Преобразовательное устройство — SU 714596 (original) (raw)
ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 1) Дополнительное к авт, саид-в,06,76 (21) 23665 22) Заявл 0 присоединением заявки лЪ Веуаа емнтет 3) Приоритет М05,02.80. Бюллетень Рйковаиия описания 10,02,8 ен деяем н втер Опубликова ата опубл 2) Авторизобретенг В. С. ВысочаЗаявител 54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО П сло комму этоь пре ким ном удваивается,Недостатком этого ПУ является то,что с увеличением числа вентилей и чис-3ла коммутаций подавление высших гарМ монических идет в нем недостаточноэффективно - до нуля снижается лишьодна из высших гармонических.Целью изобретения является болееэффективное подавление высших гармонических в кривой выходного напражения И 1 ИЛИ регулирования его велиэлектпенсиронерем м, что групподвумя или несотводами ис еля напряжеока. ы примерыного ПУ; на тенциальные йных напряж . 5 - узел 1 обретение относится к силовой разовательной технике - статичес реобразователям частоты со зве-. остоянного тока, предназначенным итания различных потребителей рической энергии, а также для ковопия реактивной мощности сет енного тока,По основному авт, св,650182 известно преобразовательное устройство ( ПУ) дпя питания электрических машин переменного тока, выполненное на основе инверторов напряжения, в котором индиви-. дуальные коммутирующие вентили иСпользу, ются и как вентюги реактивного тока, Для этого они соединены в анодную и катодную группы и включены между внешними выводами ПУ и групповыми коммутирующими вентилями, Для улучшения формы кривой выходного напряжения общие точки этих групп вентилей вспомогательными вентилями дополнительно подключены к отводу от средней точки источника питании . чины.Эта цель достигается вые вентили соединены с колькими промежуточным точника питания при дели ния в звене постоянногоНа фиг. 1, 2 приведен выполнения схем трехфаз фиг, 3, 4 - приведены по диаграммы и кривые лине ний на выходе ПУ, на фиг фиг, 3.4596 2 о 25 35 45 40 5 О 55 3 71Схема содержит 1-6 - основные вентили, 7-12 - групповые коммутирующие вентили 13, 14 - "обратные" диодь 15-20 - индивидуальные коммутирующие вентили; 21-22 - источникикоммутирующего напряжения (конденсаторы); 23-26, 27, 28 - вспомогательныевентили; 29-30 - вспомогательныедроссели, 31 - источник питания (прииспользовании ПУ в качестве компенсатора реактивной мощности может бытьвключен дроссель или конденсатор);32 - нагрузку, 3 3-35 - потенциальныедиаграммы внешних выводов ПУ по отношению к средней точке ИП; 36- кривыелинейного напряжения, В качестве источников коммутирующего напряжения ( ИКН)могут быть использованы колебательныецепи, конденсаторы или какие-либо другие устройства, способные подавать знакопеременное напряжение к точкам 37-38,37-39, В качестве основных вентилей игрупповых коммутирующих вентилей могутбыть применены полностью управляемыевентили, например транзисторы, В этомслучае конденсаторы 21 и 22 не нужны.Пусть нагрузка симметричная с отстающимСОс, = 0,8 и в системе установился стационарный периодический процесс,Пусть в качестве ИКН используются конденсаторы 21, 22 и к исходному моменту 1 о (фиг. 2) ток проводят вентили 1,2, 20, 24 и конденсатор 21 заряжентак что положительна его прамя обкладка, В моментикаподаются оптирающиеимпульсы на вентили 7, 15, 9, Вентиль1 запирается,Для стабилизации времени перезарядки конденсатора независимо от величины нагрузки онновременно или с небольшим запаздыванием по отношению кимпульсу вентиля 15 подается отпирающий импульс на противофазный ему вентиль 18. Благодаря этому помимо токанагрузки конденсатор перезаряжается током колебательного контура 21-9-29-15-18-30-14-7-21, Конденсагор может быть перезаряжен до напряженияопределяемого. потенциалом точки 40,точки 41 или до напряжения ИП. Выбортого или иного уровня напряжения перезаряда оппеделяется конкретными условиями,Для простоты будем считать, что при каждой коммутации целесообразно перезаряжатьдо полного напряжения ИП при минимальном времени перезаряда. При этих условиях время перезарядг наперед известцо, В момент окоцчация церезаряда конденсатора 1, подается отпираю"2ший импульс ца вентиль 10. Вентиль 24сразу же запирается, а его ток с этогомомента протекает по цепи 10-9-15.Спустя время восстановления вецтильцойпрочности вентиля 24 в момент 1 оз попается отпирающий импульс ца вентиль23, Вентиль 9 запирается, Конденсатор22 перезаряжается по цепи 11-22-9-29-15-18-30-10. Положительной становится его правая обкладка. Напряжениена конденсаторе становится равно напряжению ИП. Вентиль 12 запирается, адиод 14 отпирается, С этого моментаток фазы 43 попадает в фазу 42 по цепи 20-30-14-23-15 и может быть подан дежурный отпирающий импульс навентиль 3, Он начнет проводить ток смомента, когда ток предыдущей полуволны фазы 43 спадет до нуля. До момен та Сток проводят вентили 2, 3, 23,, 15, В момент 1 подается отпирающийимпульс на вентили 15, 9, 11, и вентиль 23 запирается. После перезарядаконденсатора 22 (теперь положительналевая обкладка) в момент Фподаетсяотпирающий импульс на вентиль 25 ион начинает пооводить ток фазы 42.Теперь ток проводят вентили 2, 3, 15,25. В момент 1 отпирают вентили 8,10, 16, 19, и вентиль 2 запирается.Конденсатор перезаряжается и положительной становится его правая обкладка, Кмоменту окончания перезаряда т. 2 подается отйирающий импульс на вентиль 9, ипоскольку потенциал точки 41 ниже по.тенциала точки 37, вентиль 25 запирается. Ток фазы 42 замыкается по цепи16-10-9-29-15, а фазы 44 - частичнопо цепи 16-30-10-9-29-17, а частично по цепи 16-30-14-3, Спустя времявосстановления вецтильной прочностивентиля 25 в момент 1подается отпирающий импульс на вентиль 26. Вентиль10 запирается по пепи 10-26, Конденсатор 22 переэаряжается по цепи 9-29-19-16-30-14-11, Сном положительнойстановится его левая обкладка, Ток фазы 42 протекает навстречу ИП по цепи16-30-14-13 29-15, На вентиль подается отпирающий импульс, и оц начинаетработать в дежурном режиме, Дальнейшая работа ПУ идет аналогично,Конденсаторы 21 и 22, как и конденсаторы йрототипа работают с трехкрат-ной частотой, Схема может работать и содним конденсатором, цо в этом случаеего частота должна быть увеличена,5 7145При наличии у ИП оттвода от средней точки" " испо коммутирующих вентилей может быть уменьшено путем исключения иэ схемы Вентилей 7, 8, 11, 12 и подключения точек 38 и 39 к точке 45 (фиг, 2) на пряжение перезаряда конденсаторов при этом снизится, Для его увеличения до прежней или большей величины целесообразно диоды 13, 14 заменить на тиристоры, поскольку напряжение церезаряча конденсатора должно быть больше половины напряжения ИП. Одновременно правая обкладка одного из конденсаторов 21 и 22 должна быть отключена от точки 37 и отдельными вентилями подключе иа к общим точкам вентилей 15-20. Такое подключение конденсаторов к отводу ИП позволяет уменьшить число тиристоров в схеме на два, Если напряжение симметричных отводов точек 40 н 41 2 ф ( ВВ -а) в брано та , Ццо ) ц 0,465, где Е - напряжение ИП, то в кривой напряжения отсутствуют ближайшие пятая и седьмая гармоники. Относи-тельное содержание последующих гармо 25 ник (11-й, 13-й, 17-Й, 19-й, 23-й) обратно пропорционально их номеруаЕще большее приближение формы кривой выходного напряжения к синусоиддльЗо ной может быть получено при увеличении числа отводов ИП ийй делителя на пряжения на его выходе, Например, схе ма фиг. 2 при трех отводах и без уведичения числа вентилей (по сравнению с фиг, 1) позволяет помимо 5-И и 7-Й снизить более, чем в 10 раэ еще 18-ю и 19-ю гармоники. Содержание 11-й и 13-й гармоник при этом почти не меняется, число коммутаций за период также сохранено (12).46 Пустьф как и в предыдущем сдучае, 21 и 22 конденсаторы и характер нагла= ки тот же. Пусть в рассматриваемый момент времени ток проводят вентили 1 е 2 ф 28 в 20 и плюсовой заряд на правых обкладках обоих конденсаторов. В момент 1 о (фиг, 4) подаются отпираи. щие импульсы на вентили 7, 15, 9, 10 (последний целесообразно включать с небольшой задержкой). Вентиль 1 сразу же запирается, а конденсатор 21 перезаряжается током. фазы 42 нагрузки, При снижении потенциала точки 37 до величины Т Е/2 вентиль 28 запи- рается, а ток фазы 43 с этого момен-. та замыкается по цепи вентилей 20, 10, 915. Перезаряд конденсаторов заканчивается при напряжении на нем,равном напряжению ИП. К этому моменту подается отпирающий импульс на вентиль 23, я он начинает проводить токфазы 42, В момент4, подается отпирающий импульс на вентиль 11 и вентили10 и 23 запираются. Ток фазы 43,протекающий под действием энергии еемагнитного поля, замыкаетй через диод 14 и цепь 22, С этого момента может быть подан отпирающий импульс навентиль 3, который начнет проводить токсразу же, как ток предыдущей полуволны фазы 43 спадает до нуля. Конденсатор 22 перезаряжается,и как только его.напряжение становится равным напряжению ИП запирается вентиль 9. На вентиль27 подается отпирающий импульс, и вентиль начинает проводить ток фазы 42,Теперь положительны левые обкладкиобоих конденсаторов. Ток проводят вентили 21 31 159 27В момент 1подачей отпирающихимпульсов отпираются вентили 8, 16,9, 10, Вентиль 2 сразу же запирается.Конденсатор 21 перезаряжается токомфазы 44 и как только потенциал точки37 повысится до величины, превышающей Е/2 запирается вентиль 27. Токфазы 42 замыкается по цепи фазы 44и вентилей 16, 10, 9, 15. Дальнейшаяработа ПУ происходит аналогично,При рассмотренном алгоритме управления интервалы времени включения вентилей 23 и 24, как и вентилей 25 и 26 совпадают, В эти же отрезки времени включены вентйльные цепочки 9, 10, поэтому в данном случае наличие вентилей 24 и 25 не обязательно и они могут быть исключены. В этом случае число вентилеи в обоих вариантах ПУ одинаково и превышает число вентилей прототипа всего на два вентиля. Если в прототипе для подавления до нуля одной только 5-й гармоники пришлось ввести в схему четыре дополнительных вентиля, то в данном ПУ, введя шесть дополнительных вентилей, удалось снМ- зить почти до нуля одновременно еще 7-к, 17-ю и 19-ю гармоники. Благодаря тому что в предложенных ПУ коммутирующие конденсаторы за один переэарядфзапирают и основной и вспомогательный вентили, удалось при существенно лучшей по сравнению с прототипом форме кривой напряжения сохранить те же 12 коммутаций за период, Следовательно7145 Юисцо 7 п зовлни Оборудодация здесь более ВЫСОКОЕПрц изменении продолжительности времени включения основных и вспомогательных вецитлей можно регулировать вепи 5 чину испектр кривой выходного напряжения, чем в определенной мере можно стабилизировать величину напряжения при асимметрии нагрузки, В этом случае нужны все вспомогательные вентили ука занные ня фиГе 1, 2 еПри нагрузке с СоьТ 0.87 для схемы фиг. 1 иойР 0,71 для схемы фиг. 2 и при отсутствии требования по рекуперации энергии нагрузки в сеть15 постоянного тока с сохранением знака ее напряжения диоды 13 и 14 могут быть исключены. При низком или меняюшемся)6 Янапряжении ИП коммутцрук 1 шие конденсаторы целесообразно еодзаряжать От Отдельного или использовать для этой же цели реактивный ток нагрузки,формула изобретения Преобразовательное устройство по авт, св. Ио 650182, о т л и ч а ю - ш е е с ятем, что, с целью более эффективного подавления высших гармонических в кривой выходного напряжения И/ИЛИ регулирования его величины, оно снабжено дополнительными групповыми вентилями, соединенными с выводами для подключения промежуточных отводов в зоне постоянного тока,.Редактор Ю. Ч оставитель Г, В ехред Н. Ковал ано Зака дписн тийя набд, 4-5 с филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 09/57 Тираж 783ЦНИИПИ Государственного компо делам изобретений я от113035, Москва, Ж, Рауш чицева Корректор Ю Макаре