Преобразователь частоты

 

Изобретение относится к силовой преобразовательной т&хнике и может быть использовано для источников электропитания на повьшенных частотах . Целью изобретения является улучшение энергетических характеристик преобразователя частоты. Устройство для управления преобразователем частоты позволяет производить перестройку структуры силовой части в зависимости от величины нагрузки. Силовая часть включает ведущую и ведомую секции. Если нагрузка преобразовате (Л 1C СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

A t

„„SU„„1275711 (51)4 Н 02 М 7/515

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3813304/24-07 (22) 19.11.84 (46) 07.12,86.Бюл. № 45 (71) Саратовский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (72) И.И.Кантер, И.И.Артюхов, Н.П.Митяшин, А.Н.Корнев и С.Ф.Степанов (53) 621,316.728 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 183269, кл; Н 02 М 7/48, 1966.

Авторское свидетельство СССР № 866671, кл. H 02 М 7/515, 1981. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано для источников электропитания на повышенных частотах. Целью изобретения является улучшение энергетических характеристик преобразователя частоты, Устройство для управления преобразователем частоты позволяет производить перестройку структуры силовой части в зависимости от величины нагрузки. Силовая часть включает ведущую и ведомую секции. Если нагрузка преобразовате1275711 ля не меньше половины номинальной, то обе секции включаются в параллельную работу. В этом случае они осуществляют преобразование постоянных напряжений, подаваемых с выходов регуляторов 7 и 8 через LC-фильтры 5 и 6 на входы трехфазных тиристорных мостов 1 и 2, в трехфазное переменное напряжение, При нагрузке преобразователя, меньшей половины номинальной, регулятор 3 второй секИзобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано для создания источников электропитания на повышенных частотах.

Целью изобретения является улучшение энергетических характеристик преобразователя частоты.

На чертеже показана схема преобразователя частоты с устройством управления.

Объект управления содержит трехфазные тиристорные мосты 1 и 2, выводы постоянного тока которых через сглаживающие дроссели 3 и 4 и LCфильтры 5 и 6 подключены к выходам регуляторов 7 и 8, а выводы переменного тока соединены между собой через конденсаторы 9 и через дроссели

10 и 11 — с выводами переменного тока мостов 12 и 13 обратных диодов.

Устройство для управления преобразователем частоты содержит задающий генератор 14, выход которого соединен с управляющим входом моста 1 и через.фаэосдвигающий узел 15 — с управляксцим входом моста 2, датчики

16 и 17 тока в цепях питания мостов

1 и 2, узлы 18 — 20 сравнения сигнапов, усилители 21 и 22, блоки 23 и

24 управления регуляторами, сумматоры 25 - 27, источник 28 опорного нап.ряжения, датчик 29 выходного напряжения, трансформаторы тока 30, выпрямитель 31, фильтр 32, делитель 33, пороговый элемент 34 и коммутаторы

35 — 37. В цепь питания моста 2. .включен в прямом направлении диод 38. ции запирается, а трехфазный тиристорный мост 2 с диодным мостом 13 и дросселем 11 переводится в режим компенсации избыточной реактивной мощности конденсаторов 9. Введение в устройство узлов для измерения тока компенсирующих дросселей позволяет производить перестройку структуры преобразователя в зависимости от величины нагрузки, 1 ил.

Один из возможных вариантов реализации регуляторов 7 и 8 - управляемые выпрямители, выполненные по симметричной или несимметричной схе" мам. В этом случае блоки 23 и 24 управления могут быть построены по известным схемам импульсно-фазового управления. Питание выпрямителей в регуляторах 7 и 8 может осущест1О вляться, например, через согласующий трансформатор с двумя вторичными об мотками. Другой возможный вариант реализации регуляторов 7 и 8 — импульсные преобразователи постоянно15 .го напряжения.

Устройство для управления преобразователем частоты позволяет производить перестройку структуры его силовой части в зависимости от величины нагрузки. Силовая часть преобразователя включает в себя две секции, каждая из которых содержит регулятор постоянного напряжения,сгла

25 живающий фильтр и инвертор тока с вентильно-реакторными цепями компенсации реактивной мощности. Верхняя по схеме секция является ведущей, нижняя — ведомой. Если нагрузка прещ образователя, оцениваемая по величине токов в цепях питания мостов, не меньше половины номинальной, то обе секции включаются на параллельную работу. В этом случае они осуществляют преОбразОвание- пОстОЯнных напряжений, подаваемых с выходов регуляторов 7 и 8 через фильтры 5 и 6 на входы мостов 1 и 2, в трехфазное переменное напряжение. При

1275711 нагрузке преобразователя, меньшей половины номинальной, регулятор 8 второй секции запирается, а тиристорный мост 2 с диодным мостом 13 и дросселями 11 переводится в режим 5 компенсации избыточной реактивной мощности коммутирующих конденсаторов 9, В любом случае практической реализации регуляторов 7 и 8 выходное напряжение Б,1 (k = 1,2) соответствующего регулятора является монотонно возрастающей функцией параметра на управляющем входе .блока управления, причем Ud„ =- 0 при р О.

Управляющие воздействия д формируются сумматорами 25 и 26.При этом, если сумма токов Ig

2 потребляемых мостами 1 и 2 больше, чем номинальное значение тока I а ном каждого из мостов, то

К„Ц „„— К (?,1 -Id ) где U, — напряжение опорного источ- 2 ника 28;

К, — коэффициент передачи датчика 29 выходного напряжения;

К вЂ” коэффициент передачи канала, включающего датчик тока 16 (1?) и усилитель

21 (22); средние значения токов, 1 потребляемых соответственно мостами 1 и 2.

Если нагрузка преобразователя такова, что Ig + I> (I то ос ЫХ

,= О.

Последнее условие достигается отключением управляющего входа блока

24 от выхода коммутатора 37 с последующим его закорачиванием. В силу указанного принципа построения регу-

Включение преобразователя частоты для централизованного электроснабжения осуществляется, как правило, на холостом ходу и уже в дальнейшем производится подключение потребителей. Поэтому в начальный момент работы преобразователя коммутаторы

35 — 37 находятся в положении, указанном на схеме, т.е. коммутатор 35 соединяет выход делителя 33 с инверсным входом узла 20 сравнения, коммутаторы 36 и 37 закорачивают входы соответственно усилителей 21 и 22 и блока 24 управления, В результате на управляющий вход фазосдвигающего узла 15 поступает разность выходных напряжений датчика 29 и делителя 33. Выходное напряжение датчика 29 пропорционально выходному напряжению преобразователя частоты, а напряжение, снимаемое с делителя

33, пропорционально амплитуде токов в цепях компенсации реактивной мощности, верхней по схеме секции.

Под действием указанной разности сигналов фазосдвигающий узел 15 сдвигает последовательность управляющих импульсов, подаваемую на тиристоры моста 2, в сторону опережения на такой угол E чтобы амплитуда токов в дросселях 10 при изменении нагрузки оставалась постоянной. Цепь постоянного тока моста 2 отсекается от фильтра 6 с помощью диода 38, поэтому при подаче импульсов управления на тиристоры моста 2 образуются каналы для протекания только тока компенсации через соответствующие дроссели 11.

Если величина загрузки преобразователя достигает половины номинальной, срабатывает пороговый элемент

34, который управляет коммутаторами

35 — 37. Коммутатор 35 замыкает вход узла 20 сравнения, коммутатор 36 подключает входы усилителей 21 и 22 к выходу узла 18 сравнения, а коммутатор 37 соединяет вход блока 24 управления с выходом сумматора 26. После срабатывания коммутатора 35 датчик тока дросселей 10 отключается от узла 20 сравнения, в результате чего на управляющий вход фаэосдвигающего узла 15 поступает только сигнал с датчика 29 напряжения. Под действием этого сигнала угол сдвига между последовательностями управляющих импульсов мостов 1 и 2 уменьшается до нуля.

Одновременно с этим при замыкании коммутаторов 36 и 37 включается регулятор 8 и система балансировки токов, потребляемых мостами 1 и 2. Сигнал пропорциональной разности токов

1 и I суммируется с сигналом контура регулирования в блоке 26 и вычитается из него в блоке 25. В результате этого выходные напряжения регуляторов 7 и 8, как записано выше, определяются как величиной опорного

1275711 нагряжения источника 28, так и разбалансом токов I, I,1. Если наприй„ мер, в процессе работы преобразователя ток т.,1 стал больше, чем 1g

1 2. то напряжение Vg подаваемое с выхода регулятора 7, уменьшается, а напряжение И вЂ” увеличивается. В ч результате разность токов I

1 стремится к нулю.

При параллельной работе преобразовательных секций компенсация:избыточной реактивной мощности коммутирующих конденсаторов 9 осуществляется в основном мостом 12 с дросселями 10. Индуктивность последних выбирается много меньшей, чем индуктивность дросселей 11. При снижении нагрузки в поддержании баланса реактивной мощности участвуют уже две системы. Первая система является быстродействующей, причем ее действие имеет ярко выраженный импульсный характер, Вторая система, управляющее воздействие которой формируется рядом узлов, обеспечивает компе:нсацию медленных изменений параметров нагрузки, однако имеет преимущества в смысле использования силовых элементов по току. Сочетание двух систем позволяет рационально решить вопросы быстродействия и минимизации установленной мощности.

l5

25

Формула изобретения

Преобразователь частоты, содержащий объединенные по выходу трехфазные тиристорные мосты, выводы постоянного тока каждого из которых через сглаживающий дроссель и 1.Сфильтр подключены к выходу соответствующего регулятора постоянного напряжения, а выводы переменного тока соединены через конденсаторы между

11ерестройка структуры силовой части преобразователя частоты в зависимости от величины нагрузки позволяет совместить функции преобразования постоянного напряжения в переменное и компенсации реактивной мощности в одних и тех же компонентах схемы.

При этом угол проводимости тиристоров второго моста при работе в режиме компенсации может быть приближен к 180 эл.град. соответствующим выбо45 ром параметров компенсйрующих дросселей 11. собой и через дроссели — с выводами переменного тока соответствующего моста обратных диодов, выводы постоянного тока которого подключены к выводам постоянного тока данного тиристорного моста, задающий генератор, выход которого соединен с управляющим входом первого тиристорного моста и через фаэосдвигающий узел с управляющим входом второго тиристорного моста, датчики тока в цепях питания тиристорных мостов, два узла сравнения сигналов, два усилителя, блоки управления регуляторами, два сумматора, источник опорного напряжения и датчик выходного напряжения, причем входы первого узла сравнения соединены с выходами датчиков тока, один вход второго узла сравнения подключен к выходу источника опорного напряжения, другой— к выходу датчика напряжения, выход второго узла сравнения соединен с одними из входов сумматоров, другие входы которых подключены к выходам усилителей, при этом выход первого сумматора соединен с входом соответствующего блока управления, о т л и,ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения энергетических характеристик преобразователя частоты, он снабжен диодом, трансформаторами тока, первичные обмотки которых соединены последовательно с дросселем первого моста, выпрямителем с фильтром и делителем, третьим узлом сравнения, третьим сумматором, пороговым элементом и тремя коммутаторами, фазосдвигающий узел снабжен управляю„ щим входом, причем диод включен в прямом направлении в цепь питания второго тиристорного моста, вторич ные обмотки трансформаторов тока подключены к входу выпрямителя, выход которого через последовательно соединенные фильтр, делитель и первый коммутатор подключен к одному из входов третьего узла сравнения, другой вход которого соединен с выходом датчика напряжения, а выход подключен к управляющему входу фазосдвигающего узла, второй коммутатор включен между выходом первого узла сравнения и входами усилителей, третий коммутатор — между выходом второго сумматора и входом соответствующего блока управления, при этом параллельно входам первого узла сравнения

1275711 мент соединен с управляющими входами коммутаторов.

Составитель,B-Бунаков

Техред А.Кравчук

Редактор Г. Гербер заказ 6578/54 Тираж б31

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г,Ужгород, ул.Проектная, 4 подключены входы третьего сумматора, выход которого череэ пороговый элеКорректор В Синицкая

Подпи сное