SU771822A1

SU771822A1 - Frequency converter with direct coupling and artificial switching

Info

Publication number: SU771822A1
Application number: SU782659892A
Authority: SU
Inventors: Всеволод Савельевич Федий; Алексей Васильевич Попов; Александр Валентинович Козлов
Original assignee: Институт Электродинамики Ан Украинской Сср
Priority date: 1978-08-28
Filing date: 1978-08-28
Publication date: 1980-10-15

Description

1one

Изобретение относитс к электротехнике, в частности, к устройствам регулировани и стабилизации напр жени и частоты при помощи преобразователей частоты (ПЧ) с непосредственной св зью и искусственной коммутацией .The invention relates to electrical engineering, in particular, to devices for regulating and stabilizing voltage and frequency using frequency converters (FCs) with direct connection and artificial switching.

Известен тиристорный преобразователь частоты, выполненный по нулевой схеме на силовых тиристорах и содержащий два запирающих блока, каждый из которых состоит из коммутирующего конденсатора, зар дных тиристора, сопротивлени и источника посто нного напр жени , при этом запирающие блоки подключены к входным фазам преобразовател через диоды, а к выходным фазам - через дополнительные тиристоры 1 .A thyristor frequency converter is known, made according to the zero circuit on power thyristors and containing two locking blocks, each of which consists of a switching capacitor, thyristor charge, resistance and a constant voltage source, while the locking blocks are connected to the input phases of the converter through diodes, and to the output phases through additional thyristors 1.

Недостатком данного ПЧ вл етс сложность узла искусственной коммутации, содержащего восемь коммутирующих тиристоров и два зар дных источника посто нного напр жени . Кроме того, вследствие холостого перезар да коммутирующих конденсаторов от вспомогательных зар дных источников посто нного напр жени , сужаетс частотный диапазон ПЧ.The disadvantage of this IF is the complexity of the artificial switching node containing eight switching thyristors and two charging sources of constant voltage. In addition, due to the idle recharging of switching capacitors from auxiliary charging sources of constant voltage, the frequency range of the frequency converter is narrowed.

Сравнительно проста схема узла коммутации описана в 2. Однако он выполнен применительно к однофазному регул тору переменного тока и использование его в таком виде в ПЧ невозможно.A relatively simple circuit of the switching node is described in 2. However, it is made for a single-phase AC controller and cannot be used in this form in the frequency converter.

Наиболее близким по своей технической сущности к изобретению вл етс ПЧ, описанный в 3. Он выполнен по нулевой схеме , что в принципе предполагает возможность подключени нулевой точки нагрузки 10 к «нулю питающей сети. Такой преобразователь содержит нулевой входной вывод, многофазные тиристорные мосты по числу фаз выходного напр жени , анодную и катодную группы распределительных вентилей с точками объединени анодов и катодов со15 ответственно, а также однофазный мост коммутирующих тиристоров, к каждому из выводов переменного тока которого подключена одна, из обкладок одного из двух коммутирующих конденсаторов, причем аноды катодной группы и катоды анодной группы рас20 пределительных вентилей, совместно с точками объединени анодов и точками объединени катодов многофазных тиристорных мостов соответственно, св заны с выходными выводами преобразовател через полуобмотки дросселей. Большое количество коммутирующих тиристоров (двенадцать) и наличие в узле искусственной коммутации трехфазного диодного моста (а также конденсатора фильтра) вл ютс недостатками указанного ПЧ. Вследствие того, что в контур перезар да входит питающа сеть, в схеме неизбежно накопление энергии на коммутирующих конденсаторах и данна схема без применени специальных цепей сброса неработоспособна . Целью изобретени вл етс упрощение схемы ПЧ за счет уменьщени количества коммутирующих тиристоров в узле искусственной коммутации. Поставленна цель достигаетс тем, что в преобразователе частоты с непосредственной св зью и искусственной коммутацией другие обкладки коммутирующих конденсаторов подключены к нулевому входному выводу , а выводы посто нного тока однофазного моста коммутирующих тиристоров подключены к соответствующим точкам объединени анодов и катодов двух групп распределительных вентилей. На фиг. 1 приведена схема описываемого преобразовател частоты с непосредственной св зью и искусственной коммутацией, выполненного по нулевой схеме; на фиг. 2 - диаграммы импульсов управлени силовыми и коммутирующими тиристорами преобразовател ; на фиг. 3 - то же, что и на фиг.2, но дл случа , когда напр жение на нагрузке регулируетс широтно-импульсным способом . ПЧ построен по нулевой схеме на силовых тиристорах 1 -18, выходные выводы мостов через полуобмотки дросселей 19, 20, 21 подключены к нагрузке преобразовател 22, 23,24. Узел коммутации преобразовател содержит анодную и катодную группы распределительных вентилей (диодов) 25-30, подключенных к йротивоположным выходным выводам мостов, два коммутирующих конденсатора 31, 32, однофазный мост коммутирующих тиристоров 33-36, входные выводы которого соединены с одними обкладками коммутирующих конденсаторов 31, 32, другие обкладки этих конденсаторов подключены к нулевому проводу питающей сети, а выходные выводы моста 33-36 св заны с соответствующей анодной и катодной группами распределительных вентилей 25-30. В случае трехпроводной сети узел коммутации присоедин етс к одному из линейных проводов, например, фазе А. Преобразователь работает следующим об разом (фиг. 1.) Пусть в провод щем состо нии наход тс тиристоры 1, 10, 16, напр жение на конденсаторах имеет пол рность, указанную без скобок, а нагрузка имеет активно-индуктивный характер. Включение следующих силовых тиристоров, например 2, 11, 17, может быть осуществлено лищь после гащени ранее открытых тиристоров. Дл этого импульсы управлени подают на коммутирующие тиристоры 33-36 (см. фиг. 2) и напр жение конденсаторов 31, 32 обратной пол рности прикладываетс к тиристорам 1, 10, 16 через распределительные вентили 25-30 и индуктивность питающей сети (например обмотку трансформатора). Несмотр на то, что импульсы управлени подают на все коммутирующие тиристоры, в провод щем состо нии будут находитьс только два тиристора 33 и 36, на которых в данный момент действует положительное анодное напр жение . Процесс колебательного перезар да коммутирующих конденсаторов происходит, мину сеть и цепи нагрузки: конденсатор 32 - тиристор 36 - диоды 26, 28, 30 - дроссели 19, 20, 21 - диоды 25, 27, 29 - тиристор 33 - конденсатор 31. В конце перезар да конденсаторы приобретают пол рность, показанную на фиг. 1 в скобках. Данна пол рность используетс в последующих циклах дл гащени очередных силовых тиристоров , вступающих в работу (с.м. фиг. 2). В случае, если осуществл етс широтноимпульсное регулирование напр жени на нагрузке (см. фиг. 3), на врем паузы включают силовые тиристоры, подключенные к одному линейному проводу сети, например 1(4), 8(11), 15(18). Такой способ регулировани известен и потому не требует более детального описани . Выключение упом нутых тиристоров осуществл ют аналогично описанному выще, за счет отпирани тиристоров 33-36 (см. фиг. 3). Далее подобные циклы повтор ютс и переключение тиристоров преобразовател производитс согласно диаграмме на фиг. 3. Начальный зар д коммутирующих конденсаторов производитс за счет поочередного включени одной группы силовых тиристоров , например 1, 2, 3, и коммутирующего тиристора 34, а затем 4, 5, 6 и .35. Поскольку процесс колебательного перезар да коммутирующих конденсаторов происходит , мину сеть, в данной схеме отсутствует накопление энергии на коммутирующих конденсаторах, а значит, не требуетс применение специальных средств дл ограничени величины напр жени на коммутирующих конденсаторах. Потери энергии в контуре перезар да покрываютс за счет протекани реактивного тока нагрузки через узел коммутации на интервале гащени силовых тиристоров. С описанным узлом искусственной коммутации может быть выполнен и мостовой преобразователь частоты с непосредственной св зью, построенный на базе двух нулевых схем.The closest in technical essence to the invention is the inverter described in 3. It is made according to the zero scheme, which in principle implies the possibility of connecting the zero point of load 10 to the "zero supply network. Such a converter contains a zero input terminal, multiphase thyristor bridges according to the number of phases of the output voltage, anodic and cathodic groups of distribution gates with anode and cathode combining points, respectively, as well as a single-phase switching thyristor bridge, one of which plates of one of the two commutating capacitors, the anodes of the cathode group and the cathodes of the anode group of distribution gates, together with the points of combining the anodes and the points The interconnections of the cathodes of the multiphase thyristor bridges, respectively, are connected to the output pins of the converter through the half windings of the chokes. The large number of switching thyristors (twelve) and the presence in the artificial switching node of a three-phase diode bridge (as well as a filter capacitor) are disadvantages of the indicated frequency converter. Due to the fact that the power supply network enters the recharging circuit, the accumulation of energy on the switching capacitors is inevitable in the circuit and this circuit without the use of special reset circuits is inoperable. The aim of the invention is to simplify the IF circuit by reducing the number of switching thyristors in the artificial switching node. The goal is achieved by the fact that, in a direct-coupled frequency converter and artificial switching, other plates of switching capacitors are connected to the zero input terminal, and the direct-current outputs of a single-phase bridge of switching thyristors are connected to the corresponding points of combination of anodes and cathodes of two groups of distribution gates. FIG. 1 is a diagram of the described frequency converter with direct communication and artificial switching, performed according to the zero scheme; in fig. 2 - pulse diagrams of control of power and commutating thyristors of the converter; in fig. 3 is the same as in FIG. 2, but for the case where the voltage across the load is regulated in a pulse-width manner. The inverter is built according to the zero circuit on power thyristors 1-18, the output terminals of the bridges through the half windings of chokes 19, 20, 21 are connected to the load of the converter 22, 23.24. The switching unit of the converter contains anodic and cathodic groups of distribution valves (diodes) 25-30, connected to opposite output bridges, two switching capacitors 31, 32, single-phase switching thyristors 33-36, the input terminals of which are connected to one of the plates of switching capacitors 31, 32, the other plates of these capacitors are connected to the neutral wire of the supply network, and the output pins of bridge 33-36 are connected to the corresponding anodic and cathodic groups of distribution gates 25-30. In the case of a three-wire network, the switching node is connected to one of the line wires, for example, phase A. The converter works as follows (Fig. 1.) Let the thyristors 1, 10, 16 be in a conducting state, the voltage on the capacitors has the polarity indicated without brackets, and the load has an active inductive character. The inclusion of the following power thyristors, for example 2, 11, 17, can be made lisch after quenching previously opened thyristors. To do this, control pulses are applied to the switching thyristors 33-36 (see Fig. 2) and the voltage of the reverse polarity capacitors 31, 32 is applied to the thyristors 1, 10, 16 through distribution valves 25-30 and the inductance of the mains ). Despite the fact that control pulses are applied to all switching thyristors, only two thyristors 33 and 36 will be in the current state, on which a positive anode voltage is currently acting. The process of oscillating recharge and switching capacitors occurs, mine network and load circuits: capacitor 32 - thyristor 36 - diodes 26, 28, 30 - chokes 19, 20, 21 - diodes 25, 27, 29 - thyristor 33 - capacitor 31. At the end of overcharging Yes, capacitors acquire the polarity shown in FIG. 1 in brackets. This polarity is used in the subsequent cycles to thicken the next power thyristors that go into operation (cf. Fig. 2). In the event that a pulse-width voltage regulation is performed on the load (see Fig. 3), the thyristors connected to one line wire of the network, for example 1 (4), 8 (11), 15 (18), are switched on for a pause. This method of regulation is known and therefore does not require a more detailed description. Turning off the mentioned thyristors is carried out as described above, by unlocking the thyristors 33-36 (see Fig. 3). Further, such cycles are repeated and the switching of the thyristors of the converter is performed according to the diagram in FIG. 3. The initial charge of the switching capacitors is produced by alternately turning on one group of power thyristors, for example 1, 2, 3, and switching thyristor 34, and then 4, 5, 6 and .35. Since the process of oscillating recharge of switching capacitors takes place, mine network, in this scheme there is no accumulation of energy on switching capacitors, and therefore, does not require the use of special means to limit the voltage on the switching capacitors. The energy losses in the recharging circuit are covered by the flow of reactive load current through the switching node during the power thyristor gain loop. With the described artificial switching node, a bridge converter with direct connection can be implemented, built on the basis of two zero circuits.

Использование данного изобретени позволит создать ПЧ с непосредственной св зью , имеющий простой узел искусственной коммутации: с четырьм коммутирующими тиристорами без трехфазного диодного моста и конденсатора фильтра.The use of this invention will allow you to create an IF with direct connection, having a simple artificial switching node: with four switching thyristors without a three-phase diode bridge and a filter capacitor.

При этом значительно упрощаетс система управлени преобразователем, что повышает надежность работы всего устройства .This greatly simplifies the converter control system, which increases the reliability of the entire device.

Claims

1. USSR Author's Certificate No. 208115, cl. H 02 M 5/30, 29.12. 1967.

2. Materials of the VIH Scientific-Technical Conference on Automation

0 production. TP Tomsk, Tomsk University Publishing House, 1974, p. 31-33.

3. USSR author's certificate

No. 4-3746, cl. H 02 M 5/28, 5.9.1975.