Непосредственный преобразователь частоты Советский патент 1976 года по МПК H02M5/458 

ка энергии (равно, как и обусловленный этим диапазон изменения результирующего напряжения на входе преобразователя частоты) тем больше, чем больше эквивалентная индуктивность внутреннего сопротивления трехфазного Первичного источника энергии (т. е. чем больше индуктивности рассеяния питающего трансформатора или синхронного генератора) и чем больше разница между величинами тока первичного источника энергии в начале и в конце процесса перезарядки коммутирующих конденсаторов. Из изложенного следует, что крайне неблагоприятные условия работы узла ко 1мутации в известном преобразователе неизбежно Приводят К недопустимо большим колебаниям его входного напряжения в продолжение интервала перезарядки коммутирующих конденсаторов, когда они подключены к аштающей сети через полупроводниковый коммутирующий мост; это приводит к недопустимым превышениям напряжения на входе главных тиристорных мостов, к опасности отпирания их в неподходящпй момент и к тфобою. Другое нежелательное следствие описанного коммутационного процесса - относительное увеличение времени открытого состояния коммутационных тиристоров (эти тиристоры должны быть открытыми до тех пор, пока не будет нередана в коммутирующие конденсаторы реактивная энергия, запасенная ранее в эквивалентной индуктивности внутреннего сопротивления первичного источника энергии). Оиисываемый неиосредственный преобразователь позволяет существенно ограничить пределы изменения тока первичного источника энергии в процессе перезарядки коммутирующих конденсаторов и тем самым существенно ограничить пределы изменения напряжения на входе преобразования, а также производить сброс реактивной энергии, запасенной в эквивалентной индуктивности первичного источника, в продолжение всего времени отключенного состояния нагрузки от питающей сети ло цени, не содержащей коммутирующих тиристоров, что повышает его надежность. От известного описываемый преобразователь отличается тем, что в нем первый диодный мост, входные зажимы которого соединены с первичными шинами преобразователя, защунтирован донолнительным конденсатором, второй диодный мост, входные зажимы которого непосредственно соединены с нагрузкой и средними точками шунтирующих дросселей, защунтирован цепочкой из дросселя и тиристора, а третий диодный мост, входные зажимы которого соединены с крайними зажимами шунтирующих дросселей тиристорных мостов, зашунтирован цепочкой из трех тиристоров, между точками взаимного соединения которых и зажимами шунтирующего тиристора второго диодного моста соединены два коммутирующих конденсатора, а между катодными группами первого и третьего диод ых мостов включена индуктивность. На чертеже показана принципиальная электрическая схема описываемого преобразователя. Он содержит подключенные стороной переменного тока к сети трехфазные мосты 1-3 из силовых тиристоров, анодные и катодные группы которых зашунтированы индуктивностями 4-6 с выводами посередине для подсоединения трехфазной связанной нагрузки 7 и на вход переменного тока диодного моста 8; анодные группы силовых тиристорных мостов соединены с катодной 9, а катодные группы силовых тиристорных мостов - с анодной 10 группой диодов другого моста. Непосредственно к трехфазной нитаюшей сети подключен третий IMOCT из неуправляемых вентилей, между катодной 11 и анодной 12 группами которого присоединен конденсатор 13. Анодная и катодная группы диодного моста 8 посредством индуктивности 14 зашунтированы тиристором 15. Между катодной 9 и анодной 10 группами другого диодного моста подсоединена цепочка из последовательно соединенных тиристоров 16, 17 и 18; между анодом тиристора и общей точкой последовательного соединения тиристоров 16 и 18 соединен коммутирующий конденсатор 19, а между катодом тиристора 15 и общей точкой Соединения тиристоров 18 и 17 - коммутирующий конденсатор 20. Между катодными группами 9 и И второго и третьего диодных мостов подсоединена индуктивность 21, а анодные группы 10 и 12 этих мостов соединены непосредственно. Преобразователь рассчитан на циклическое скачкообразное изменение фазы питающего напряжения, прикладываемого к трехфазной нагрузке, что достигается циклически.м подключением фаз нагрузки к различным линейным Проводам питающей сети с помощью соответствующего сочетания силовых тиристоров трехфазных мостов 1-3. При подключенном состоянии нагрузки токовая цень нагрузки проходит как через один силовой тиристор анодной (или катодной) и два тиристора катодной (или анодной) групп Мостов 1-3, так и шунтирующие эти мосты индуктивности 4- 6, к средним точкам которых подсоединена трехфазная нагрузка 7. В ЭТОт отрезок времеИИ закрыты все коммутирующие тиристоры 15, 16, 17 и 18. В следующий отрезок диодный мост 8 посредством индуктивности 14 замыкается накоротко тиристором 15, одновременно подаются отпирающие импульсы на управляющие электроды тиристоров 16 и 17, что приводит к появлению проводящих контуров: катодная диодная грунпа 9, тиристор 16, конденсатор 19, тиристор 15, конденсатор 20, тирНСтор 17, анодная диодная группа 10, индуктивности 4-6; катодная диодная группа 9, тиристор 16, конденсатор 19, тиристор 15, конденсатор 20, тиристор 17, анодная диодная грунпа 12, открытые тиристоры анодной грунпы силовых тиристорных мостов 1-3; левый электрод (с положительным зарядом) кондевсатора 13, индуктивность 21, тиристор 16, конденсатор 19, тиристор 15, конденсатор 20, тиристор 1/, правый электрод конденсатора 1й; катодная групиа диодов 11, индуктивность 21, тиристор 1о, конденсатор 19, тиристор 1о, конденсатор 20, тиристор 17, анодная груниа диодов 12. В связи с тем, что в нредшеспзуюн ий отрезок времени конденсаторы зарядились до напряжения так, что их нравые зажимы получили положительный заряд, это приводит к заниранию открытых (одного или двух) силовых тиристоров анодной группы соотвегствующих (одного или двух) iMOCTOB 1-о обратным напряжением коммугируюа|,их копдепсаторогз. После запирания силовых тиристоров происходит колебательный процесс .перезарядки коммутирующих конденсаторов 1у и 20 по третьему контуру (поскольку конденсатор б в предшествующий интервал времени зарядился от диодного моста с группами 11 и 12 и имеет наибольшее напряжепие к моменту начала рассматриваемого коммутационного ингервала, по сравнению с источниками энергии Б трех других приведенных выше контурах). Поскольку конденсатор 13 постоянно подключен между катодпои 11 и анодной 12 группами диодного моста, непосредственно соединенного с линейными проводами питающей сети, то колебательпого процесса перезарядки конденсатора 13 до напряжения :противоположной полярности не происходит; вместо этого имеет место циклическое уменьшение величины напряжения конденсатора 13 (без изменения его знака), обусловленное передачей часги запасенной в нем энергии колебательному контуру из индуктивности 21, и коммутирующих конденсаторов 19 и 20; если при этом процесс перезарядки коммутирующих конденсаторов 19 и 20 не закапчивается, то он может продолжаться -по первому контуру через ипдуктивности 4-о до полного напряжения противоположной полярности зарядов на этих кондепсаторах, что приводит к прекращению тока через тиристоры 1Ь и Г/ и запиранию их. После запирания тиристоров (лиоо одного тиристора) анодной группы тирисгорных мосюв i-о исключается возможность прохождения тока Б нагрузку только через тиристоры катодпых групп этих мостов п последние также запираются, нагрузка 7 замыкается накоротко диодным мостом 8 при помощи шуп1ирующеи его цепочки из индуктивности i и открытого тиристора 15. Запирание силовых тиристоров мостов 1-3 нриводит к разрыву токовой цепи через источник трехфазного напряжения, подключенный к шинам питающей сети.

Учитывая активно-индуктивный характер внутреннего сопротивления источника трехфазного напряжения, следует ожидать резкого увеличения напряженпя на шинах, питающего преобразователь трехфазной сети, обусловленного сбросом реактивной энергии из э свивалентной индуктивности источника энергии, запасенной там перед отключением источника от нагрузки.

Реактивная энергия, запасенная в эквивалентной внутренней индуктивности первичного .многофазного источника перед разрывом цепи сеть - нагрузка сбрасывается в конденсатор 13 через выпрямитель на неуправляемых диодах с катодной 11 и анодной 12 группами эт))х диодов.

Для очередного подключения нагрузки к питающей сети необходимо запереть щунтирующпй тиристор 16 на выходе диодного моста 8. Для этого подается отпирающий импульс на унравляющпи электрод тиристора Ю, и напряжением предварительно заряженных указанным способом коммутирующих

конденсаторов 19 и 20 пропсходит запирание тиристора 15 через тиристор 18. Затем следует колебательный процесс перезарядки конденсаторов 19 и 20 по пути: конденсатор 19, тиристор 18, конденсатор 20, индуктивность

14 и диодный мост 8; после зарядки конденсаторов 19 и 20 ток через них прекращается, и тиристор i8 запирается. Поскольку одновременно с тирнстором 18 подаются отпирающие импульсы на управляющие электроды соответствующих силовых тиристоров мостов 1 - 3, то вслед за запиранием тиристора 15 нагрузка 7 оказывается подключенной к пптающей трехфазной сети так, как это диктуется алгоритмом управления.

Формула изобретения

Не;юсредствеиный преобразователь частоты с искусственно коммутацией, содержащий зашунтированные дросселями тиристорные мосты, конденсаторы и диодные коммутирующие мосты, отличающийся тем, что,

с целью иовышенпя падежпости, первый дподный мост, входные зажимы которого соединены с иервичными шинами преобразователя, зашуптпрован донолнительпым конденсатором, второй диодньи мост, входные зажимы

которого непосредственно соединены с нагрузкой и средними точками шунтирующих дросселей, зашунтпрован цепочкой из дросселя и тиристора, а третий диодный мост, входные зажимы которого соединены с крайними

зажимами шунтирующих дросселей тиристорпых мостов, зашунтирован цепочкой из трех тиристоров, между точками взаимного соединения которых и зажимами шуитпруюшего тпрпстора второго диодного моста соединены два коммутирующих конденсатора, а между катодным группамп первого и третьего диодных мостов включена индуктивность.