RU147184U1

RU147184U1 - HIGH VOLTAGE FREQUENCY CONVERTER FOR ELECTRIC DRIVE OF RESPONSIBLE MECHANISMS

Info

Publication number: RU147184U1
Application number: RU2014122093/07U
Authority: RU
Inventors: Вадим Рифхатович Храмшин; Александр Сергеевич Карандаев; Тимур Рифхатович Храмшин; Рифхат Рамазанович Храмшин; Геннадий Петрович Корнилов
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2014-10-27

Abstract

Высоковольтный преобразователь частоты для электропривода ответственных механизмов, содержащий многообмоточный трансформатор, трехфазная первичная обмотка которого соединена в треугольник, а первая, вторая и третья трехфазные вторичные обмотки соединены в треугольники со сдвигом соответственно +20, 0 и -20 градусов, первый, второй и третий диодные трехфазные мостовые выпрямители, соединенные по постоянному току последовательно, образуя восемнадцатипульсную схему выпрямления, при этом по переменному току указанные выпрямители подключены соответственно к первой, второй и третьей трехфазным вторичным обмоткам многообмоточного трансформатора, катодная группа первого диодного трехфазного мостового выпрямителя через плюсовой вывод емкостного фильтра подключена к плюсовому входу четырехуровневого инвертора напряжения, а анодная группа третьего диодного трехфазного мостового выпрямителя через минусовой вывод емкостного фильтра подключена к минусовому входу четырехуровневого инвертора напряжения, выход которого подключен к двигателю переменного тока, отличающийся тем, что он снабжен вторым многообмоточным трансформатором, четвертым, пятым, шестым диодными и седьмым тиристорным трехфазными мостовыми выпрямителями, блоком управления, первым и вторым датчиками тока, при этом трехфазная первичная обмотка второго многообмоточного трансформатора соединена в треугольник, а первая, вторая, третья и четвертая трехфазные вторичные обмотки соединены в треугольники со сдвигом соответственно +20, 0, -20 и 0 градусов, четвертый, пятый, шестой диодные и седьмой тиристорный трехфазные мостовые выпрямителя соединеA high-voltage frequency converter for electric drive of critical mechanisms, comprising a multi-winding transformer, the three-phase primary winding of which is connected in a triangle, and the first, second and third three-phase secondary windings are connected in triangles with a shift of +20, 0 and -20 degrees, the first, second and third diode three-phase bridge rectifiers connected in direct current in series, forming an eighteen-pulse rectification circuit, while alternating current rectifiers are connected by alternating current respectively, to the first, second and third three-phase secondary windings of the multi-winding transformer, the cathode group of the first diode three-phase bridge rectifier is connected to the plus input of the four-level voltage inverter through the positive output of the capacitor filter, and the anode group of the third diode three-phase bridge rectifier is connected to the negative output of the capacitive filter the input of a four-level voltage inverter, the output of which is connected to an AC motor, characterized the fact that it is equipped with a second multi-winding transformer, fourth, fifth, sixth diode and seventh thyristor three-phase bridge rectifiers, a control unit, first and second current sensors, while the three-phase primary winding of the second multi-winding transformer is connected in a triangle, and the first, second, third and the fourth three-phase secondary windings are connected in triangles with a shift of +20, 0, -20 and 0 degrees, respectively, the fourth, fifth, sixth diode and seventh thyristor three-phase bridge rectifiers are connected

Description

Полезная модель относится к области регулируемого электропривода и может быть использована в высоковольтных электроприводах ответственных механизмов непрерывного действия, технологические режимы которых не допускают внеплановых остановок при кратковременных нарушениях электроснабжения.The utility model relates to the field of controlled electric drive and can be used in high-voltage electric drives of critical continuous operation mechanisms, the technological modes of which do not allow unplanned stops during short-term power outages.

Известен вентильно-индукторный электропривод, содержащий многофазный вентильно-индукторный электродвигатель с независимой обмоткой возбуждения, датчик положения ротора, устройства автоматического включения резерва, соответствующие входа которых соединены между собой и с основным и резервным вводами электропитания, а их выходы подключены к соответствующим входам трансформаторов напряжения, выходы которых соединены с независимыми между собой входами устройства распределения силового питания с коммутационной и защитной аппаратурой, преобразователи частоты, входа которых соединены с независимыми между собой выходами устройства распределения силового питания, станцию управления двигателем с коммутационной и защитной аппаратурой, независимые входа которой подключены к соответствующим силовым выходам преобразователей частоты, а независимые выходы - к соответствующим статорным обмоткам электродвигателя. Причем каждый преобразователь частоты имеет выходы для питания независимой обмотки возбуждения электродвигателя, а также информационные входа, подключенные к выходу датчика положения ротора, все преобразователи частоты соединены между собой локальной промышленной сетью, к которой подключены интеллектуальные модули (см. патент РФ №53515, H02M 5/40).Known valve-inductor electric drive containing a multiphase valve-inductor electric motor with an independent field winding, a rotor position sensor, devices for automatically switching on the reserve, the corresponding inputs of which are connected to each other and to the main and backup power inputs, and their outputs are connected to the corresponding inputs of voltage transformers, the outputs of which are connected to independent inputs of the power distribution device with switching and protective equipment d, frequency converters, the inputs of which are connected to independent outputs of the power supply distribution device, the engine control station with switching and protective equipment, the independent inputs of which are connected to the corresponding power outputs of the frequency converters, and the independent outputs to the corresponding stator windings of the electric motor. Moreover, each frequency converter has outputs for supplying an independent motor excitation winding, as well as information inputs connected to the output of the rotor position sensor, all frequency converters are interconnected by a local industrial network to which intelligent modules are connected (see RF patent No. 53515, H02M 5 / 40).

Недостатком известного устройства является его низкая надежность, что не позволяет обеспечить бесперебойную работу электропривода. Это обусловлено возможными сбоями в работе вентильно-индукторного электропривода, так как последний имеет сложную конструкцию, включающую электродвигатель специального исполнения с датчиком положения ротора, устройства распределения силового питания с коммутационной и защитной аппаратурой, станцию управления двигателем с коммутационной и защитной аппаратурой, а также большое количество преобразователей частоты, что снижает их надежность в целом.A disadvantage of the known device is its low reliability, which does not allow for uninterrupted operation of the electric drive. This is due to possible malfunctions of the valve-inductor electric drive, since the latter has a complex structure, including a special-purpose electric motor with a rotor position sensor, power supply distribution devices with switching and protective equipment, an engine control station with switching and protective equipment, as well as a large number frequency converters, which reduces their reliability in general.

Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является высоковольтный преобразователь частоты, содержащий многообмоточный трансформатор, трехфазная первичная обмотка которого соединена в треугольник, а первая, вторая и третья трехфазные вторичные обмотки соединены в треугольники со сдвигом соответственно +20, 0 и -20 градусов, первый, второй и третий диодные трехфазные мостовые выпрямители, соединенные по постоянному току последовательно, образуя восемнадцатипульсную схему выпрямления, при этом по переменному току указанные выпрямители подключены соответственно к первой, второй и третей трехфазным вторичным обмоткам многообмоточного трансформатора, катодная группа первого диодного трехфазного мостового выпрямителя через плюсовой вывод емкостного фильтра подключена к плюсовому входу четырехуровневого инвертора напряжения, а анодная группа третьего диодного трехфазного мостового выпрямителя через минусовой вывод емкостного фильтра подключена к минусовому входу четырехуровневого инвертора напряжения, выход которого подключен к двигателю переменного тока. Указанное устройство может быть использовано для электропривода ответственных механизмов (см. статью В.И. Воронков, С.Е. Степанов, В.Г. Титов и др. Векторное управление возбуждением синхронных двигателей газоперекачивающих агрегатов // Известия ТулГУ. Технические науки. 2010. Вып. 3: в 5 ч. Ч. 2, с. 204-205.).The closest analogue to the claimed utility model is a high-voltage frequency converter containing a multi-winding transformer, the three-phase primary winding of which is connected in a triangle, and the first, second and third three-phase secondary windings are connected in triangles with a shift of +20, 0 and -20 degrees, first, the second and third diode three-phase bridge rectifiers connected in direct current in series, forming an eighteen-pulse rectification circuit, while the alternating current specified in The rectifiers are connected respectively to the first, second and third three-phase secondary windings of the multi-winding transformer, the cathode group of the first diode three-phase bridge rectifier is connected to the plus input of the four-level voltage inverter through the positive output of the capacitor filter, and the anode group of the third diode three-phase bridge rectifier through the negative output of the capacitive filter negative input of a four-level voltage inverter, the output of which is connected to an ac motor current. The specified device can be used to drive critical mechanisms (see article V.I. Voronkov, S.E. Stepanov, V.G. Titov and others. Vector control of the excitation of synchronous motors of gas-pumping units // Izvestiya TulGU. Engineering. 2010. Issue 3: at 5 o'clock, Part 2, pp. 204-205.).

Недостатком данного устройства является его низкая надежность из-за возможности возникновения сбоев в работе электропривода, приводящих его к внеплановой остановке. Это вызвано высокой чувствительностью высоковольтного преобразователя частоты к кратковременному нарушению его электроснабжения, что не обеспечивает бесперебойную работу электропривода ответственных механизмов.The disadvantage of this device is its low reliability due to the possibility of failures in the operation of the electric drive, leading it to an unscheduled stop. This is due to the high sensitivity of the high-voltage frequency converter to short-term disruption of its power supply, which does not ensure uninterrupted operation of the electric drive of critical mechanisms.

Задача, решаемая заявляемой полезной моделью, заключается в повышении надежности высоковольтного преобразователя частоты, в обеспечении бесперебойной работы электропривода ответственных механизмов.The problem solved by the claimed utility model is to increase the reliability of the high-voltage frequency converter, to ensure the smooth operation of the electric drive of critical mechanisms.

Технический результат, создаваемый полезной моделью, заключается в выравнивании токов в последовательно-параллельных соединениях выпрямителей, что позволяет в рабочем режиме обеспечить их одинаковую загрузку по току, а при кратковременном аварийном нарушении электроснабжения сохранить работоспособность высоковольтного преобразователя частоты.The technical result created by the utility model consists in equalizing the currents in series-parallel connections of the rectifiers, which makes it possible to ensure their equal current load in the operating mode, and in case of a short-term emergency power failure to maintain the operability of the high-voltage frequency converter.

Поставленная задача достигается тем, что высоковольтный преобразователь частоты для электропривода ответственных механизмов, содержащий многообмоточный трансформатор, трехфазная первичная обмотка которого соединена в треугольник, а первая, вторая и третья трехфазные вторичные обмотки соединены в треугольники со сдвигом соответственно +20, 0 и -20 градусов, первый, второй и третий диодные трехфазные мостовые выпрямители, соединенные по постоянному току последовательно, образуя восемнадцатипульсную схему выпрямления, при этом по переменному току указанные выпрямители подключены соответственно к первой, второй и третей трехфазным вторичным обмоткам многообмоточного трансформатора, катодная группа первого диодного трехфазного мостового выпрямителя через плюсовой вывод емкостного фильтра подключена к плюсовому входу четырехуровневого инвертора напряжения, а анодная группа третьего диодного трехфазного мостового выпрямителя через минусовой вывод емкостного фильтра подключена к минусовому входу четырехуровневого инвертора напряжения, выход которого подключен к двигателю переменного тока, согласно изменению, снабжен вторым многообмоточным трансформатором, четвертым, пятым, шестым диодными и седьмым тиристорным трехфазными мостовыми выпрямителями, блоком управления, первым и вторым датчиками тока, при этом трехфазная первичная обмотка второго многообмоточного трансформатора соединена в треугольник, а первая, вторая, третья и четвертая трехфазные вторичные обмотки соединены в треугольники со сдвигом соответственно +20, 0, -20 и 0 градусов, четвертый, пятый, шестой диодные и седьмой тиристорный трехфазные мостовые выпрямителя соединены по постоянному току последовательно, образуя вторую восемнадцатипульсную схему выпрямления, а по переменному току указанные выпрямители подключены соответственно к первой, второй, третей и четвертой трехфазным вторичным обмоткам второго многообмоточного трансформатора, при этом катодная группа четвертого диодного трехфазного мостового выпрямителя подключена к катодной группе первого диодного трехфазного мостового выпрямителя, а анодная группа седьмого тиристорного трехфазного мостового выпрямителя подключена к анодной группе третьего диодного трехфазного мостового выпрямителя, при этом первичная обмотка первого многообмоточного трансформатора через первый датчик тока подключена к основному источнику электропитания, а первичная обмотка второго многообмоточного трансформатора через второй датчик тока - к резервному источнику электропитания, информационные выходы датчиков тока подключены соответственно к первому и второму входам блока управления, третий и четвертый входы последнего подключены соответственно к основному и резервному вводам электропитания, а выход блока управления подключен к входу управления седьмого тиристорного трехфазного мостового выпрямителя.The task is achieved in that a high-voltage frequency converter for electric drive of critical mechanisms, comprising a multi-winding transformer, the three-phase primary winding of which is connected in a triangle, and the first, second and third three-phase secondary windings are connected in triangles with a shift of +20, 0 and -20 degrees, respectively the first, second and third diode three-phase bridge rectifiers connected in direct current in series, forming an eighteen-pulse rectification circuit, while current rectifiers are connected respectively to the first, second and third three-phase secondary windings of a multi-winding transformer, the cathode group of the first diode three-phase bridge rectifier is connected to the plus input of the four-level voltage inverter, and the anode group of the third diode three-phase bridge rectifier through the negative output the filter is connected to the negative input of a four-level voltage inverter, the output of which is connected to According to the change, the alternator is equipped with a second multi-winding transformer, a fourth, fifth, sixth diode and seventh thyristor three-phase bridge rectifiers, a control unit, the first and second current sensors, while the three-phase primary winding of the second multi-winding transformer is connected in a triangle, and the first, second , the third and fourth three-phase secondary windings are connected in triangles with a shift of +20, 0, -20 and 0 degrees, respectively, the fourth, fifth, sixth diode and seventh thyristor three Azov bridge rectifiers are connected in direct current in series, forming a second eighteen-pulse rectification circuit, and alternating current rectifiers are connected to the first, second, third and fourth three-phase secondary windings of the second multi-winding transformer, while the cathode group of the fourth diode three-phase bridge rectifier is connected to the cathode group of the first diode three-phase bridge rectifier, and the anode group of the seventh thyristor three-phase bridge rectifier the capacitor is connected to the anode group of the third diode three-phase bridge rectifier, while the primary winding of the first multi-winding transformer through the first current sensor is connected to the main power source, and the primary winding of the second multi-winding transformer through the second current sensor is connected to the backup power source, the information outputs of the current sensors are connected respectively to the first and second inputs of the control unit, the third and fourth inputs of the latter are connected respectively to the main power supply and backup power inputs, and the control unit output is connected to the control input of the seventh thyristor three-phase bridge rectifier.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена функциональная схема высоковольтного преобразователя частоты.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, which shows a functional diagram of a high-voltage frequency converter.

Заявляемое устройство содержит многообмоточный трансформатор 1, трехфазная первичная обмотка которого соединена в треугольник, а первая, вторая и третья трехфазные вторичные обмотки соединены в треугольники со сдвигом соответственно +20, 0 и -20 градусов. Устройство также содержит первый 2, второй 3 и третий 4 диодные трехфазные мостовые выпрямители, которые соединены по постоянному току последовательно, образуя восемнадцатипульсную схему выпрямления. По переменному току выпрямители 2, 3 и 4 подключены соответственно к первой, второй и третей трехфазным вторичным обмоткам многообмоточного трансформатора 1. Катодная группа первого 2 диодного трехфазного мостового выпрямителя через плюсовой вывод емкостного фильтра 5 подключена к плюсовому входу четырехуровневого инвертора напряжения 6. Анодная группа третьего 4 диодного трехфазного мостового выпрямителя через минусовой вывод емкостного фильтра 5 подключена к минусовому входу четырехуровневого инвертора напряжения 6, выход которого подключен к двигателю переменного тока 7. При этом устройство снабжено вторым многообмоточным трансформатором 8, четвертым 9, пятым 10, шестым 11 диодными и седьмым 12 тиристорным трехфазными мостовыми выпрямителями, блоком управления 13, первым 14 и вторым 15 датчиками тока. При этом трехфазная первичная обмотка второго многообмоточного трансформатора 8 соединена в треугольник, а первая, вторая, третья и четвертая трехфазные вторичные обмотки соединены в треугольники со сдвигом соответственно +20, 0, -20 и 0 градусов. Четвертый 9, пятый 10, шестой 11 диодные и седьмой 12 тиристорный трехфазные мостовые выпрямителя соединены по постоянному току последовательно, образуя вторую восемнадцатипульсную схему выпрямления, а по переменному току указанные выпрямители подключены соответственно к первой, второй, третей и четвертой трехфазным вторичным обмоткам второго многообмоточного трансформатора 8. При этом катодная группа четвертого 9 диодного трехфазного мостового выпрямителя подключена к катодной группе первого 2 диодного трехфазного мостового выпрямителя, а анодная группа седьмого 12 тиристорного трехфазного мостового выпрямителя подключена к анодной группе третьего 4 диодного трехфазного мостового выпрямителя. Первичная обмотка первого многообмоточного трансформатора 1 через первый 14 датчик тока подключена к основному 16 источнику электропитания, а первичная обмотка второго 8 многообмоточного трансформатора через второй 15 датчик тока - к резервному источнику электропитания 17. Информационные выходы датчиков тока 14 и 15 подключены соответственно к первому и второму входам блока управления 13, третий и четвертый входы последнего подключены соответственно к основному 16 и резервному 17 вводам электропитания, а выход блока управления 13 подключен к входу управления седьмого 12 тиристорного трехфазного мостового выпрямителя.The inventive device contains a multi-winding transformer 1, the three-phase primary winding of which is connected in a triangle, and the first, second and third three-phase secondary windings are connected in triangles with a shift of +20, 0 and -20 degrees, respectively. The device also contains the first 2, second 3 and third 4 diode three-phase bridge rectifiers, which are connected in direct current in series, forming an eighteen-pulse rectification circuit. For alternating current, rectifiers 2, 3, and 4 are connected respectively to the first, second, and third three-phase secondary windings of a multi-winding transformer 1. The cathode group of the first 2 diode three-phase bridge rectifier is connected to the plus input of a four-level voltage inverter 6. The anode group of the third 4 diode three-phase bridge rectifier through the negative output of the capacitive filter 5 is connected to the negative input of a four-level voltage inverter 6, the output of which connected to the AC motor 7. The device is equipped with a second multi-winding transformer 8, fourth 9, fifth 10, sixth 11 diode and seventh 12 thyristor three-phase bridge rectifiers, control unit 13, first 14 and second 15 current sensors. In this case, the three-phase primary winding of the second multi-winding transformer 8 is connected in a triangle, and the first, second, third and fourth three-phase secondary windings are connected in triangles with a shift of +20, 0, -20 and 0 degrees, respectively. The fourth 9, fifth 10, sixth 11 diode and seventh 12 thyristor three-phase bridge rectifiers are connected in DC, in series, forming a second eighteen-pulse rectification circuit, and for alternating current, these rectifiers are connected respectively to the first, second, third and fourth three-phase secondary windings of the second multi-winding transformer 8. In this case, the cathode group of the fourth 9 diode three-phase bridge rectifier is connected to the cathode group of the first 2 diode three-phase bridge rectifier I, and the anode of the seventh group of 12 three-phase thyristor rectifier bridge is connected to the anode of the third group of 4 three-phase diode bridge rectifier. The primary winding of the first multi-winding transformer 1 through the first 14 current sensor is connected to the main 16 power source, and the primary winding of the second 8 multi-winding transformer through the second 15 current sensor to the backup power source 17. The information outputs of the current sensors 14 and 15 are connected respectively to the first and second the inputs of the control unit 13, the third and fourth inputs of the latter are connected respectively to the main 16 and backup 17 power inputs, and the output of the control unit 13 is connected to 12 seventh row control thyristor three-phase bridge rectifier.

При этом параметры первой, второй и третьей трехфазных вторичных обмоток второго многообмоточного трансформатора 8 эквивалентны соответствующим параметрам первой, второй и третьей трехфазных вторичных обмоток первого многообмоточного трансформатора 1. Номинальные напряжения всех шести вторичных обмоток указанных трансформаторов 1 и 8 равны. Номинальное напряжение четвертой трехфазной вторичной обмотки второго многообмоточного трансформатора 8 равно 0,3 номинального напряжения второй вторичной обмотки второго многообмоточного трансформатора 8. Седьмой 12 тиристорный трехфазный мостовой выпрямитель формирует на своем выходе средневыпрямленное напряжение в диапазоне от -0,1U_НОМ до+0,1U_НОМ, где U_ном - номинальное напряжение емкостного фильтра 5.The parameters of the first, second and third three-phase secondary windings of the second multi-winding transformer 8 are equivalent to the corresponding parameters of the first, second and third three-phase secondary windings of the first multi-winding transformer 1. The rated voltages of all six secondary windings of these transformers 1 and 8 are equal. The rated voltage of the fourth three-phase secondary winding of the second multi-winding transformer 8 is equal to 0.3 of the rated voltage of the second secondary winding of the second multi-winding transformer 8. The seventh 12 thyristor three-phase bridge rectifier generates an average rectified voltage at its output in the range from -0.1U _NOM to + 0.1U _NOM where U _nom - the rated voltage of the capacitive filter 5.

Отличительной особенностью заявляемого технического решения является то, что в рабочем режиме при допустимом изменении напряжения на любом из вводов электропитания 16 или 17 двигатель переменного тока 7 получает питание от двух параллельно соединенных восемнадцатипульсных выпрямителей 2-4 и 9-12. При этом токи указанных выпрямителей, благодаря применению тиристорного трехфазного мостового выпрямителя 12, выравниваются и составляют половину значения входного тока четырехуровневого инвертора напряжения 6, что снижает ресурсоемкость выпрямителей. Равномерная загрузка выпрямителей 2-4 и 9-12 повышает надежность заявляемого устройства. Восемнадцатипульсные схемы выпрямления 2-4 и 9-12 снижают уровни гармоник входных токов трансформатора 1 и 8, что уменьшает их нагрев и повышает надежность заявляемого устройства. Кроме того, в аварийном режиме при кратковременном нарушении электроснабжения по одному из вводов электропитания 16 или 17 заявляемое техническое решение позволяет сохранить работоспособность высоковольтного преобразователя частоты, обеспечивая его питанием от другого ввода электропитания. Вышесказанное обеспечивает бесперебойную работу электропривода ответственных механизмов.A distinctive feature of the claimed technical solution is that in the operating mode with an allowable voltage change on any of the power supply inputs 16 or 17, the AC motor 7 receives power from two eighteen-pulse rectifiers 2-4 and 9-12 connected in parallel. In this case, the currents of these rectifiers, due to the use of a thyristor three-phase bridge rectifier 12, are equalized and make up half the value of the input current of the four-level voltage inverter 6, which reduces the resource consumption of the rectifiers. The uniform loading of rectifiers 2-4 and 9-12 increases the reliability of the claimed device. Eighteen-pulse rectification circuits 2-4 and 9-12 reduce the harmonic levels of the input currents of the transformer 1 and 8, which reduces their heating and increases the reliability of the claimed device. In addition, in emergency mode for a short-term power failure on one of the power supply inputs 16 or 17, the claimed technical solution allows to maintain the operability of the high-voltage frequency converter, providing it with power from another power supply input. The above ensures the smooth operation of the electric drive of critical mechanisms.

Высоковольтный преобразователь частоты работает следующим образом.High voltage frequency converter operates as follows.

При наличии напряжений на обоих вводах электропитания 16 и 17 на первичные обмотки многообмоточных трансформаторов 1 и 8 подаются напряжения питания. С трех вторичных обмоток многообмоточного трансформатора 1 напряжения подаются на первый 2, второй 3 и третий 4 диодные трехфазные мостовые выпрямители. Указанные выпрямителя 2, 3 и 4 образуют первую восемнадцатипульсную схему выпрямления 2-4, которая формирует первую средневыпрямленную ЭДС, подаваемую через емкостной фильтр 5 на четырехуровневый инвертор напряжения 6. Аналогично с четырех вторичных обмоток второго многообмоточного трансформатора 8 напряжения подаются на четвертый 9, пятый 10, шестой 11 диодные и седьмой 12 тиристорный трехфазные мостовые выпрямители. Указанные выпрямителя 9, 10, 11 и 12 образуют вторую восемнадцатипульсную схему выпрямления 9-12, которая формирует вторую средневыпрямленную ЭДС, подаваемую через емкостной фильтр 5 на четырехуровневый инвертор напряжения 6. Регулирование средневыпрямленной ЭДС седьмого 12 тиристорного трехфазного мостового выпрямителя позволяет обеспечить равенство первой и второй средневыпрямленных ЭДС обеих восемнадцатипульсных схем выпрямления 2-4 и 9-12. При этом токи выпрямителей выравниваются и составляют половину номинального значения входного тока четырехуровневого инвертора напряжения 6, что снижает ресурсоемкость выпрямителей.If there are voltages at both power inputs 16 and 17, the primary windings of multi-winding transformers 1 and 8 are supplied with voltage. From the three secondary windings of the multi-winding transformer 1, the voltages are supplied to the first 2, second 3 and third 4 diode three-phase bridge rectifiers. These rectifiers 2, 3 and 4 form the first eighteen-pulse rectification circuit 2-4, which forms the first medium-rectified EMF supplied through a capacitive filter 5 to a four-level voltage inverter 6. Similarly, from four secondary windings of the second multi-winding transformer 8, the voltage is supplied to the fourth 9, fifth 10 sixth 11 diode and seventh 12 thyristor three-phase bridge rectifiers. These rectifiers 9, 10, 11 and 12 form a second eighteen-pulse rectification circuit 9-12, which forms a second medium-rectified EMF supplied through a capacitive filter 5 to a four-level voltage inverter 6. Regulation of the average rectified EMF of the seventh 12 thyristor three-phase bridge rectifier allows equality of the first and second average straightened EMF of both eighteen-pulse rectification schemes 2-4 and 9-12. In this case, the rectifier currents are equalized and make up half the nominal value of the input current of the four-level voltage inverter 6, which reduces the resource consumption of the rectifiers.

При незначительном снижении напряжения основного ввода электропитания 16 происходит уменьшение первой средневыпрямленной ЭДС и уменьшение тока основного ввода электропитания 16. Для рассматриваемого случая, при неизменном значении напряжения резервного ввода электропитания 17, сохраняется неизменное значение второй средневыпрямленной ЭДС, и одновременно происходит увеличение тока резервного ввода электропитания 17. Пропорционально разнице сигналов с датчиков тока 14 и 15 на выходе блока управления 13 формируется сигнал управления тиристорным трехфазным мостовым выпрямителем 12. Указанный выпрямитель 12 снижает свою средневыпрямленную ЭДС так, чтобы обеспечить равенство первой и второй средневыпрямленных ЭДС, при этом токи выпрямителей 2-4 и 9-12 выравниваются и составляют половину значения входного тока инвертора 6.With a slight decrease in the voltage of the main power input 16, the first average rectified EMF decreases and the current of the main power input 16 decreases. For the case under consideration, at a constant value of the backup power input voltage 17, the value of the second average rectified EMF remains unchanged, and at the same time the backup power input current increases 17 In proportion to the difference of the signals from the current sensors 14 and 15 at the output of the control unit 13, a control signal tiris is generated three-phase bridge rectifier 12. The specified rectifier 12 reduces its average rectified EMF so as to ensure the equality of the first and second average rectified EMF, while the currents of rectifiers 2-4 and 9-12 are aligned and make up half the value of the input current of the inverter 6.

В случае незначительного увеличения напряжения основного ввода электропитания 16 происходит пропорциональное увеличение средневыпрямленной ЭДС тиристорного трехфазного мостового выпрямителя 12. При этом обеспечивается равенство первой и второй средневыпрямленных ЭДС и равенство токов выпрямителей 2-4 и 9-12.In the case of a slight increase in the voltage of the main input of the power supply 16, a proportional increase in the average rectified EMF of the thyristor three-phase bridge rectifier 12. This ensures the equality of the first and second average rectified EMF and the equality of the currents of the rectifiers 2-4 and 9-12.

При незначительном снижении или увеличении напряжения резервного ввода электропитания 17 регулирование средневыпрямленной ЭДС тиристорного трехфазного мостового выпрямителя 12 аналогично обеспечивает выравнивание средневыпрямленных ЭДС и токов выпрямителей 2-4 и 9-12.With a slight decrease or increase in the voltage of the backup power input 17, the regulation of the average rectified EMF of the thyristor three-phase bridge rectifier 12 similarly ensures the alignment of the average rectified EMF and the currents of the rectifiers 2-4 and 9-12.

Таким образом, в условиях нормального электроснабжения при незначительных отклонениях напряжений на вводах электропитания 16 или 17 седьмой тиристорный трехфазный мостовой выпрямитель 12 обеспечивает выравнивание средневыпрямленных ЭДС обоих восемнадцатипульсных выпрямителей 2-4 и 9-12 и равенство токов по вводам электропитания 16 и 17. При этом токи указанных выпрямителей выравниваются и составляют половину значения входного тока инвертора 6, что снижает ресурсоемкость выпрямителей 2-4 и 9-12. Равномерная загрузка указанных выпрямителей повышает надежность заявляемого устройства.Thus, in conditions of normal power supply with minor voltage deviations at the power inputs 16 or 17, the seventh thyristor three-phase bridge rectifier 12 provides equalization of the average rectified EMF of both eighteen-pulse rectifiers 2-4 and 9-12 and the equality of currents at the power inputs 16 and 17. In this case, the currents these rectifiers are aligned and make up half the value of the input current of the inverter 6, which reduces the resource consumption of the rectifiers 2-4 and 9-12. Uniform loading of these rectifiers increases the reliability of the claimed device.

В случае кратковременного снижения напряжения основного ввода электропитания 16 до заданной минимальной величины, менее 0,90 его номинального значения, блок управления 13 переводит седьмой тиристорный трехфазный мостовой выпрямитель 12 в первый аварийный режим. При этом средневыпрямленная ЭДС тиристорного выпрямителя 12 устанавливается максимальной. Вторая средневыпрямленная ЭДС станет больше, чем первая средневыпрямленная ЭДС, это вызовет запирание вентилей первого 2, второго 3 и третьего 4 диодных трехфазных мостовых выпрямителей. Произойдет мгновенный переход на питание четырехуровнего инвертора напряжения 6 только от резервного ввода электропитания 17. Таким образом, в течение всего времени нарушения электроснабжения по основному вводу электропитания 16 четырехуровневый инвертор напряжения 6 получает электропитание от резервного ввода 17, обеспечивая устойчивую работу двигателя переменного тока 7.In the case of a short-term decrease in the voltage of the main power input 16 to a predetermined minimum value, less than 0.90 of its nominal value, the control unit 13 puts the seventh thyristor three-phase bridge rectifier 12 into the first emergency mode. While the average rectified EMF of the thyristor rectifier 12 is set to maximum. The second medium-rectified EMF will become larger than the first medium-rectified EMF, this will cause the valves of the first 2, second 3 and third 4 diode three-phase bridge rectifiers to lock. There will be an instant transition to the power supply of the four-level voltage inverter 6 only from the backup power input 17. Thus, during the entire time of a power failure on the main power input 16, the four-level voltage inverter 6 receives power from the backup input 17, ensuring stable operation of the AC motor 7.

В случае кратковременного снижения напряжения резервного ввода электропитания 17 до заданной минимальной величины, менее 0,90 его номинального значения, работа заявляемого устройства осуществляется следующим образом. Блок управления 13 переводит седьмой тиристорный трехфазный мостовой выпрямитель 12 во второй аварийный режим. При этом средневыпрямленная ЭДС тиристорного выпрямителя 12 устанавливается минимальной. Первая средневыпрямленная ЭДС станет больше, чем вторая средневыпрямленная ЭДС, это вызовет запирание вентилей четвертого 9, пятого 10 и шестого 11 диодных трехфазных мостовых выпрямителей. Произойдет мгновенный переход на питание четырехуровнего инвертора напряжения 6 только от основного ввода электропитания 16. Таким образом, в течение всего времени нарушения электроснабжения по резервному вводу электропитания 17 четырехуровневый инвертор напряжения 6 получает электропитание от основного ввода электропитания 16, обеспечивая устойчивую работу двигателя переменного тока 7.In the case of a short-term decrease in the voltage of the backup power input 17 to a predetermined minimum value, less than 0.90 of its nominal value, the operation of the inventive device is as follows. The control unit 13 puts the seventh thyristor three-phase bridge rectifier 12 into the second emergency mode. When this average rectified EMF of the thyristor rectifier 12 is set to a minimum. The first medium-rectified EMF will become larger than the second average-rectified EMF, this will cause the valves of the fourth 9, fifth 10 and sixth 11 diode three-phase bridge rectifiers to lock. There will be an instant transition to the power supply of the four-level voltage inverter 6 only from the main power input 16. Thus, during the entire time of a power failure through the backup power input 17, the four-level voltage inverter 6 receives power from the main power input 16, ensuring stable operation of the AC motor 7.

После восстановления нормального электроснабжения блок управления 13 восстанавливает рабочий режим управления седьмым тиристорным трехфазным мостовым выпрямителем 12. Питание инвертора напряжения 6 осуществляется одновременно от основного 16 и резервного 17 вводов электропитания, при этом токи выпрямителей выравниваются.After restoration of normal power supply, the control unit 13 restores the operating mode of the seventh thyristor three-phase bridge rectifier 12. The voltage inverter 6 is powered simultaneously from the main 16 and backup 17 power inputs, while the rectifier currents are aligned.

Таким образом, заявляемое устройство позволяет повысить надежность высоковольтного преобразователя частоты и тем самым обеспечить бесперебойную работу электропривода ответственных механизмов, как в рабочем, так и аварийном режимах за счет выравнивания токов выпрямителей и равномерной их загрузке.Thus, the claimed device can improve the reliability of a high-voltage frequency converter and thereby ensure uninterrupted operation of the electric drive of critical mechanisms, both in operating and emergency modes due to equalization of rectifier currents and their uniform loading.

Claims

A high-voltage frequency converter for electric drive of critical mechanisms, comprising a multi-winding transformer, the three-phase primary winding of which is connected in a triangle, and the first, second and third three-phase secondary windings are connected in triangles with a shift of +20, 0 and -20 degrees, the first, second and third diode three-phase bridge rectifiers connected in direct current in series, forming an eighteen-pulse rectification circuit, while alternating current rectifiers are connected by alternating current respectively, to the first, second and third three-phase secondary windings of the multi-winding transformer, the cathode group of the first diode three-phase bridge rectifier is connected to the plus input of the four-level voltage inverter through the positive output of the capacitor filter, and the anode group of the third diode three-phase bridge rectifier is connected to the negative output of the capacitive filter the input of a four-level voltage inverter, the output of which is connected to an AC motor, characterized the fact that it is equipped with a second multi-winding transformer, fourth, fifth, sixth diode and seventh thyristor three-phase bridge rectifiers, a control unit, first and second current sensors, while the three-phase primary winding of the second multi-winding transformer is connected in a triangle, and the first, second, third and the fourth three-phase secondary windings are connected in triangles with a shift of +20, 0, -20 and 0 degrees, respectively, the fourth, fifth, sixth diode and seventh thyristor three-phase bridge rectifiers are connected They are connected in direct current in series, forming a second eighteen-pulse rectification circuit, and in alternating current, the indicated rectifiers are connected respectively to the first, second, third and fourth three-phase secondary windings of the second multi-winding transformer, while the cathode group of the fourth diode three-phase bridge rectifier is connected to the cathode group of the per-

a three-phase bridge rectifier diode, and the seventh thyristor three-phase bridge rectifier anode group is connected to the anode group of the third three-phase bridge rectifier diode, while the primary winding of the first multi-winding transformer through the first current sensor is connected to the main power source, and the primary winding of the second multi-winding transformer current - to the backup power supply, information outputs of current sensors are connected respectively to the first and second inputs of the control unit, the third and fourth inputs of the latter are connected respectively to the main and backup power inputs, and the output of the control unit is connected to the control input of the seventh thyristor three-phase bridge rectifier.