Преобразователь частоты

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий многообмоточный трансформатор , разновитковые вторичные обмотки которого подключены к входам трех вентильных мостов, выводы постоянного тока которых связаны с каждым из трех выходных выводов преобразователя через ключевые элементы в виде встречно-параллельно включен ных неуправляемого и полностью управляемого вентилей, причем одни одноименные по полярности выводы двух мостов между собой объединены, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей путем повышения входного коэффициента мощности, выход преобразователя вьшолнен шестипроводным , каждый из трех его дополнительно введенных выводов подключен к каждому из выходных выводов трех вентильных мостов через дополнительно введенные и аналогичные указанным ключевые элементы, одноименный по полярности вывод постоянного тока третьего моста подсоединен к точке (Л объединения вьшодов первых двух указанных мостов, параллельно по входу и встречно-параллельно по выходу в каждом из этих трех мостов включен дополнительно введенный мост управляемых вентилей, а вентили всех мостов выполнены также полностью О) упр авля емыми. со 4 00 ;о

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(sl) Н 02 M 5/27

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ управляемыми.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3588260/24-07 (22) 16.05.83 (46) 23.06.85. Бюл. Ф 23 (72) А.Ф.Крогерис, М.В.Гринберг, Л.А.Рутманис, О.Г.Чаусов и Я.К.Шинка (71) Физико-энергетический институт

АН Латвийской ССР (53) 621.314.27(088.8) (56) Патент США У 3419780, кл. 321.7, опублик, 1976.

Авторское свидетельство СССР

Ф 575746, кл. Н 02 M 5/27, 1972 °

Авторское свидетельство СССР

N9 797017, кл. Н 02 M 5/27, 1977. (54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий многообмоточный трансформатор, разновитковые вторичные обмотки которого подключены к входам трех вентильных мостов, выводы постоянного тока которых связаны с каждым из трех выходных выводов преобразователя через ключевые элементы в виде встречно-параллельно включен„„SU„„1163439 A ных неуправляемого и полностью управляемого вентилей, причем одни одноименные по полярности выводы двух мостов между собой объединены, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей путем повышения входного коэффициента мощности, выход преобразователя выполнен шестипроводным, каждый из трех его дополнительно введенных выводов подключен к каждому из выходных выводов трех вентильных мостов через дополнительно введенные и аналогичные указанным ключевые элементы, одноименный по полярности вывод постоянного тока третьего моста подсоединен к точке объединения выводов первых двух указанных мостов, параллельно по входу и встречно-параллельно по выходу в каждом из этих трех мостов включен дополнительно введенный мост управляемых вентилей, а вентили всех мостов выполнены также полностью

1163439

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в частотно-регулируемом электроприводе, где источником питания является переменное однофазное или многофазное напряжение, подаваемое на вход преобразователя через многообмоточный трансформатор.

Цель изобретения — улучшение энергетических показателей путем повышения входного коэффициента мощности, На фиг. 1 приведена силовая схема преобразователя частоты; на фиг. 2 — 3 — временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя частоты; на фиг. 4 — кривая изменения коэффициента мощности ж в зависимости от изменения угла регулирования с предложенного устройства по сравнению с отсутствием регулирования реактивной мощности преобразователя частоты.

Преобразователь частоты (фиг ° 1) содержит на входе многообмоточный трансформатор 1 с одной первичной обмоткой 2 и тремя вторичными обмотками 3-5 соответственно низкого, среднего и высокого уровней напряжения, которые подключены к входам трех соответствующих выпрямительных

6-8 и реверсивных 9 — 11 вентильных мостов. Через соответствующие блоки

12 — 14 искусственной комутации и сглаживающие фильтры 15 — 17 одни выводы постоянного тока вентильных мостов образуют выводы высокого 18, среднего 19 и низкого 20 уровней постоянного напряжения, а другие выводы вентильных мостов объединены и образуют общий вывод 21 всех трех уровней постоянноro напряжения. Эти выводы уровней постоянного напряжения и их общий вывод посредством коммутатора 22, выполненного из неуправляемых и полностью управляемых вентилей, подключены к шести выводам

23-28 трех выходных фаз преобразователя. При помощи распределительных тиристоров 29 блоки 30-33 искусственной коммутации связаны с выводами выходных фаз преобразователя. Кроме того, блоки 12, 13, 14, 30, 31, 32 и 33 искусственной коммутации аналогичны по исполнению.

Рассмотрим работу устройства (фиг ° 1), для случая, когда входное

50 напряжение однофазное, а нагрузка трехфазная.

Входное переменное напряжение сети подается на первичную обмотку 2 входного трансформатора. С вторичных обмоток 3-5 напряжение поступает на реверсивные выпрямители низкого. уровня 6 и 9, среднего уровня 7 и 10, высокого уровня 8 и 11. В выпрямительном режиме реверсивных выпрямителей работают тиристорные мосты

6-8, т.е. энергия от источника поступает к потребителю, а в инверторном режиме — тиристорные мосты 9-11, т.е. энергия от потребителя передается источнику, Выходные напряжения выпрямителей сглаживаются фильтрами

15-17 и поступают на выводы 18-20 трех уровней постоянного напряжения и к общему выводу 21 всех трех уровней. Значение постоянного напряжения на выводах высокого 18, среднего 19 и низкого 20 уровней может быть плавно изменено фазовым регулированием соответствующих выпрямительных 8, 7 и 6 и реверсивных 11, 10 и 9 мостов как с отстающим, так и с опережающим углом сдвига гармоники тока сети. Искусственная коммутация тиристоров вентильных мостов с 6 по 11 осуществляется блоками 12-14 коммутации. Напряжение от выводов

18-21 постоянного тока к шести выводам 23-28 подключается ключевыми элементами коммутатора 22 при помощи блоков 30-33 искусственной коммутации и мостов распределительных тиристоров 29. Кривые выходного напРяжения U34 Б Зв и U36 и тока

3-3„, зв и вв (фиг. 2) пРи помощи коммутатора 22 формируются из трех ступеней уровней 18-20 напряжения по принципу инвертора. Каждый полупериод синусоидыы выходного напряжения формируется из пяти прямоугольников.

Аналогично указанному работают остальные ключевые элементы средней фазы преобразователя в режиме отдачи мощности обратно во входную сеть преобразователя, а также остальные тиристоры преобразователя частоты.

Процессы переключения в преобразователе осуществляются в начале каждого такта, а также в интервале такта при достижении нулевого значения выходного тока преобразователя и переключении входного напряжения

116 при формировании соответствующих уровней постоянного напряжения.

Во все вышеуказанные моменты времени формируют импульсы управления системой управления, которая пред- 5 ставляет параллельное включение блоков генератора тактовой частоты, регулятора значения выходного напряжения и индикатора анодных и катодных тиристорных групп на блок логи- 10 ческого автомата.

Диаграммы выходных напряжений вентильных мостов реверсивных выпрямителей (фиг. 3) показывают компенсацию реактивной мощности в двух 15 разных режимах преобразователя:

҄— в режиме потребления активной мощности; T> — в режиме компенсатора реактивной мощности.

Кроме того, показаны U, U и U - 20 выходное напряжение вентильных мостбв реверсивных выпрямителей нижнего, среднего и высокого уровня соответственно; с — угол включения тиристоpR В Вентильных мостов A и z Ж углы выключения тиристоров вентильных мостов блоками искусственной коммутацией.

Компенсация реактивной мощности может осуществляться на всех уровнях напряжения (фиг. 3) или по отдельным уровням.

На фиг. 4 показаны кривые изме,нения коэффициента мощности у в зависимости от угла регулирования 3g напряжения, т.е. величины напряжения ступеней при фазовом регулировании напряжения (непрерывная кри3439 4 вая) и регулирование предлагаемым устройством (заштрихованная область) .

Коэффициент мощности предлагаемого устройства поддерживается на уровне не ниже 0,95.

Технические преимущества предлагаемого преобразователя по сравнению с известным заключаются в том, что применение в выпрямителе реверсивных мостов с искусственной коммутацией позволяет обеспечить двухсторонний обмен энергией между источником и нагрузкой, регулировать реактивную мощность, а также осуществить равномерное, по трем уровням упряжения, регулирование напряжения преобразователя. Предлагаемый преобразователь поддерживает коэффициент мощности на максимально возможном уровне или при постоянной величине выпрямленных напряжений генерирует величину реактивной мощности (фиг. 3, режим Т ), что позволяет отказаться от входных фильтрокомпенсирующих устройств. Применение мостов противоположной проводимости позволяет также обеспечивать двухсторонний обмен энергией, т.е. отдавать в сеть активную мощность, когда асинхронный двигатель находится в тормозном режиме. Работа прямо не связанных трех выходных фаз преобразователя предложенного устройства стабилизирует работу преобразователя с двигательной нагрузкой, что устраняет трудности практического применения преобразователей в электроприводе.

1163439

1163439

1163439

0,2

50 бО 90 120 150

Фиа0

Составитель Г. Мыцык

Техред Ж.Кастелевич Корректор В. Бутяга

Редактор А. Козориз

Тираж 646 Подписное

Заказ 4112/54

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4