Непосредственный преобразователь частоты с искуственной коммутацией Советский патент 1979 года по МПК H02M5/27 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении непосредственных преобразователей для нужд централизованного питания или для частотно-управляемого электропривода в тех случаях, когда требуется повышенное качество выходного напряжения, особенно при выходных частотах, близких к частоте напряжения питающей сети. Известны непосредственные преобразователи частоты с искусственной коммутацией тиристоров Наиболее близким по технической сущности к предложенному является преобразователь, содержащий многофазный трансформатор со вторичной обмоткой в каждой фазе причем начала их соединены с каждым из выходных выводов преобразователя через встречно-параллельно включенные тиристоры, а также блок принудительной коммутации тиристоров В предложенном преобразователе каждый выходной вывод соединен с каждым из концов упомянутых вторичных обмоток многофазного трансформатора и с каждым из остальных выходных выводов преобразователя через встречно-параллельно включенные тиристоры. Это позволяет существенно улучшить качество выходного напряжения. На фиг. 1 представлена принципиальная схема предложенного преобразователя; на фиг. 2 показаны кривые напряжений, обеспечиваемых преобразователем, из потенциалов которых может быть сформировано выходное напряжение требуемой частоты. Преобразователь содержит трехфазный (в общем случае многофазный) трансформатор со вторичными обмотками 1, 2, 3 в каждой фазе, подключенными со входным выводом преобразователя 4-9. Шестипроводная трехфазная нагрузка 10-12 подключена к выходным выводам 13-18 преобразователя. Силовая часть преобразователя образована совокупностью тиристоров в виде матрицы 19 (фиг. 1). Блок принудительной коммутации содержат мосты распределительных тиристоров 20 и разделительных диодов 21, а также источники 22 запирающего напряжения и полностью управляемые ключевые элементы 23. Предложенный преобразователь частоты позволяет изменять во время его работы не только схему соединения фаз нагрузки, но и схему соединения входных фаз, и обеспечивает использование всех возможных потенциальных уровней и их комбинаций по схеме и по полярности, которые имеются в схеме. Изменением схемы соединения фаз питающей сети осуществляют распределение входных потенциалов в различных комбинациях на различным образом соединенных фазах нагрузки. За счет этого обеспечивается преобразование с увеличенным приближением выходного напряжения к синусоиде, что позволяет уменьшить потери электроэнергии в источнике и потребителе, а также дает новый качественный эффект - возможность работы в широком диапазоне изменения выходного напряжения (О-2 максимальных значения входного фазного напряжения) и частоты преобразователя. Матрицы тиристоров обеспечивают подключение каждого выходного вывода преобразователя не только к каждому входно.му выводу, но и через эти выводы к любой комбинации совместных соединений входных фаз и фаз потребителя. Схемы соединения фаз питающей сети и фаз потребителя выбирают системой управления. Они изменяются в процессе работы преобразователя для осуществления наибольшего приближения выходного напряжения преобразователя к синусоидальной форме путем создания и подключения входных потенциалов, наиболее близких к задающему. На фиг. 2 показан набор кривых входного напряжения преобразователн(24, 25, 26 - кривые входных фазных напряжений преобразователя 27, 28, 29 - линейные входные напряжения 30, 31, 32 - кривые, которые можно получить, комбинируя соединения входных фаз преобразователя). Предложенный преобразователь обладает большими возможностями создания потенциалов, подключаемых к фазам потребителя. В предложенном преобразователе можно получить, кроме фазных (кривые 24, 25, 26) и линейных (кривые 27, 28, 29) напряжений, напряжение с удвоенной амг1литудой по отнощению к максимальному значению входного фазного напряжения (кривые 30, 31, 32). Последние кривые получены суммированием или вычитанием в любой момент времени синусоидальных напряжений всех трех входных фаз. Для образования максимального положительного потенциала (2,ОШх,ср.) кривой 30 (MOMeHt времени 14), суммируют значения положительных потенциалов входных фаз 24 и 25 и из них вычитают отрицательное значение потенциала фазы 26. Создание потенциала 30 (фиг. 2) на фазе нагрузки 10-(фиг. 1) для обеспечения протекания тока от вывода 13 к выводу 14 осуществляется по контуру: тиристор 14-8, фаза 3, тиристор 9-7, фаза 2, тиристор 6-5, фаза t, тиристор 4-13, фаза нагрузки 10 (первая цифра обозначении тиристора относится к его аноду, вторая - к катоду, причем цифровые обозначения соответствуют соединяемым входным и выходным выводам). При противоположном направлении протекания тока, от вывода 14 к выводу 13, создается контур: (13-4) -1--(5-6)-2)7-9)-3- (8-14) -10-13. Комбинации трех входных фазных напряжений дают восемь различных значений напряжений: +2 + 3, 1 - -2 + 3, -1 +2 + 3, -1-2-3, -1-2 + 3, 1 + + 2-3, -1+2-3, 1-2-3. Кривые 30-32, 33-35 и нулевой потенциал 36 на (фиг. 2) отражают все эти восемь комбинаций потенциалов трех фаз входного напряжения. Причем нулевой потенциал 36 образуется при следующем суммировании входных фазных напряжений: 1+2 + 3, или -1-2-3. Таким образом, предложенный преобразователь позволяет получить набор из щести дополнительных потенциальных значений, а вместе с ранее используемыми фазнь ми и линейными потенциалами обеих полярностей и нулевым потенциалом - всего девятнадцать потенциальных значений. В известных устройствах таких значений входных потенциалов тринадцать. Изменением схемы соединения фаз нагрузки с тринадцати потенциалов можно получить щестьдесят одно значение используемых потенциалов, образующих выходное напряжение. Увеличение исходных значений потенциалов (с 13 до 19) позволяет создавать соответственно еще больщее число используемых потенциалов для приближения кривой выходного напряжения к синусоидальной форме. Таким образом в предложенном преобразователе можно реализовать все желаемые соединения входных фаз потребителя для осуществления рационального преобразования частоты. Формула изобретения Непосредственный преобразователь частоты с искусственной коммутацией тиристоров, содержащий многофазный трансформатор со вторичной обмоткой в каждой фазе, причем начала их соединены с каждым из выходных выводов через встречно-параллельно включенные тиристоры, а также блок принудительной коммутации тиристоров, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества выходного напряжения, каждый выходной вывод преобразователя соединен с каждым из концов упомянутых вторичных обмоток многофазного трансформатора и с каждым из остальных выходных выводов преобразователя через встречно-параллельно включенные тиристоры.

иw

-ч/ . .}1

I f-l I I аО. , / f,f,

/ V