Непосредственный преобразователь частоты с искусственной коммутацией Советский патент 1977 года по МПК H02M5/297 

(54) НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

с;ИСКУССТВЕННОЙ КОММУТАЦИЕЙ

- . . . 1 .-. ; Изобретение относится к электротезшике и может быть использовано в тиристорных 1 еобразователях частоты с непосредствен о& связью с искусственной коммутацией. Известны непосредственные преобразова тели частоты (НПЧ) с дросселями во входной цепи .и конденсаторами в выходной цепи l Известен также непосредственный преоб разователь частоты, который используется качестве промежуточного звени высокой не регудируемой частоты в непосредственных преобразователях со звеном высокой частоты 2 Наиболее близким по технической сущности является вентильный преобразователь частоты с непосредственной связью, который обеспечивает получение регулируемой выходной частоты, верхний предел которой превышает частоту питания и содержит гр пы вентилей с системой управления, дроссели, включенные на входе преобразователя, и конденсаторы на выходе, отделенные от вентилей коммутирующими дросселями, ограничивающими скорости нарастан ня тока коммутации допустимыми значениями f З Включение одного такого дросселя при наличии двух параллельных цепей, в которых находятся ксммутируюйх-ив вентили, приводит к слабому использованию запасенной в конденсаторе энергии, так жак ток по параллельным , целям расиреДЭЯЯбтся обратно пропорционально их со1чэотивлеииям, что в свою очередь приводит к последовательному запиранию сначала одного ИЗ коммутируемых вентилей, а затем - другого н требует значительного увеличения емкости коммутирующих конденсаторов до такой степеЯи, что они определяют размеры н массу преобразователя. Целью изобретения является уменьшение размеров и массы преобразетаателя 3d счет более эффективного использования конденсаторов. Для этого в качестве коммутирующих дросселей используют дроссели с числом обмоток, равным числу фаз источника питания причем каждый выходной зажим преобразователя образует общая, точка всех обмоток дросселя, к котоЦрой О1Ш подключвш рвзво1мешйымв кршами и кояпы этвх обмоток подсоединены X вентило одной группы, в то время i пр ти псшожные силовые зажимы вентилей, зажимы которых соединены с одноймеяными концами обмоток дросселя, включены на различные линейные напряжения источника питания относительно аналогично ак ж ч0нных вентилей, подключенных к обмот кам других дросселей. Н& чертеже приведена принципиальная схе ма непосредственного преобразователя часто ты. Непосредственный преобразователь частоты содержит входные дроссели 1, число которых равно чясйу фаз источника питания, блок управляемых вентилей преобразователя 2(a,6)j коммутеруюшие дроссели 3(а,б Включенные меизй У вентилями 2 и конденсаторами 4 на выходе. Число конДевоаторов на выходе соответствует числу фйй йа выходе преобразовател В простейшем пёйучае преобразователь име ет однофазшлй выход, к которому подключается, как правило, активно- 5 инйуктивная нагрузка, которая может быть фазой двигателя С зажимами a.jt . При однофазном выходе, преобразователь содержит две группы управляемых вентилей 2а и 26, в одной из которых включены . вентили с номерами 7, 8, 9, а в другомс номерами 10, 11, 12. Число управляемы вентилей в группе равно числу фаз источника питания. Вентили группы 2а подключаются к обмо кам дросселя .За, а вентили группы 26 - к обмоткам дросселя 36, причем вентили 7, 8, 9, подключенные к одноименным зажимам обмоток 13-15 дросселя За, включены через входные дроссеяя 1 т линей ное напряжение, вевтшш 20-12 (группы 26), подключенные теавке на одноименные зажимы обмоток 16 -18 дросселя 36, подключеши аналогично первым, но на линейное наа1ви ние {7л t, Число фаа iiK входе быть любымтри, пять, самь и т.д. Иногда используется генератор с «вумя трекфазньтми обмотками, включенными в звезду и сдвинуты Ми на 30 градусов электрических. В этом случае при мостовой схеме преобразователя частота пульсаций выпрямленного напряжения соответствует 12-ти фазной схеме. Однако, независимо от числа фаз на входе преобразователя, число обмоток каждого коммутирующего дросселя 3 будет равно числу вентилей в группе, т. е. числу зажимов на входе преобразователя 01 . В обшей точке обмоток, являкщейся выходным зажимом преобразователя сходится ( m / 2 . ;) ± Л одноименньгх койцов обмоток каждого наименования (начало или конец), где А 0,5, если rtl - нечетное число и Л О , если гпчетное. При этом, независимо от числа па вентили, первые зажимы которых соединены одноимёнными концами обмоток одного дросселя, включены на различные линейньш напряжения источника питания, относительно аналогично включенных вентилей, поДключенных;к обмоткам других дросселей, Работа преобразователя происходит слеДУ1Ш1ИМ образом. Пусть в какой- о момент, когде вентиль 7. проводит ток от источника, а вентиль 11 к источнику, приходит сигнал о необходимости смены полярности и включаются вентили 10 и 8. В результауе этого конденсатор 4, заряженный к моменту комк1утации до напряжения, близкого к амплитудному напряжению источника питания, так что обкладка а его положительна, начинает разряжаться по двум параллельйым цепям. Первая цепь по обмотке 13 дросселя За, вентилям 7 и 10 и обмотке 16 дросселя 36 во встречном по вентилю 7 направлении. Вторая цепь по обмотке 14 дрос-i селя За, вентилям 8 и 11 и обмотке 17 дросселя 36, во встречном направлении для вентиля 11. Поскольку при любой коммутации при смене пол1фности полуволны выходного напряжения ток в одном из дросселей протекает по одноименным обмоткам, а в другом - по разноименным (в одчрм направлении), то один вз дросёёлёй ограничивает скорость нарастания л6мент коммутации, а второй т деликт ток поровну по двумч параллельным цепзЫ. За счет этого происходит одновременное спадание тока в ранее вклк ченных вентилях до нуля. Обратный ток вентилей при коммутации также выравнивается, поэтому полное запирание вентилей будет происходить практически одновремен о Ир,,, .,. ,. .. Б предложенном изобретении, благодари, более эффективному использованию запасаемой конденсатором энергии, возможно осуществление надежной коммутации тех «же токов нагрузки с помощью конденсаторов меньшей мощности. Поскольку в таких преобразователях коммутирующий конденсатор обладает существенной массой и размерами, которые соизмеримы с массой и размерами остальной части преобразователя, то сокращение емкости коммутирующего конденсатора и равномерное распределение тока при, коммутации гф ведет к снижению массы и размеров преоб разователя и повышению надежности его работы. Формула изобретения Непосредственный преобразователь частоты с искусственной коммутацией, содержащий анодные и катодные группы вентиле блок управления, дроссели, включенные на входе преобразователя, и конденсаторы на выходе, от; еленные от вентилей вспомогательными индуктивными элементами, о т ли чающийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов,, вспомогательные ивдуктивныа элементы выполне1Ы в виде дросселей с замкнутым магнитопро водом, с числом обмоток, равным числу фаз источника питания, каждый из выходных выводов преобразователя образован обшей точкой всех обмоток одного из дросселей, а другие выводы этих обмоток подсоединены к вентилям анодной и катодной групп соответственно, причем противоположные силовые электроды одной пары вентилей анодной группы, связанные с одноименными коннами обмоток одного дросселя, соединены с одной парой входных выводов преобразователя, а силовые электроды другой пары вентилей катод 1ой группы, связанны а аналогичным образом с одноименными выводами обмоток другого дросселя подсоединены к другой паре.входных выводов преобразователя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Патент ЧССР № 136331, кл. 21 d 12/03 Н 02т., 15.04.7О. 2. Состояние и перспективы развития производства и внедрения силовых полупроБодниковых вентилей и йреобразовательных устройств на их основе . ВНИИЭМ, 1966, 3. Авторское свидетельство СССР 44256О, Н 02 М 5/28, 19ТЛ.