Тиристорный умножитель частоты Советский патент 1977 года по МПК H02M5/27 

1

Изобретение отнооитея к силовой иреобразовательной техники и может найти тфимеиение, в частности, для нитания иерено оных электроийструментов, выиолняемых с целью ограничения их веса -на новышенную по отношению к иромышлеилой частоту.

Из-вестны ггреобразователн частоты с непасредсивенной связью и естествеаиюй коммутацией, выиолиениые IB виде силового многофазного тнристорного моста и осуществляющие ловыщение частоты питающего трехфазного напряжения в целое число раз. Наибо-лее известны преобразователи, 1иовышаюацие частоту сети в три раза 1. Недостатками таких преобразователей являются невозможиость регулирования выходного ланряжения, чрезмерно низкий входной :коэффи;дие1гт моЩНости, а также увеличенная установленная мощность тиристоров из-за плохого использования входного 1на;нряжбния.

Извесшы та«же тиристорные умножители частоты, соде1ржащ ие силовой улюгофазлый тиристо,р«ый мост, узел принудительной коммутации, состоящий из вспомогательного многофаЗНого вентильного мостл, иодключешюго к входным зажима.м силового многофазного моста, и доаюлнительиого тирноторного блока с конденсатором, связанного с обоими мостаМ:И, причем с силовым - через вентили 2. Недостатками этих умножителей являются сложность узла принудительной ко.ммутации и невысокие энергетические ноказатели из-за лишнего перезарядного цикла конденсатора, нспользуемого лишь для смены на }1ем иоляриосфи на иряжения.

Целью изобретения является унрощение схемы и повышение энергетических показателей умножителя. Это достигается те-м, что в предлагаемом умножителе тернеториый блок выполнен в виде однофазного моста, в днагональ нереметюго то-ка которого включен конденсатор, причем этот мост .соединен с разпонменнымн полюсами вспомогательного моста через тиристоры.

На фиг. 1 дана нриициниальная схема онмсываемого умножителя; на фиг. 2 - временные диаграммы: а - выходного на-пряжения t/2 н тока 12 умножителя н законов переключения его тиристоров, б - входного фазного тока для разных углов а регулирования на1нряжения.

Умножитель (см. фиг. 1) содержит силовой м-погофазный мост на тиристорах 1 -6 н узел принудительной коммутации, в который входят всно.могательный многофазн11|й мост па диодах 7-12, однофазный мост на тиристорах 13-16 с конденсатором 17 в диагонали а-b переменного тока, распределительные тнристары 18 и 19, разделительные диоды 20 и 21, дрооселн 22 и 22 с лервичнылш оомотка ми 23 и 23 и вторичными об моткам 24 и 24, подключенными через диоды 25 и 26 к полюсам г-d вапомогательного моста. Умножитель работает следующ им образом. Пусть угол регулирования папряжанич а 0, а -нагрузка является ахтивиой. Предположим, что конденсатор 17 заряжен и имеет полярность, указанную без скобок. Такой заряд осуществляют путем .предварительного отпи ра пия тиристоров 13, 14 и 18, 19. Согласно диаграмме на фиг. 2,а вначале к напрузке 27 подключают фазу В питающей сети за счет .включения тиристора 6. Затем по истечении 1/6 пер-иода частоты сети в-ключают тиристор 1, подключающий фазу Л сети, а тиристор 6 выключают за счет включения тиристоров 15, 16 и 18 и приложеиия к нему через диоды 9 и 21 иапряжеиия кодденсатора 17 обратной полярности. Одновре.менно конденсатор 17 перезаряжается по контуру: THpiHCTOp 16 - диод 20 -обмотка 23 - обмотка 23 - диод 21 - тиристор 15 до напряжения с поляриостьто, указаиной в скобках. По истечении 1/3 периода частоты (с начала отсчета) включают ти.ристор 2, подключающий фазу С сети, а тиристор 1 выключают за счет выключения тиристоров 13, 14 п 19 и приложения к ие.му через диоды 20 и 8 запирающего напряжения конденсатора. Одновремеино конденсатор BHOiBb нерезаряжается до обратной полярности (указац.иой без скобок). Далее процессы повторяются согласно диаграммам иа фиг. 2,а. Вторичные обмотки 24 п 24 дросселей 22 -и 22 предназначены для сброса избыточной энерлии, накапливающейся в конденсаторе. Перезарядный дрсосель 28 с лервичйой обмоткой 29 и цепью сброса, состоящей из вторичной об.мотки 30 и выпрямителя 31, может быть выключен в другом месте, леиосредственео в диагонали а-b однофазного тиристорного моста, т. е. дроссели 22 и 22 из силовой цени могут быть исключены. В этом случае вентили 20 и 21 долж;ны быть упрашляемылгн. Вторичная об.мотка 30 может быть подключена к полюсам с-d аналогнчно или через однофазный г Ы1П|рямитель 31. В обоих вариантах оключеиня дросселей есть свои положительные и отрицательные сторо ны, а предпочтение одио-му из н.пх можег быть отдано линп npi.i конкретных треб01вапиях к умножителю. При а-ктиВ(НО-ннд|укти.виой нагрузке закон.ы переключения тиристоров видоизменяют та«, что суммарное время открытого состояния каждого тиристора иа нериоде частоты сети остается тем же, однако с умепьн ением coscpx нагрузки время их работы нерераснределяется так, что в выпрямительном режиме (Когда напряженне и ток нагрузки имеют один знак) оно уменьн ается, а в ииверторно.м режиме (когда нгРпряже П1е и ток иагруз.ки разные знаки )пвается. 1-1итервалы прозеди.мости тиристоров для нронзвольио взятого созф2 (с.м. ток ц на фиг. 2,а при а 0) показаны в законах нереключения тиристоров иа фиг. 2,а пушктиром. Для отпирания т.чристоро-в в соответствующие моменты времени при со8ф2 7 1 в систему управления умножителем должна заводиться информа-ция о токе нагр}зки, т. е. должен использоваться датчик тока. на фиг. 2,6, при Как видно из дагатра.мм а 0 входной фазный TOIK ti. у.множителя е. входной созфп имеет активный характер, т. но осиовной rapMOiHHKe гилравеН едияице. Штрих-нунктиром ноказан фазный ток ИА при актпвцо-ипдуктивной нагрузке у.множителя. РегулиролаИие выходного напряжения умгюжнтеля осуществляют за счет фазового сдвига законов лереключения тиристоров. .Маюснмалыная кратность регулирования по осповной гармонике pa Biiia трем и соответствует сс 0- - . Амдиапазону из.менения угла плитуда ОСН01ВД10Й гар.моники .выходного напряжения изменяется при этом от 1,243 (/1тдо 0,413 и,п (f/im - амнлитуда входного иапряжепия), а коэффициент гапмони к нанряжения и-2 изменяется в нределях 0,448-0,084 3. Фазо1вый сдвиг законов переключения тирпсторов .может быть иснользОВан не только для регулирования нанряження, но н для новьпнеиия входного созфп умножнтелл (см. фиг. 2,6 при 0. . Форм у л а и зобретения Тиристорный умножитель частоты, содержащий силовой многофазный тиристорный мост, узел прниудителвной коммутадии, выполненный в виде вспомогательного многофаз}1ого вентильного моста, подключенного к входиым зажимам силового моста, и донолннтелыюго тнристор иого блока с конденсатором, связанного с обоими моста.мп, причем с силовым - через вентили, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения умножителя и повышения его энергетических цюказателей, тиристорный блок вынолпеп в виде однофазного моста, в диагональ переменного тока которого включен уно мянутый конденсатор, а с всно.могательн 1м мостом этот мост соединен разнонменнымн нолюсами через тиристоры. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Чалый Г. В., Маевокий О. А. Вентильнь(е б&странсформаторные умножители частоты. «Электричество, Лс 7, 1969. 2.Сборник «Павышенне эффективности устройств преобразовательной техники, ч. 2, «Паукова думка, 1972, стр. 215, рис. 36 (прототип). 3.Мыцьж Г. С. Трехфазно-одиофазный иолностью управляемый преобразователь частоты в .режиме умножения частоты на три. Сбориик «Повышение эффективности устройств преобразоватвльйой техники, ч. 3, «Наукова думка, 1972.