Трехфазно-трехфазный преобразователь частоты с квазиоднополосной модуляцией Советский патент 1990 года по МПК H02M5/27 

обмоток, и двух коммутирующих конденсаторов 3, включенных между одноименными электродами этих тиристоров. В

преобразователе реализуется алгоритм квазиоднополосной модуляции,, 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано при построении различных управляемых машинно-вентильных систем. Цель - повышение КПД и расширение области применения. Преобразователь содержит четыре трехфазных комплекта, соединенных в звезду вторичных обмоток A_IX_I, B_IY_I, C_IZ_I, где I = 1,4. К обмоткам с соответствующей полярностью подключены четыре группы вентилей по девять тиристоров в каждой. Узел коммутации выполнен в виде двух тиристоров 1, 2, включенных между нулевыми точками соответствующих пар обмоток, и двух коммутирующих конденсаторов 3, включенных между одноименными электродами этих тиристоров. В преобразователе реализуется алгоритм квазиоднополосной модуляции. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области Преобразовательной техники и предназ- Йачено для преобразования 3-фазного беременного напряжения в 3-фазное переменное напряжение регулируемой частоты для питания электрических машин переменного тока и других пот- $ебителейо

Целью изобретения является повы- $ение КПД и расширение области применения.

На фиг,I представлена принципиаль- ная электрическая схема предлагаемо- fo преобразователя; на фиг.2а - временные диаграммы, поясняющие его работу (кривые питающего и выходного напряжения); на - временная Диаграмма импульсов управления вентилями преобразователя; на фиг02в - графики выходного напряжения {фазы А, В, С) преобразователя в окрестности момента времени t (фиг.2а) при индуктив Ном характере нагрузки (cos CfH

Р

3 -Ц); на фиг.З - структурная схема

$лока управления.

| На фиг.1 представлена принципиаль- 1ная электрическая схема предлагаемого преобразователя, который содержит четыре 3-фазные питающие обмотки aJ-xl bi-ylj cl-zl-; а2-х2;; Ь2-у2 c2--z2,; аЗ-хЗ; ЬЗ-уЗ; c3-z3; а4-х4; Ь4--у4; c4-z4, управляемые однонаправленные ключи 1 и 2 с включенными между их одноименными электродами двумя коммутирующими конденсаторами 3, управляемые однонаправленные ключи 4-15. Фа- зы каждой из 3-фазных питающих обмоток одними выводами соединены в звезду,, причем фазы первой и второй соединены в звезду выводами XI, У1, Z1 и Х2, Y2, Z2 соответственно, а фазы третьей и четвертой - выводами a3s ЬЗ сЗ и а4, Ъ4, с4. Между нейтралями первой и второй 3-фазных питающих обмоток может быть включен полностью управляемый однонаправленный ключ 1, а между нейтралями третьей и четвертой - клич 2. В качестве полностью управляемых однонаправленных ключей на фиг„1 показаны тиристоры с искусственной коммутацией, для осуществления которой между анодами и между катодами тиристоров 1 и 2 включены коммутирующие конденсаторы 3. Тиристор 1 подключен анодом к нейтрали первой 3-фазной обмотки и катодом к нейтрали второй 3-фазной обмотки, а тиристор 2 подключен анодом к нейтрали третьей 3-фазной обмотки и катодом к нейтрали четвертой 3-фазной обмотки. Управляемые однонаправленные ключи 4-15, в качестве которых на фиг.1 используются тиристоры, разделены на двенадцать 3-фазных групп, каждая,из которых соединена в звезду. Нейтрали звезд 3-фазных групп ключей подключены к выводам фаз питающих обмоток. Причем в 3-фазных группах, содержащих ключи 4,8 и 12, тиристоры подключены к нейтралям катодами, а нейтрали подключены к выводам al, Ъ1, cl первой 3-фазной питающей обмотки, в 3 фазных группах , содержащих ключи 5,9 и 13, тиристоры подключены к нейтралям анодами, а нейтрали подключены к выводам а2, Ъ2,с2 второй 3-фазной питающей обмотки, в 3-фазных группах,состоящих из ключей 6,10 и 14, тиристоры подключены к выводам хЗ, уЗ, z3 третьей питающей обмотки и в 3- фазных группах, состоящих из ключей 7, 11 и 15, тиристоры подключены к нейтралям анодами, а нейтрали соединены с выводами а4, Ъ4, с4 четвертой 3-фазной обмотки. Другие выводы ключей 4-15 соединены между собой по схеме кругового чередования фаз и точки их соединения снабжены выводами А, В, С для подключения 3-фазной нагрузки 6„

Работа схемы происходит следующим образом.

Пусть в момент времени t,, ароисхо дит отпирание тиристоров 4 и 5 и 1. Тогда к фазам А, В,С нагрузки прикладываются соответственно напряжения 1)д, Ujj, Uc первой и второй 3-фазных питающих обмоток силового трансформатора, В зависимости от мгновенных значений этих напряжений и от параметров нагрузки ток будет проводить одна или две из обмоток al-xl; cl-zl/ bl-yl, с соответствующими тиристорами 4, тиристор 1 и две или одна из обмоток а2-х2; c2-z2; Ъ2-у2 с соответствующими из тиристоров 5 Затем с некоторым упреждением по отношению к моменту времени t2 t, +t (фиг.2а) происходят отпирание тиристоров 6 и 7 и заряд конденсаторов 3. Зарядные токи конденсаторов протекают через последовательные пары питающих обмоток, соответствующие им ти- ристорные ключи 4-7 и тиристор 1, причем в контур зарядного тока входя те пары фазных обмоток, мгновенные значения напряжений которых максимальны и направлены согласно проводимости тиристорных ключей, В результате заряда сумма напряжений конденсаторов становится равной максимальному из мгновенных значений линейны напряжений 3-фазных питающих обмоток т.е„ близкой к амплитуде линейного напряжения. Полярность напряжения конденсаторов положительна для тиристора 2.

В момент времени te отпирается тиристор 2 и к тиристору 1 в обратном направлении прикладывается сумма напряжений конденсаторов 3, в результате чего тиристор 1 выключается Конденсаторы 3 вначале разряжаются через тиристор 2, первую и вторую 3-фазные питающие обмотки и ключи 4 и 5, а затем перезаряжаются через последовательные пары питающих обмоток,ключи 4-7 и тиристор 2 до напряжения, близкого к амплитуде линейного напряжения питающих обмоток при противоположной его полярности, т.е при полярности, положительной

жения ,, Uc первой и второй 350

для тиристора 1. После окончания .е момент времени ts - тиристор 1, под- заряда конденсаторов тиристоры 4 и 5ключая к фазам А,В,С нагрузки напря- выключаются и к фазам А,В,С нагрузки через тиристорные ключи 6 и 7 и тиристор 2 прикладываются соответственно напряжения Uz,Uu, Ux третьей и четвертой 3-фазных питающих обмоток

Далее, с некоторым упреждением по отношению к моменту времени t9 tЈ +Ј отпираются тиристорные ключи 8 и 9. При этом может происходить дозаряд конденсаторов 3, если наибольшее из мгновенных значений ли55

фазных питающих обмоток. С упреждением по отношению к моменту времени t6 ts + Ј отпираются тиристорные ключи 14 и 15, а в момент времени t включается тиристор 2 и к фазам А,В,С нагрузки прикладываются соответственно напряжения U Ux, U2 третьей и четвертой 3-фазных питающих обмоток

Затем вновь отпираются ключи 4 и 5 и тиристор I и начинается новый цикл коммутаций.

нейных напряжений 3-фазных питающих :

обмоток оказывается ближе к амплитудному значению, чем в момент времени -ц.

В момент времени t отпирается т№ ристор 1 и к тиристору 2 в обратном направлении прикладывается напряжение конденсаторов 3, в результате чего тиристор 2 выключается, а конденg саторы 3 разряжаются через тиристор 1, третью и четвертую 3-фазные питающие обмотки и тиристорные ключи 6 и 7, После разряда конденсаторов происходит их перезаряд через последова-

5 тельные пары питающих обмоток, ключи 6 и 9 и тиристор 1 до напряжения, близкого к амплитуде линейного напряжения питающих обмоток, при полярности, положительной для тиристора

0 2о В момент окончания перезарядного тока конденсаторов тиристоры 6 и 7 выключаются, а к фазам А,В,С нагрузки через тиристорные ключи 8 и 9 и тиристор 1 остаются подключенным соот5 ветственно напряжения U, UQ, Uc первой и второй 3-фазных питающих обмоток.

Затем с упреждением по отношению к моменту времени t t 3 + «- отпира0 ются тиристорные ключи 10 и И,

обеспечивая возможность дозаряда ( конденсаторов 3, а в момент времени t,, включается тиристор 2, обеспечивая выключение тиристора 1, разряд ,

,. и перезаряд конденсаторов 3 и подключение к фазам А,В,С нагрузки напряжений Ux, U2, Uu, третьей и четвертой 3-фазных питающих обмоток,

Аналогичным образом протекают и два последующих этапа цикла коммутаций, С упреждением по отношению к моменту времени t t, +Ј отпираются тиристорные ключи 12 и 13, а в

жения ,, Uc первой и второй 30

.е момент времени ts - тиристор 1, под- ключая к фазам А,В,С нагрузки напря-

5

фазных питающих обмоток. С упреждением по отношению к моменту времени t6 ts + Ј отпираются тиристорные ключи 14 и 15, а в момент времени t включается тиристор 2 и к фазам А,В,С нагрузки прикладываются соответственно напряжения U Ux, U2 третьей и четвертой 3-фазных питающих обмоток

Затем вновь отпираются ключи 4 и 5 и тиристор I и начинается новый цикл коммутаций.

Характер искажений выходных нап- рфкений UQ, U{,, Uc в один из момен- тфв коммутации t1 отражен на фиг.2в.

Алгорит ы переключения ключей преобразователя ( - Ц5 и ф, 2 показаны на фиг.26, Цифровые индек- dti при обозначениях алгоритмов соот- вртствуют номерам ключей.

Блок-схема системы управления (фиг.З) включает в себя последовательно соединенные задающий генератор фг) 17 и шестиразрядный регистр 18 сдвига (RG) с выходами р,-р6. Соответствие между выходами Р,Р6 и алгоритмами переключения тиристоров - ($ ,5 устанавливается на 4иг„3„ Для управления коммутирующими тиристорами 1 и 2 используются два логических элемента ЗИЛИ 19 и 20 и г оследовательно включенные с ними элменты 21 и 22 задержки. Предложенное решение позволило пр реализации тех же функций преобразо- нания существенно упростить силовую часть преобразователя, повысить КПД и расширить область применения за рчет возможности подключения трех- йроводной ( а не шестипроводной} трехфазной нагрузкио

Ф о

рмула изобрете ни я

S

0

0

5

5

. 55

того началами, между нулевыми точками первого и второго, третьего и четвертого комплектов включены два полностью управляемых вентиля, причем анод и катод одного вентиля присоединены соответственно к нулевым точкам первого и второго комплектов, анод и катод другого присоединены соответственно к нулевым точкам третьего и четвертого комплектов обмоток, каждая из упомянутых вентильных групп содержащая по 3 одпооперационных тиристора с общими анодами, подключена последними к одному из свободных концов обмоток второго и четвертого комплектов, каждая из вентильных групп с общими катодами подключена этими катодами к одному из свободных концов обмоток первого и третьего комплектов, причем свободные выводы первого, второго и третьего тиристоров вентиль - ных групп, присоединенных к одной фазе о первого и второго комплектов обмоток и к другой фазе е третьего и четвертого комплектов обмоток, подключены соответственно к выходным выводам А,В и С преобразователя, первый, второй и третий свободные выводы тиристоров вентильных групп, присоединенных к фазе В первого и второго комплектов обмоток и к фазе а третьего и четвертого комплектов обмоток, подключены соответственно к выходным выводам С,А и В преобразователя, первый, второй и третий свободные выводы тиристоров вентильных групп, присоединенных к фазе С первого и второго комплектов обмоток и к фазе В третьего и четвертого комплектов обмоток, подключены соответственно к фазам В,С,А преобразователя, управляющие входы первого, второго и третьего тиристоров вентильных групп, подключенных к первому и второму комплектам обмоток, присоединены соответственно к выходам рр РЗ , ps распределителя импульсов, управляющие входы первого, второго и третьего тиристоров вентильных групп, подключенных к третьему и четвертому комплектам обмоток, присоединены соответственно к выходам р2, р4, рб распределителя импульсов, а управляющие входы упомянутых полностью управляемых вентилей присоединены к распределителю импульсов через последовательно связанные элемент 3 ИЛИ и элемент задержки, причем входы элемента 3 ИЛИ, расположенного в цепи управления полностью управляемого вентиля и включенного между нулевыми точками первого и второго комплектов обмоток, присоединены к выходам Р РЗ и pF распределителя импульсов, а входы элемента 3 ИЛИ, расположенного в цепи управления другого полностью управляемого вентиля, приОв Iff Uc Of ,f

j-H f

соединены к выходам р , р , р распределителя импульсов„

2о Преобразователь по п„1, о т - личающийся тем, что полностью управляемые вентили выполнены в виде однооперационных тиристоров, между одноименными силовыми электродами которых включены коммутирующие конденсаторы.

I л

CD