания 1, 12, 22, 25, 27, 33, 57, 56, 39, (-) источника питания

а конденсатор 45 шунтирующей У С-цепи 45

а конденсатор 45 шунтирующей У С-цепи 45

35

и 46 по цепи: источник питания 1, 46, 45, 57, 56, 39, (-) источника питания.

Поскольку конденсатор 22 и RC-цепь 45 и 46 в указанный момент времени включены параллельно, то скорость изменения напряжения на конденсаторе 45 и, следовательно, на тиристоре 42 не может превышать скорость изменения напряжения на конденсаторе 22. Вследствие того, что в цепи фильтрового конденсатора 8 /..С-фильтра уста 40 новлен токоограничивающий реактор 9, конденсатор 22 заряжается в колебательном

fcty i 3 t / - с

где/ - мгновенное значение тока;

с - емкость С-цепи.

Выбором параметров тогчоограничиваю- щего реактора и конденсатора можно задавать требуемую скорость изменения dU/dt. Поскольку диод 20 запирается, а вентили 12, 14, 27, 33 до момента времени is (фиг. 2) остаются включенными и конденсатор 22 заряжается до входного напряжения инвертора, то после восстановления вентильных

свойств тиристора 42, на интервале времени

is-/4 К нему в прямом направлении прикладывается напряжение конденсатора 22 по цепи: 22, 12, анод 42; ( -) 22, 25, 27,

33, катод 42. Вследствие того, что конденсатор 17 перезаряжается на противоположную полярность (полярность указана в скобках) , то конденсатор 21 (фиг. 3 г) к моменту выключения диода 20 разряжается до разности напряжений 10 и 17 по цепи: (-|-) 21, 25, 18, 17, 14, 10, 21. Таким образом, энергия, запасенная в конденсаторе 21, без дополнительных потерь мощности в активных сопротивлениях (активные сопротивления, включенные последовательно с ним, отсутствуют) передается в источник 10 питания.

В момент времени 4 конденсатор 17 (фиг. 3 в, кривая Un) заряжается до напряжения источника 1 питания и начинается процесс выключения тиристора 14. При этом реактивная составляющая тока замыкается по цепи: нагрузка 57, 56, 39, 35, 33, 57. При спаде до нуля реактивной составляющей тока нагрузки 57 тиристор 33 выключается напряжением перезарядившегося конденсатора 17 по цепи: ( + ) 17, 14, 12, 2, 39, 56, 57, 33, 27, 18, (-) 17. На этом Б момент 6 процесс выключения тиристора 42 инвертора заканчивается и в момент времени tj осуществляют дозаряд конденсатора 17. Для этого (фиг. 2) включают тиристоры 14 и 15. Поскольку потенциал конденсатора 17 направлен встречно потенциалу конденсатора 22, то в момент включения тиристора 14 не требуется ограничивать ток конденсатора 22 резистором. При очередной коммутации конденсатор 22 разряжается по цепи: 22, 10, 13, 17, 18, 25, 22. При очередной коммутации (согласно диаграмме управления фиг. 2) тиристора 39 в момент времени /8 электромагнитные процессы в инверторе протекают аналогично вышесказанному. При этом скорость нарастания напряжения на тиристоре 39 после восстановления его вентильных свойств ограничивается конденсатором 21.

Таким образом, включение конденсаторов параллельно разрядным диодам 19, 20 позволяет существенно снизить установленную мощность С-цепей (43-54) главных тиристоров инвертора. Вследствие того, что в цепи конденсаторов 21, 22 отсутствуют активные сопротивления, существенно снижаются потери мощности при перезаряде этих конденсаторов. При включении конден- саторов 21 и 22 параллельно диодам 19 и 20 параметры / С-цепей выбираются из условия ограничения (dUIdt)яу. и на порядок меньше, чем при выборе их для ограничения

скорости нарастания напряжения в процессе восстановления (dU/dt)i

0

5

5

0

5

0

Формула изобретения Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное, содержащий трехфазный мост главных тиристоров, подключенный выводами постоянного тока к основным шинам питания, / С-цепочки, подсоединенные параллельно главным тиристорам этого моста, трехфазный мост распределительных тиристоров, подсоединенный выводами переменного тока к выводам переменного тока трехфазного моста главных тиристоров, а выводами постоянного тока через обратные диоды - к соответствующим основным щинам питания, вспомогательный источник питания, однофазный мост коммутирующих тиристоров, подсоединенный выводами постоянного тока к соответствующим щинам вспомогательно- 0 го источника питания, коммутирующую LC- цепь, включенную в диагональ переменного тока однофазного моста коммутирующих тиристоров, два последовательно соединенных разрядных диода и два последовательно соединенных между собой возвратных диода, подключенных к соответствующим шинам дополнительного источника питания, коммутирующий трансформатор, подсоединенный соответствующими выводами к общим точкам соединения возвратных и разрядных диодов и к общей шине соединения коммутирующих тиристоров, два согласно последовательно включенных коммутирующих диода, подсоединенных своими выводами к выводам постоянного тока трехфазного моста распределительных тиристоров н общей точкой соединения к соответствующему выводу коммутирующей jLC-цепи. диоды связи, соединяющие одноименные основные щины и шины дополнительного источника питания, конденсатор, подсоединенный одним выводом к катоду первого разрядного диода, и систему управления, подсоединенную своими соответствующими выходами к управляющим входам тиристоров, or.iu- чающийся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей путем снижения установленной мощности конденсаторов RC- цепей, в него введен дополнительный конденсатор, подключенный параллельно выводам второго разрядного диода, а второй вывод упомянутого конденсатора подсоединен к аноду первого разрядного диода.

tj tz tjtiftsts tj

в

фиг.З

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в тиристорных преобразователях частоты. Целью является улучшение энергетических показателей путем снижения установленной мопдности конденсаторов / С-цепей. Устройство содержит однофазный мост коммути- руюпдих тиристоров 13-16 с коммутирующей LC-цепью 17, 18. Разрядные диоды 19, 20 зашунтированы конденсаторами 21, 22 и через обмотки 25, 26 коммутирующего тр-ра соединены соответственно с коммутирующими диодами 27, 28 и возвратными диодами 23, 24.- Диоды 27, 28 соединены с мостом распределительных тиристоров 29-34, подключенных к мосту главных тиристоров 37-42, зашунтированных / С-це- пями 43-54. Вследствие того, что в цепи конденсаторов 21, 22 отсутствуют активные сопротивления, существенно снижаются потери мощности при перезаряде этих конденсаторов. 3 ил. «о (Л Ю г со 00 о