Преобразователь переменного напряжения в переменное Советский патент 1980 года по МПК H02M5/27 

I

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике, а именно к тиристорным преобразователям с промежу- . точным звеном повышенной частоты к непосредственным преобразователем частоты. Наиболее эффективно применение таких преобразователей для питания частотно управляемых элостродвигателей переменного тока..

Известен преобразователь регулируемоЛд выходной частоты, содержащий последовательно включенные трехфазный параллельный, инвертор тока повышенной частоты и непосредственный преобразователь частоты. Выходное напряжение параллельного инвер-,5 тора стабилизируется тиристорно дроссельным регулятором реактивной мощности, который может быть вьгаолнен в Ы1де Двух тяристорных мостов с включенными в цетгях переменного тока дросселями со jO средними точками обмоток. В качестве непосредственного преобразователя может быть испситьзована Известная его схема со входными Дросселями, обмотки которых

также вьшолнены со средними точками

W. т ..

Преобразователь, вьшолненный. на базе ;таких невзаимосвязаных между собой {устройств характеризуется увеличенным числом дросселе1а, что усложняет его и ухудшает массо-габаритные показатели.

Цель изобретения - упрощение и улучшение массо-габаритных показателей.

Поставленная цель достигается тем, что в пр1еоб1р азователё , со держащем последовательно соединенные выпрямитель, параллельный инвертор тока и непосредственный преобразователь частоты, причем входные силовые выводы последнего образованы средними точками обмоток его входных силовых дросселей, разноименные концы каждой из этих обмоток связаны с каждым из выходных выводов преобразователя через тиристоры соответственно в провод$пдем и в непроводящем паправлейнй, а к выходным выводам параллельного инвертора тока подключен тиристорно-дроссепьный регулятор реактивной мощности, вы3 .7526754

полненныйв виде двух встречно-параллель-ничения скорости нарастания TOKatSi/cSt

но включенных тиристорных мостов, входные при коммутации тиристоров (d /cHt мосиловые выхоцы которых образованы .средними точками обмоток дросселей, включенных между разноименно силовыми электро дами пар тиристоров этих мостов, разноименные силовые электроды пар тиристоров одного из упомянутых мостов подключены к разноименным концам входных: дросселей непосредственного преобразова- теля частоты, а обмотки всех цросселей вьшолнены на общем гяагнитопроводе. На чертеже представлена схема преобр зователя переменного напряжения в переменное. Преобразователь содержит управляемый выпрямитель 1, параллельный инвертор 2 тока, непосредственный преобразователь 3 и тиристорно-дроссельный регулятор 4 реактивной мощности с обмотками , вьшолненными на общем магнитопроводе 1 Преобразователь работает следующим образом. Работу схемы рассмотрим для случая трехфазного выходного напряжения преоб- разователя и реализации регулятора реакт ной мощности на основе двух вьшрямитель ных схем. На выходе параллельного инвер тора 2 образуется трехфазная систша синусоидальных напряжений повышенной стабильной частоты, например 40О Гц. Выходное напряжение инвертора- 2 стабил зируется тиристорно-дроссельным регулято ром реактивной мощности. Стаби шзирован ное напряжение инвертора 2 преобразуетс в регулируемое по величине и частоте напряжение посредством непосредственного преобразователя частоты (НПЧ) 3. Трехфазное выходное напряжение образуется шоклическим переключением выпрямительных групп в каждой фазе НПЧ (на чертеже зафиксирован интервал работы НПЧ, когда включаемые группы тиристоров зачернены). Для обеспечения надежного функционирования преобразователя на основе параллельного инвертора тока и НПЧ, в составе преобразователя, кроме тиристорного и кондшсаторного оборудования, должен быть значительный объем дроссельного оборудования, включающий сглаживающий дроссель на входе инвертора тока, дрооелн в регуляторе реактивной мощности, дроссели между вьшрямительнмми группами в каждой фазе НПЧ для ограничения величины тока при одновременном включении групп, дроссели на выходе НПЧ для огражет превышать допустимые значения иэ-за низкого выходного сопротивления параллельного инвертора, вследствие подключения коммутирующих конденсаторов параллельно нагрузке). В предлагаемом преобразователе функции регулирующих и ограничительных дросселей. совмещены в одном дросселе, обмотки 510 которого выполнены на общем магннтопроводе 11, что позволяет существенно уменьшить установленную мощность дроссельного оборудования и, соответственнр массу и габариты преобразователя в це- лом. Основное функциональное назначение дросселя - обеспечение в составе регулятора реактивной мощности баланса реактивных мощностей в параллельном инверторе 2. Дополнительно дроссель вьшолняет функции ограничения между взаимнообратными Бьшрямительными группами в НПЧ и ограничения CJi/oJt при коммутации тиристоров одной выпрямительной группы в НПЧ. Дроссель содержит шесть- обмоток с отпайками от средних точек, которые подключаются к выводам переменного тока инвертора 2. Через каждую обмотку дросселя при таком включении протекают однонаправленные импульсы постоянного тока, величины которых (соответственно величина реактивной мощности) рет-улируется длительностью открывания тиристоров. Реактивная , потребляемая регулятором, с целью обеспечения стабильности выходного напряжения инвертора 2 автоматически регулируется углами открывания тиристоров в мостовых скемак в функции нагруэки и величины входного напряжения. Три обмотки дросселя 11, подключенные началами к катодам одной тиристорной схемы монтируются на одном стержне магнитопровода, а три Д1угие его обмотки монтируются на другом стержне магнитопровода. При этом цолучается, что в состав каждого тиристорного моста регулятора реактивной мощности входят полуобмотки дросселя, 4эазмсщаемые на двух сзтержнях магнитст провода, и поэтому, в пределах требуемой величины индуктивности одной обмотки, распределение индуктивностей полуобмотеис можно выбирать произвольно. Например, можно рассчитывать индуктив1Юсть полуобмотск, подключаемых началами к анодам тиристорного моста, исходя из условий ограничения амплитуды аварийных токов (до срабатывания зашиты в щюобразователе) при одновременном включении тиристоров выпрямительн.х группах одной фазы НПЧ, Для обеспечения этого анодные и катодные группы тиристоров в НПЧ подключают к началам к концам трех обмоток дросселя 11, как показано на чертеж При одновременном включении тиристоров в разных вьтрямительных группах одной фазы НПЧ магнитные потоки в двух полуобмотках дросселя 11 направлены согласно и поэтому общее индуктивное сопротивление в контуре КЗ составляет )13Lf (i/iOBM частота инвертора 2, В момент коммутации тиристоров в одной выпрямительной группе НПЧ магнитные потоки в полуобмотках, включенных в коммутируемые фазы, направлены встречн и скорость нарастания тока в тиристоре вс1 упающем в работу, ограничивается толь ко индуктивностью рассеяния дросселя 11. Индуктивность рассеяния дросселя является величиной конечной и достаточной для огра ничения dli/of-t при включении тиристора Таким образом, использование дросселя в регуляторе реактивной мощности параллельного инвертора тока для одновременного обеспечения надежного функционирования и зашиты НПЧ не увеличивает его установленной мощности. При увеличении индуктивности дросселей в цепи питания обеспечивается перевод НПЧ в режим источника тока, что 3 может быть эффестивным в ряде случаев применения предлагаемого преобразователя частоты (например, для питания синхронного двигателя). В этом режиме можно использовать в регуляторе реактивной мощ-: 4 ности инвертора 2 только один короткозам- кнутый тиристорныймост с тремя дросселями в цепи переменного тока, что позволяет обеспечить дальнейшее уменьшение массы и габаритов предлагаемого преобра1зователя. Формула изобретения Преобразователь переменного напряжения в переменное, содержащий последовательно соединенные выпрямитель, параллельный г инвертор тока и непосредственный преобразователь частоты, причем входные силовые выводы последнего образованы средними точками обмоток его входных дросселей, разноименные концы каждой из этих обмоток Связаны с каждым из выходных выводов преобразователя через тиристоры соответсгвеэзно в проводящем и в непроводящем направлении, а к вьгходным выводам параллельного инвертора тока подключен тириоторно-дроссельный регулятор реактивной мощности, вьшолненный в виде двух встречно-параллельно включенных тиристор ных f мостов, входные силовые выводы которых образованы средними точками обмоток дросселей, включиных между разноименными силовыми электродами пар тиристоров этих мостов, отличающийся тем, что, с целью упрощения и улучшения массо-габаритных показателей, разноименные силовые электроды пар тиристоров одного из упомянутых мостов подключены к разноименным концам входных дросселей непосредственного преобразователя частоты, а обмот ки всех дросселей выполнены на общем магнитотгооводе. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Устройства преобразовательной техники. Сборник, вып. 1, К., ИЭД АН УССР, 1969, с. 78-85. 2.Авторское свидетельство СССР №442560, кя. Н02М 5/28, 1974. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке №2145356/24-07, 1975.

Ц Гг

.

, , I 1/-У-0t / I

it i ,

iLiiMrrrrr r