Преобразователь частоты и числа фаз с неявным звеном постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК H02M5/27 H02K29/00 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ И ЧИСЛА ФАЗ С НЕЯВНЫМ ЗВЕНОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к преобразо нательной технике. Известны преобразователи однофазного напряжения в трехфазное напряжение, применяемые в частности для питания тяговых двигателей алектроподвижно го состава . Такие преобразователи (называемые также преобразователями, частоты и числа фаз с неявным звеном пос тоянного тока) содержат подключенные к выходным выводам две группы попарно соединенных анодами и катодами основных тиристоров, причем одноименные про тивоположные электроды тиристоров объе динены в. анодные и катодные токосбориые группы и подсоединены ко вторичным рбмоткам трансформаторов jlj и 2. Недостаток этих преобразователей в случае использования их для питания синхрошо.1х двигателей, выражается в том, что применяемая естественная коммутация вентилей при всех ее преимущес вах приводит к пош1жеиию коэфф1щиента МОЩНОСТИ двигателя из-за увеличенного угла погасания, который не удается уменьшить, менее 20 эл. градусов. Такой угол запаса не только снижает коэффициент использования двигателя, но и увеличивает расчетные напряжения на вентилях. / .. Цель изобретения - устранение этих недостатков, а именно повышение технико-экономических показателей за счет повышения использования двигателя. Поставленная цель достигается тем, что преобразователь снабжен коммутирующими конденсаторами и двумя грутшами попарно соединенных анодами и катодами дополнительных т1фисторов, причем противоположные электроды дополнительных Т1фисторов каждой группы Подключеньс к токосборным группам основных тиристоров, общие точки соединения анодов и катодов дополнительных тиристоров двух групп oebeAiraeHbi между собой, а коммуТ1фующие конденсаторы включены между выходлымн точками объединения анодов и катодов допогаштегсьных тиристоров, В одной из модификаций преобразователь отличается также тем, что упомянутые точки объединения анодов и катодо дополнительных Тиристоров объедине цы j.i общую точку. В другой модификации об1шалкн комму тирующих конденсаторов, подкдкпченньтё к /лыходным выводам, объед1шены в общу точку и подключень к нулевок выводу )ообразователя для подключения ее к пулевой точке электродвигателя. На-фиг. 1 изображен вариант преобраоователя с индивидуатьными коммутируювдими конденсаторами и индивидуал1,ньтми цепочками дополнительных ти ристоров на каждую фазу нагрузки; на ф11Г. 2 - схема преобразователи с индивидуальными коммутационными конденсаторами и общими цепочками дополнительных тиристоров; на фиг. 3 - схема преобразователя с общим коммутирующим конденсатором и цепочками дополлштельных тиристоров. Преобразователь питается от трансфо рматора с двумя вторичными обмотками и простым оглалвдвающим реактором, но таюке применим для тршюформатора с одной вторичной обмоткой и для сложного многообмоточного реактора, поскол ку в любом на известных преобразователей с неявным звеном постоянного тока имеется одинаковое число анодных и.катод}1ь1х токосборных групп основных тир торов, одинаковым образом соединеш:1ых с нагрузкой., . Изобретениеприменимо преоб разования трехфазного TOiia; при этом происходит простое увеличение числа допол)гательнЬ1х цепочек Т1фйсторов по числу основных токосборньг X групп (например, вместо двш адцати восемнаддать). Преобразователь частоты и числа фаз питается от трансформатора 1 с двумя BTopincifbiMji обмотками, к концам , которых подключен сглаживающий реактор 2 через электрические вентили 3-6 Основные управляемые, электр1- чес1ше вщтили-тиристоры 7-18 объединены в ч тыро токосборные группы 7-9, 10-12, 13-15 и 16-18 две из которых 7-9 и 10-12 имеют общие аноды и нааываются анодными токосборными группам а две другие 13-15 и 16-18 - общие катоды и называются катодными токосйорлыми грутшамя. Катоды Т1фисторов нодных токосборных групп 7-9, 10-12, опарно объединены между собой и соёинены также попарно объединенными. нодами тиристоров катодных токосборых групп 13-15и 16-18. К этим соеинительным щикам подсоединена нагруза 19, в данном случае трехфазный элекродвигатель переменного тока. Описанное соединение тиристоров и нагрузки является общим также и в других схемах с неявным звеном постоянного тока. Преобразователь снабжен дополнительными управляемыми электрическими вентилями-тиристорами 20-31, схема соединения которых меяоду собой и со входом преобразователя полностью повторяет схему соединения основных тиристоров 7-18. Общие точаси .двух катодов дополнительных тиристоров, входящих 6 анодные группы, например 20 и 23, соединены с общими точками двух анодов дополнительных тиристоров той же фазы, но входящих в катодные токосборные группы, то есть 26 и 29, Эти точки соединения связаны с нагрузкой через коммутирующие конденсаторы 32-34, число которых равно числу фаз нагрузки, в данном случае трем.. Искусственная коммутация осуществляется путем перехода тока выходящего, из работы основного тиристора во вспомогательную цепь, содержащую предварительно заряженный коммутирующий конденсатор фазы. Под дей- ствиом напряжения перезаряда конденсатора осуществляется коммутация тока в фазах нагрузки. Электромагнитные процессы в предлагаемом преобразователе . с неявным звеном постоянного тока совпадалЬт с процессами в известном преобразователе с йвнь1М,звеном постоянного тока.- инверторе тока с двухступенчатой искусственной коммутацией. Токовая нагрузка дополнительных тиристоров 2О-31 существенно нихсе токовой нагрузки основных Т1ф.исторов 7-18, поэтому вариajfr Преобразователя, изображенного на фиг. 1, используется преимущественно при наличии тиристоров, номинальный ток которых меньше номинального тока схзтИОВ11ЫХ силовых тиристоров При этом система управления преобразователем наиболее простая, поскольку алгоритм управления дополШггельными тиристорами 2О-31 пракTH4©cKJt совпадает с алгоритмом управле1шя основными тиристорами 7-18 (при некотором сдвиге во времени). Предположим, что проводят ток тиристоры 9 и 16 и ток протекает по двум нижним {фш. l) фааам нагрузки. Конден сатор 32 заряжен до напряжения с положительной полярностью на нижней обклад ке. Процесс перевода тока осуществляетс из тиристора.9 в тиристс 8, то есть из левой фазы нагрузки в верхнюю {фиг, В нeoбxoди fый момент времени определяемый системой управления, поступает короткий отпирающий импульс на дополнительный тиристор 22 и более длительный на основной тиристор 8. Для конденсатора 32 создается контур разря чбрез проводящий ток тиристор 9 и тиристор 22. Ток тиристора 9 переходит в цепь конденсатора 32 и к этому тиристору в обратном направлении прИ1шады вается напряжение конденсатора 32, которое и запирает тиристор. Ток, протекающий по нагрузке и через конденсатор 32, не йожет измениться, так как этому препятствует шщуктивность сгла:ншвающего реактора 2. Поэтому напрялсение на конденсаторе 32 спадает до Нуля и возра тает в другом направлений Далее начинается переход тока из одной фазы нагрузки в другую, и конденсатор продол ка ет дозаряжаться током выходящей из работы фазы. Дополнительный тиристор 22 запирается при спадашш этого Тока. В результате конденсатор 32 оказывается перезаряженным до напряжения обратной полярности по сравнению с напряжением. до начала описанной коммутации. После перемены направления питающег напряжения в работе участву от другие основные и допапНитальныё .ткристоры, например основной 12 и дополщ1тельный 25, а. полярность напряжения на коммути рующих конденсаторах не изменяется. Для уменьшения установления мощнос,ти однотипных вентилей преобразователя дополнительные тиристоры 2О-31 (фиг. 1 объед ше::ы в общие группь 20, 23, 26 и 29 (фиг. 2) Токов.ая нагрузка этих дополнительйых тиристоров в три раза. вьщ1е, чем дополнителькьгх тиристоров в преобразователе по схеме фиг. 1, поэтому при. вьшолнении всего преобразователя на тиристорах одного типа достигается уменьЩегше установленной мощности электрических вентилей. Импульсы управления на дополшггелыйые тиристбры в этом цреобразователе подаются в три раза чаще, чем в преобразователе по схеме фиг. i. Коммутирующие конденсаторы 32-34 работаю с частотой, равной выходной частоте. С целью повьшения использования коммутирующие конденсаторы в Щ)еобразователе по схеме фиг, 2 объединеды в единый коммутирующий конденсатор 32, подключенный к нулевой нагрузке 11 (фиг. З), В этом преобразователе достигается нанбольщая простота сил.овой схемы. Ток, выходящий из работы фазы, ивреводится в соответствующую всдомога тельную ueiib из дополнительного тгфистора и коммуаирующезпо конденсатора, откуда под действием напряжения конденсатора переводится во включаему ю фазу. Частота, перезаряда коммутирующего конденсатора 32 в три раза вьщ1в,. чей конденсаторов 32-34 в преобразователях по схемам фиг. 1 и 2. Фор мула изобретения 1. Преобразователь частоты Ичисла фаз с не явным звеном постоянного тока преимущественно для питания многофазнЬ1х двигателей, содержащий подключешлыв к выходным выводам две группы попарно соединенных анодами, и катодами основных тиристоров, Причем одноименные противоположные электроды тиристоров объединены в анодные тбКосборные хруп-. пы и подсоедтюнь ко вторич.ным обмоткам трансформатора., отличаю.щ и и с я тем, что, с целью улучше1шя техтжо-экономических показателей, он снабжен коммутирующ.ими конденсаторами и двумя группами соединенных . анодами и катодами дополнительных тиристоров, причем протшоположные электроды дополнительных тиристоров каждой группы подрслючены к токосборцым группам основных TlipncTO- ров, общне точки соединения анодов и катодов допол1штельных тгфисторов двух rpyim объединены между собой, а. коммутирующие когаденсаторы включены между выход1тсыми выводами преобразователя и общими точками объединеюся анодов . и катодов дополнительных тир.исторов, 2.Преобразователь ho п. 1, о т л н ч а ю щ и и с я тем, что, с целью упрощения упомянутые Точки объединения анодов и .катодов дополтгтелы&гх тиристоров соединены в точку. : 3.Преобразователь по пп. 1- и 2, о тли чающийся тем, что, с цедыо упрощения обкладки, ко.ммупфую- . щих конденсаторов, подключаемые к быходкым выводам, объедине1Ш в. общую очку и подключены к нулевому выводу

77487268

преобразователя для подключения ее к1. Электротехника, 197О, №12.

нулевой точке обмотюд электродвигателя.

Источники информации,2. Авторское cвидeтeлk гвo СССР

принятые во внимание при экспертизе N9 243053, кл. 21d 41, 1969.

I

.4AJkA

ЛАЛАлТ

29

3 А1

46 /7 4В

Фи12.

г.з