Непосредственный преобразовательчАСТОТы C пРиНудиТЕльНОй КОММуТА-циЕй Советский патент 1981 года по МПК H02M5/27 

(54) НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ С ПРИНУДИТЕЛЬНОЙ КОММУТАЦИЕЙ

1

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к непосредственным преобразователям частоты и может быть использовано в частотно-управляемых электроприводах переменного тока, в частности в тяговых приводах электровозов переменного тока, питаемых от однофазной сети.

Известны преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока, состоящие из однофазного мостового выпрямителя, фильтра и п-фазного инвертора, которые позволяют получить на выходе преобразователя п-фазное напряжение, близкое к синусоидсшьному с заданным коэффициентом нелинейных искажений l.

Однако такие устройства обЛсщают завышенной установленной мсмцностью из-за двойного преобразования энергии, а также требуют дополнительной инверторно-выпрямительной установки для обеспечения свободного обмена энергией между нагрузкой и сетью.

Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемому являоотся непосредственные тиристор- ные преобразователи частоты с принудительной коммутацией, которые

обладают меньшей установленной мощностью по сравнению с указанными преобразователями, а также обеспечивают свободный обмен энергией между нагрузкой и сетью без установки дополнительного оборудования. Это устройство содержит коммутатор из 2п пар встречно-параллельно соединенных тиристоров, включенных между

o силовыми входными и п выходными вывод 1Ми преобразователя, и блок принудительной коммутации, связанный через вентильный мост со вход-г ными и через мост распределитель5ных тиристоров с выходньаяи силовыми выводгши преобразователя 2.

Однако этот преобразователь при питании от однофазной сети не обеспечивает приемлемого качества вы0ходного напряжения из-за наличия в нем пульсаций с частотой, равной удвоенной частоте сети. Это, в частности, ограничивает верхний предел выходной частоты.

5

Цель изобретения - улучшение качества выходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь снабжен дополнительным п-фазныгл тиристор0ным мостом, выводы переменного то-.

ка которого подключены к выходнйм выводам преобразователя, а выводы постоянного тока через введенный Т-образный LС-фильтр - к выводам постоянного тока упомянутого вентильного моста, причем дроссель этого LC-фильтра зашунтирован введенным диодом.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип его действия.

Устройство (фиг. 1) состоит из тиристорного коммутатора 1, неуправляемого вентильного моста 2 с фильтром 3, блока 4 принудительной коммутации и распределительного тиристорного моста 5, а также из Т-образного фильтра б, включенного на выходе моста 2, состоящего из дросселей 7 и 8 в последовательной цепи и конденсатора 9 в параллельной цепи Выхода фильтра б через тиристоры 1015 дополнительного моста подсоединены к нагрузке. Дроссели 7 и 8 шунтированы обратным диодом 16.

В отличие от известного устройства, в котором волна выходного напряжения формируется из отрезкой полуволн входного напряжения, в предлагаемом устройстве голна выходного напряжения (см. фиг. 2)состоит из чередующихся отрезкой полуволн входного напряжения сети и отрезков полуволн напряжения, образуемых при разряде конденсатора 9 через индуктивность дросселя 8 на нагрузку. При этом в те отрезки времени, когда мгновенные значения вторичного напряжения, определяемые работой тиристорного коммутатора, оказываются меньше некоторой заданной величины, определяемой требуемым качеством напряжения, нагрузка через тиристорны инвертор подключается к заряженному конденсатору LC-фильтра и питается от него, в результате этого вдвое увеличивается частота пульсаций и вдвое снижается их амплитуда.

Рассмотрим принцип формирования положительной полуволны напряжения для фазы а .

В начальный момент времени через мостовой выпрямитель 2 и дроссель 7 происходит заряд конденсатора 9 и при включении тиристора 17 катодной группы коммутатора 1 в нагрузку передается полуволна сетевого напряжения U.J . В некоторый момент времени t, определяемый заданным качеством выходного напряжения, включают тиристор 10, котор)Ый подключает нагрузку к заряженному конденсатору 9. При этом запирается ранее включенный тиристор 17 и на нагрузке формируется полуволна напряжения за счет разряда конденсатора 9 через дроссель 8. В момент t включают тиристор 18 и в нагрузку

опять передается напряжение сети до момента t т.д. Если момент окончания формирования полуволны выходного напряжения приходится на время работы тиристоров 10-15 (см. фиг.2, момент 4), то происходит принудительное запирание этого тиристора с помощью блока 4 принудительной KOMhiyтации по цепи: блок 4, распределительный тиристор моста 5, тиристор 10, диод 16, блок 4.,

Предлагаемое устройство позволяет вдвое повысить частоту пульсаций и вдвое снизить, их амплитуду, т.е. снизить мощность пульсаций в 8 раз. Величина максимального выпрямпен5 ного вторичного напряжения в предлагаемом устройстве почти на 25% выше. Удельная установленная мощность оборудования увеличивается незначительно, так как дополнительное

0 оборудование позволяет увеличить максимальную выходную мощность на 33%. Мощность потерь в двигателе от основной гармоники пульсаций уменьшается в 8 раз, поскольку она пропорциональна.квадрату амплитуды пульсаций и обратно пропорциональна частоте.

Формула изобретения

Q Непосредственный преобразователь частоты с принудительной коммутацией, содержащий тиристорный коммута- , тор из 2 п пар встречно-параллельно соединенных тиристоров, включенных

с между силовыми входными и п выходными выводами преобразователя, и блок принудительной коммутации, связанный через вентильный мост со входными и через мост распределительных тиристоров с выходными силовыми выводами преобразователя, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества выходного напряжения преобразователя, он снаб. жен дополнительным п-фазным тирис5 торным мостом, выводы переменного тока которого подключены к выходным выводам преобразователя, а выводы постоянного тока через введенный Т-образный LC-фильтр к выводам посQ тоянного тока упомянутого вентильного моста, причем дроссель этого 1С-фильтра зашунтирован введенным диодом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.ТОЛСТОЕ Ю.Г. Автономные инверторы, Сб. Преобразовательные устройства в электроэнергетике, Наука, 1964.f

2.Величко и др. Функциональная 0 схема управления узлом принудительной емкостной коммутации непосредственного преобразователя. Сб. Доклады юбилейной научно-технической конференции факультета автоматических систем, Томск, 1970.