РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ С НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ СВЯЗЬЮ Советский патент 1974 года по МПК H02M5/16 B60L9/16 

Изобретен.ие отноюится к области статический преобразователей частоты с непосредст1вен1ной связью, преюбразующих однофазное напряжение фиксироеаниой частоты 50 гц в м ногофазяое, наприме р трехфазное, напряжение с изменяющейся частотой .и щредназначено 1ггреимуще1ственно для реоулирования скорО СТ|И вращения тягоиых асинкронгных двигателей электроподвижного состава.

Известен регулируемый преобразователь частоты с непосредственной связью, содержащий управляемые элекпримеские 1вентили-риристары, объединенные в анодные и катодные токосборные группы, 1подклю1ченные к концевым и средни вывода:М втаричных обмото к однофазных трансформаторов, а другие силовые электроды которых соединены через разделительные дроссеЛИ с нагрузкой. При регулировании величины выходного напряжения при1меняет|ся несколько, на1П|рИ|Мер две, вто р:ичных обмотОК однофазных пранофор.маторов, снабженных дололнительными выводами из середины, к которым также подключены анодные и Катодные токосборные груетпы.

С целью увеличения Д|Иаоаз10На и плавности регулирОвания выходной частоты предлагаемый преобраеователь снабжен фазосдвигающмм дросселем, тюд ключенньш .параллельно одной вторичной обмот1ке, и фазоадвигающим конденсаторам, Подключенным параллельно

другой вторичной об-мотке, компенсирующими конденсаторами, а также дросселями с последовательно присовдиненньими /к ним встреч1нопараллельно в;ключенньши тиристорами, подключенными параллельно каждой из указанных вторичных ОбМОТОК.

На фиг. I изображена принципиальная электрическая силовая схема регулируемого преобразователя частоты с непосредственной связью; на фиг. 2 - рабочие векторные диаграмА1ы описываемого устройства; на фиг. 3- временные диаграммы при трехфаз НО|М выходном напряжении 33,3 гц.

Цепь питающего однофазного переменного напряжения от контактного П|ровода / проходит через последовательно включенные обмотки 2 и 5 однофазных трансформаторов 4 и 5 и замыкается на рельсы 6.

Вторичная обмот/ка 7 трансформатора 4 питает щины 8 я 9, к которым подключены фазо1од1вигающий конденсатор 10, жампенсирующий конденсатор , регулирующая индуктивность 12 последовательно с регулирующими вентилями 13 и 14 и преобразователь 15.

Преобраз1ователь 15 содержит тиристоры 16-27 и дрос|сели 28-33, соединенные с выходными зажимами 34-36.

Вторичная обмотка 37 т|рансформатора 5

питает щины .35 и 39, к которыд подключены:

фазосдвигающая индуктивность 40, компенсирующий конденсатор 4}, регуда.рующая инду1кт,ивность 42 послеяователшо с вентилями 43 и 44, преобразователь 45. Преобравователь 45 со,де|ржит тириюторы 46-57 и дроссели 58-63, подсое1дищениые к выходным зажимам 64-66.

Обмотка ааи«хронны1Х Т|рех|фаЗНых коротко замкнутых тяГОвых двигателей 67-72 соединены лосладо(вательно и подключены между выходеымй зажимами 34 и 64, 35 и 65, 36 и 66 преобразователей 15 и 45. Кро-ме того, могут быть предусмотраны пусковые цепи, обеспечивающие литаиие дви/гателей, например, двойным ToiKOM ири онижениом вдвое -наюряженин. Пусковые цепи питаются от средних точек вторичных обмото-к 7 и 57 Т1ран1сфор.маторов 4 я 5 л соде(ржат две ripyininbi тири сторов 73-78 и 79-84, подсоедииенных к об щим точкаМ 85-90 л 91-96 тиршсторой преобразо1Вателей.

Рабочий процесс в схеме иллюстрируют векторные диаграммы на фиг. 2. В парвом пр.иближбнии преобразователи 15 и 45 могут рассматриваться как .нагрузки, потребляющие от источника иитаиня переменный так /15 и /45, отстающий по фазе на угол (а - угол оттирания вентилей) от ооот1ветст|вующего переменного питающего напряжения Ui и (фиг. 2 а, б). С токам /ig геометрически суммируются: так /11 компенсирующей емкости 11, ток /12 регулирующей индукти|вно1сти 12 и ток /10 фаз|ос1П,|ВИ1гающей емкости 10. Результирующий вектор тока I опережает вектор наП1ряжан1ия /7 на угол i|) (фиг. 2 а).

С током /45 геоаметрически суммируются: ток /41 ком1п.е1нсирующего конденсатора 41, ток /42 регулирующей индуктивности 42 и ток /40 фазоод1в.И1гающей индуктивности 40. Результирующий вектор тока /45 отстает от вектора «-апряжения Uzj №а угол -ф (фиг. 26).

Поскольку первичные обмотки 2 VL 3 питающих трансформаторов 4 и 5 соединены последовательно, в них Протекает ток /i«/7« /37, следовательно, ве-кторы напрял ения Uj и U-zr взаимно сдвинуты на угол 2 -ф (фиг. 2 в).

Из векторных диаграмм видно, что путем воздействия на величину тока регзлирующих и«ду1ктивностей (/i2 и /42) обеопечивается постоянное значение утла ij; при изменении величины токов /15 и /45, а также углав а. Поскольку /15 и /45 1еняются равным образом, то необхадиовд, они уменьщаются, увеличивать /12 и уменьшать /42.

При законе регулиравания, обеспечивающем поддержание ij) 45 эл. град., сдвиг по фазе между напряжениями 1/7 и U равен 90 эл. град. Эффективное значение каждого из на Прял ена-1Й равно 0,767 V где Vi - напряжение питающей сети.

Преобразователи J5 и 45 (фиг. 1) преобразуют систему двух однофазных напряжений, -сдвинутых на 90 эл. град, в трехфазное переменное на пряжен)ие, питающее обмотки

двигателей 67-72. Формирование выходного напряжения производится путам набора полуволн выпрямленного питающего напряжения. Для из менвния величины напряжения изменяется угол а отпирания вентилей фазорасщбпителей. На фиг. За-в, приведен формирования на нагрузке трехфаз(ного выходного напряжения с частотой 33,3 гц при частоте питающего однофазного напряжения

50 гц. Форма кривой выходного напряжения на фазе нагрузки при частоте 8,3 гц ноказана на фиг 3г. Для пропускания реактивного тока двигателей предусмотрена подача на соответствующие тиристоры преобразователей отпирающих им|пульсов и векторного режим-а. Регулирование выходной частоты произвадится путел периодического добавления /4 периода питающего напряжения в полуволны выходного напряжения. Изменяя периодичность,

можно практически плавно- регулировать среднее значение частоты напряжения на нагрузке. При (Переходе к диапазону частот ниже гц, если треб1ует1ся 31начительно меньшее выходное напряжение, В1место нечетных тиристоров 17-27 в преобразователе 15 включаются в работу тиристоры 73-78, а в преобразователе 45 iBiMiacTO четных тиристорав 46-56-тири/сторы 79-84. Это равноценно питанию преобраз-авателя от вдвое меньщего напряжения и позволяет получить, примерно, вдвое

меньщее выходное напряжение при высоком

коэффициенте мощности. Одновременно ток

нагрузки, приведенный к напряжению всей

вторичной об1мотки, уменьшается вдвое. Это

позволяет увеличить ток и, соо11ветст1венно,

момент двигателей, сохраняя те же величины

компенсирующих и фазосд1ви1гающих емкостей.

Такой реж1И1М целесообразен при пуске, так

как позволяет иметь двойной момент трогания.

Работоспособность устройства сохраняется при повреждении в схеме одного преобразователя, например при пробое тиристора 17, для чего предусмотрен блок 97 (фиг. 1), обеспечйвающий путем отпирания соответствующих тириСтор-ов (IB данном случае 19, 21, 23, 25 и 27) подключение выходных зажимов 34, 35 и 36 поврежденного нреобразователя к шине 8 питающего на1пряжения. Одновременно снимаются управляющие импулысы с остальных тиристорав поврелсденного преобразователя. При это.м ток двигателей за1мы1кается через общую щину 8, а ток вторичной обмотми 7 трансфорл1атора 4 - через емкости 10, 11 и

регулирующую индуктивность 12.

Устройство обеспечивает плавное ре|Пулирсвание скорости вращения двигателей в широком диапазоне, реверсирование направления вращения и генераторное торможение.

Устройство обеспечивает возможность генераторного тор/можения и в случае исчезновения питающего напрял :ения. Для поглощения энергии торможения предусмотрены нагрузочные со1противления 98, 99 (фиг. 1), включенные параллельно первичным или вторичным обмоткам тран,аф орматорО|В 4 Е 5 через контажггы 100 и 101. Если .необходимо регулирование режима генараторЕого торможения, на прузоч1ные со1проти1вления подключаются параллельно цепи П|ОСле|Д01вательно включенных обмоток через конта к г 102.

Коммутация тиристоро/в при отсутствии питающего напряжения прои(сх1о;д1ит за счет «ОНДбнсаторов 10, 11 и 42, а интенсивность генераторного тор;можения регулируется величи1ной тока инду|КТ1И1В1НОстей 12 и 42, что из(меняет фазовый сдвиг напряжения на обмотках 7 и 57 траисформаторов 4 и 5, а следавательно, и величину результирующего напряжения в цепи последО(Вательно включенных обмоток 2 и 5.

Предмет изобретения

Регулируемый преоб разователь частоты с

непооредственной связью, содержащий тиристоры, объединенные в анодные и катодные токосборные группы, подключенные к концевым и средним выводам вторичных обмоток однофазных траисформаторОВ, а другие силовые электроды которых соединены через разделительные дроссели с нагрузкой, отличающийся тем, что, с целью увеличения диапазона и плавности регулирования выходной частоты, он снабжен фазо1сд вигающи1м дросселем, подключенным параллельно одной вторичной обмотке, и фазоодвигающим конденсатором, 1ПОДКЛЮЧ6НИЫМ параллельно другой вторичной обмотке, компенсирующими конден|саторами, а также дросселями с последовательно присоединенными к встречнопараллельно включенными тиристорами, подключенными параллельно каждой из указанных вторичных обмотож.

99

18

dU

.

J7

fu.7

Фиг 2

и.

и.

и.

нагр