Трехфазный преобразователь частоты Советский патент 1987 года по МПК H02M5/27 

fO

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может найти практическое применение в качестве трехфазных статических преобразователей частоты как самостоятельно, так и в составе электропривода переменного тока, в агрегатах бесперебойного питания, в нагружающих устройствах, асинхронно-вентильных каскадах и т.д.

Цель изобретения - улучшение мас- Сога.6аритных показателей за счет сни- жени установленной мощности трансформаторов .

На фиг.1 приведена принципиальная схема предлагаемого преобразователя, на фиг.2 - диаграмм : токов и напряжений, характеризующие его работу.

Трехфазный преобразователь частоты содержит входной - выпрямительный 20 трансформатор 1 и выходной - инвер- торный трансформатор 2 с двумя комплектами соответственно вторичных и первичных обмоток, соединенных в идентичные звезды. Свободные концы одной из вторичных обмоток входного трансформатора 1 подключены через пары вентилей, например, 3 и А, 5 и 6, 7 и 8 к смежным по фазе свободным

диненными анодами вентилей выпрямителя и катодами вентилей инвертора - ДЛЯ секций катодного реактора 16.

При подаче сетевого напряжения на вход трехфазного преобразователя частоты, образованного входными выводами первичной обмотки трансформатора 1, на концах его вторичных обмоток

Ъ, с и.

я

э

формируются

15

две трехфазные идентичные системы напряжений, разность фазных напряжений которых выпрямляется вентилями 3-8, которые работают поочередно.со сдвигом по фазе в 60 эл. град. В течение 60 эл. град, и обеспечивают выпрямление в каждый момент времени наибольшей разности потенциалов с формированием выпрямленного шести- пульсного напряжения U,j со средним значением U 2,34 U (фиг.1с| иг).

Поскольку вторичные обмотки ст , Ь, с и а , с , Ь выполнены идентичными с разностью синфазных напряжений, равной нулю, аналогичное выпрям- ленное напряжение U формируется и между одноименными фазными концами вторичных обмоток трансформатора 1.

При аналогичном порядке включения вентилей 9-14 трехфазного инвертора

концам другой вторичной обмотки вход- -30 преобразователя частоты через секции ного трансформатора 1, при этом сами реакторов 15 и 16 потекут сглаженные

токи ijo,- irffc icfc) образующие суммарный выходной ток i jj J. выпрямителя (1,3-8) и, соответственно, входной

вентили 3-8 соединены между собой ,по кольцевой схеме. Аналогичным об- разом свободные концы одной из первичных обмоток трансформатора 2 под- 35 ток инвертора (2,9-14) без изменения

ключены через пары вентилей 9 и 10, 11 и 12, 13и14к смежным по фазе концам другой первичной обмотки выходного трансформатора 2 с соединением самих вентилей 9-14 по кольцевой схеме, связывающей между собой концы смежных фаз двух комплектов первичных обмоток трансформатора 1. Трансформатор 1 с вентилями 3-8 образует трехфазный выпрямитель, а трансформатор 2 с вентилями 9-14 - трехфазный инвертор, причем выпрямитель и инвертор связаны между собой по цепи постоянного тока через сглаживающие реакторы 15 и 16. Анодный 15 50вместо одного положительного импуль- и катодный 16 сглаживающие реакторыса тока с амплитудой 1 и длительно- трехфазного преобразователя частотыстью 120 эл. град, в каждый период выполнены расщепленными на три сек-протекают два импульса: положительный ции, концы каждой из которых включеныимпульс тока с амплитудой 2/3 Ij и между объединенными катодами венти- 55длительностью 120 эл. град, и отри- лей выпрямителя и анодами вентилей инвертора - для секций анодного реак- топа 15 и соответственно между объецательный импульс тока с амплитудой 1/3 I, и длительностью 240 эл. град Аналогичный по форме ток протекает

диненными анодами вентилей выпрямителя и катодами вентилей инвертора - ДЛЯ секций катодного реактора 16.

При подаче сетевого напряжения на вход трехфазного преобразователя частоты, образованного входными выводами первичной обмотки трансформатора 1, на концах его вторичных обмоток

Ъ, с и.

я

э

формируются

две трехфазные идентичные системы напряжений, разность фазных напряжений которых выпрямляется вентилями 3-8, которые работают поочередно.со сдвигом по фазе в 60 эл. град. В течение 60 эл. град, и обеспечивают выпрямление в каждый момент времени наибольшей разности потенциалов с формированием выпрямленного шести- пульсного напряжения U,j со средним значением U 2,34 U (фиг.1с| иг).

Поскольку вторичные обмотки ст , Ь, с и а , с , Ь выполнены идентичными с разностью синфазных напряжений, равной нулю, аналогичное выпрям- ленное напряжение U формируется и между одноименными фазными концами вторичных обмоток трансформатора 1.

При аналогичном порядке включения вентилей 9-14 трехфазного инвертора

режима работы вентилей (фиг.2 я и е).

Однако режи1 1 работы вентильных обмоток трансформаторов 1 и 2 изменяется по сравнению с классическим случаем подключения сглаживаюгдих реакторов 15 и 16 между нулевыми точками первичных и вторичных обмоток трансформаторов 1 и 2. Согласно закону Кирхгофа в предлагаемом преобразователе

частоты через вентильные обмотки

трансформаторов 1 и 2 протекает разность токов пар вентилей и секций реакторов. Например, через фазу а вентильной обмотки трансформатора 1

вместо одного положительного импуль са тока с амплитудой 1 и длительн стью 120 эл. град, в каждый период протекают два импульса: положительны импульс тока с амплитудой 2/3 Ij и длительностью 120 эл. град, и отри-

цательный импульс тока с амплитудой 1/3 I, и длительностью 240 эл. град Аналогичный по форме ток протекает

и через другие фазные вентильные обмотки трансформаторов 1 и 2. Это приводит к снижению действующего значения тока вентильных обмоток с 0,58 1 до 0,47 1, а соответственно, и к снижению расчетной мощности каждого из трансформаторов 1 и 2 с 1,26 Р до 1,11 Р, т.е. на 15%, причем без какого-либо ухудшения остальных параметров преобразователя частоты. Сек- 10 комплектами соответственно вторичных

ционирование сглаживающих реакторов 15 и 16 обеспечивается традиционным путем - использованием параллельного соединения трех проводов. От такого секционирования - расщепления установленная мощность сглаживающих реакторов не возрастает. Она только зависит от разности мгновенных значений напряжений, прикладываемой к концам секций реактора, которая наименьшая при пофазном из подключении к выпрямительным и инверторным группам.

Для упрощения конструктивного ис20 постоянного тока между выпрямителем и инвертором обмотки двух сглаживающих реакторов, отличающий- с я тем, что, с целью улучшения мас согабаритных показателей за счет сни

полнения трансформаторов за счет снижения тока в f3 раз и избежания па- 25жения установленной мощности транс- раллельного соединения проводов, аформаторов, обмотка каждого сглажи- также для расширения диапазона рабо-вающего реактора выполнена в виде чих напряжений в цепи постоянного то-.трех секций, концы каждой из которых ка в Vl раз вентильные обмотки транс-включены между Точкой объединения ка форматоров 1 и 2 могут быть соединены 30тодов или анодов соответствующей па- в треугольники. В частных случаяхры вентилей выпрямителя и точкой со- анодный или катодный реактор можетединения анодов или катодов соответ- отсутсТвовать, а его секции можно выпол-ствующей пары вентилей инвер- нятьраздельно, немагнитносвязанными.тора.

В качестве вентильных обмоток 1трансформаторов могут использоваться обмотки двигателя и генератора.

Формула, изобретения

Трехфазный преобразователь частоты, содержащий входной и выходной трахфазные трансформаторы с двумя

и первичных идентично выполненных обмоток с включенными между комплектами этих обмоток двух трансформаторов выпрямителем и инвертором, вентили каждого из которых соединены по кольцевой схеме, связывая между собой концы обмоток смежных фаз двух комплектов соответствующего трансформатора, а также включенные в цепи

постоянного тока между выпрямителем и инвертором обмотки двух сглаживающих реакторов, отличающий- с я тем, что, с целью улучшения мас- согабаритных показателей за счет снижения установленной мощности транс- форматоров, обмотка каждого сглажи- вающего реактора выполнена в виде трех секций, концы каждой из которых включены между Точкой объединения ка тодов или анодов соответствующей па- ры вентилей выпрямителя и точкой со- единения анодов или катодов соответ- ствующей пары вентилей инвер- тора.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в составе электропривода переменного тока. Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей. Устройство содержит входной 1 и выходной 2 трансформаторы, обмотки которых подключены к вентилям 3-14. Реакторы 15 и 16 выполнены расщепленными на три секции. Через обмотки трансформаторов протекает разность токов пар вентилей и секций реакторов, при этом происходит снижение действующего значения тока вентильных обмоток, что приводит к снижению расчетной мощности трансформаторов 1 и 2. 2 ил. JBM VW СдЭ CD СО Ю