Преобразователь частоты

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и м.б. использовано в частотно-регулируемом электроприводе переменного тока. Целью является увеличение КПД. Устр-во содержит тиристорные группы 1-6, 24, 25, к которым подключены отсекающие диоды 7-12, соединенные с обмотками 20-22 сглаживающего реактора 19. Ток в выходящей из работы фазе двигателя 23 поддерживается за счет энергии, запасенной в индуктивностях рассеяния реактора 19 и двигателя 23. При этом энергия, запасенная в контуре, возвращается на вал двигателя. 3 ил. с «е (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1372541

А1 д ) 4 H 02 М 5/27

3(1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3982943/24-07 (22) 03 ° 12.85 (46) 07, 02. 88. Бюл. У 5 (71) Запорожский индустриальный институт (72) В.В.Семенов, А.Г.Воронин и И.И.Атанасова (53) 621.314.27(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 580200, кл. Н 02 M 7/48, 1980.

Заявка Японии 11 48-44495, кл. Н 02 М 5/30, 1973.

Завалишин Д.А. Шукалов В.Ф. Электронно-ионный преобразователь однофазного тока промьппленной частоты в трехфазный ток переменной частоты для регулирования скорости асинхронных двигателей: Сборник работ по вопросам электромеханики. Институт электромеханики AH СССР, 1960, вып.4, с.92-102. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и м.б. использовано в частотно-регулируемом электроприводе переменного тока. Целью является увеличение КПД. Устр-во содержит тиристорные группы 1-6, 24, 25, к которым подключены отсекающие диоды 7-12, соединенные с обмотками

20-22 сглаживающего реактора 19. Ток в выходящей из работы фазе двигателя

23 поддерживается эа счет энергии, запасенной в индуктивностях рассеяния реактора 19 и двигателя 23 ° При этом энергия, запасенная в контуре, возвращается на вал двигателя. 3 ил.

137254! с, 10

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в частотно-регулируемом электроприводе переменного тока.

Пель изобретения — увеличение коэффициента полезного действия.

На фиг.! представлена схема пре— образователя частоты; на фиг.2 блок-схема системы управления преобразователя частоты; на фиг.3 — временные развертки процессов с системе управления.

Устройство содержит шесть основных тиристорных групп 1-6 по три тирис— тора в каждой группе; в группах 1,3, 5 тиристоры соединены катодами, в группах 2,4,6 тиристоры соединены анодами. К тиристорным группам под— ключены отсекающие диоды 7 — 12 и коммутирующие конденсаторы 13-18, образующие две группы, соединенные треугольником. В выходных фазах преоб— раэователя включен сглаживающий реактор 19, содержащий магнитосвязанные обмотки 20-22, включенные соответст— венно между отсекающими диодами 7 и

8, 9 и 10, 11 и 12. К средним точкам обмоток реактора подключен двигатель

23. Между отсекающими диодами 7-12 и обмотками 20-22 дросселя подключены две (седьмая и восьмая) вспомогательные тиристорные группы 24 и 25, состоящие иэ тиристоров 26 — 31. Тиристо— ры 26-28 имеют общую анодную шину, а тиристоры 29 — 31 имеют общую катодную шину, которые между собой объединены.

Выводы катодов тиристоров 26 — 28 соединены соответственно с катод;ми отсекающих диодов 7,9,11 и началами обмоток 20-22 сглаживающего реактора

19, а выводы диодов тиристоров 29-31 соединены соответственно с анодами отсекающих диодов 8, 10, 12 и концами обмоток 20 — 22 реактора 19. Преобразователь питается от трехфазной сети 32. На фиг.l обозначены тиристоры

33 — 35 участвующие в коммутации тока.

Система управления (фиг.2) содержит блок 36 синхронизации, блок 37 импульсно-фазового управления, распределитель 38 импульсов и задающий генератор 39. Выходы распределителя

38 импульсов свя аны с тиристорами

1 — 6 групп. Шесть каналов формирования импульсов управления тиристорами 26—

31 выполнены в виде дифференцирующих усилителей 40-45, схем ИЛИ 46-51, 25

55 схем И 52-57, входы которых подключены к выходам схем ИЛИ и к выходам блока 58 датчиков напряжения, Преобразователь работает следую— щим образом.

Рассмотрим момент времени, когда потенциал фазы А питающей сети наиболее положителен, потенциал фазы В наиболее отрицателен, включены тиристоры 33 и 34 и протекает ток по контуру фаза А — тиристор 33 — отсекающий диод 7 — обмотка 20 сглаживающего реактора 19 — фазы а и с двига— теля переменного тока — обмотка 22 сглаживающего реактора 19 — отсекающий диод 12 — тиристор 34 — фаза В питающей сети. При этом коммутирующие конденсаторы заряжаются так, что их левые обкладки становятся положительными, а правые — отрицательными.

Например, конденсатор 13 заряжается по контуру фаза А — тиристор 33 конденсатор 13 — отсекающий диод 9— обмотка 21 сглаживающего дросселя

19 — отсекающий диод 10 — конденсатор 18 — тиристор 34 — фаза В °

Для коммутации тока двигателя из фазы а в фазу б необходимо включить тиристор 35. При включении тиристора

35 к тиристору 33 прикладывается обратное напряжение, равное напряжению на конденсаторе 13, по контуру 13

35 — 33 — 13. После выключения тиристора 33, коммутирующий конденсатор 13 переэаряжается по контуру фаза А— тиристор 35 — конденсатор 13 — отсекающий диод 7 — обмотка 20 — фазы двигателя а и с — обмотка 2? — отсекающий диод 12 — тиристор 34 — фаза

В. Когда напряжение на конденсаторе

l3 поменяет знак и достигнет величины, равной мгновенному значению линейной ЭДС между фазами А и В питающей сети, потенциал катода отсекаю— щего диода 7 станет равным потенциалу анода отсекающего диода 12 за счет ЭДС индуктивностей решения обмотки 20 сглаживающего дросселя 19 и выходящей из работы обмотки фазы q двигателя 23, В этот момент включаются тиристоры 26 и 31 и ток фазы двигателя 23 замыкается по контуру фазы а и с двигателя — тиристоры 31 и 26 — обмотка 20 сглаживающего реактора 19. В это же время происходит нарастание тока в фазе б двигателя по контуру фаза А питающей сети — тиристор 36 — отсекающий диод 9 — обмотка

1372541

F = Р,, F F

< )»c, » )» где i A,В,С, А,В... — последовательность фаз питающей сети;

j= а,Ь,с, 55

21 сглаживающего дросселя 19 — фазы в и с двигателя 23 — обмотка 22, сглаживающего дросселя 19 — отсекающий, диод 12 — тиристор 34 — фаза В пита5 ющей сети.

Ток в выходящей иэ работы фазе а двигателя 23 поддерживается эа счет энергии, запасенной в индуктивностях рассеяния сглаживающего дросселя 19 и двигателя 23. Поскольку ток фазы а, замыкающийся по контуру фазы а и с — обмотка 22 — тиристоры 31 и

26 — обмотка 20, направлен против линейной ЭДС двигателя 23, то энергия, запасенная в контуре, возвращается на вал двигателя, и после падения фазы а до нуля тиристоры 26 и 31 выключаются. Работа системы управления поясняется временными развертками сигналов, показанными на фиг.3.

На вход блока 36 синхронизации подается трехфазное напряжение U>, совпадающее по фазе с напряжением питающей сети. На его выходе формиру- 25 ются шесть селекторных импульсов Р+д»

Р-я F„ Р-з» Р+, F c равных логи ческой единице при условии, что соответствующая полуволна фазной ЭДС питающей сети положительна. Кроме то- 30 го, блок синхронизации обеспечивает запуск генераторов опорных напряжений пилообразной формы в блоке 37 импульсно-фазового управления, который преобразует управляющее напряжение U в последовательности импульсов F„„,F<> и Р... передние фронты которых сдвинуты на угол М по отноше)Йпо к началу соответствующих опорных напряжений.

Задающий генератор 39 формирует шесть 40 селекторных импульсов Р+, Р„, Р

Р, F, и Р „ образующих шестифазную систему напряжений с амплитудой, равной логической единице, и длительностью 120 эл,град. по выходной час- 45 тоте преобразователя.

И)а)ульсы с блока 36 синхронизации, системы 37 импульсно-фазового управления и задающего генератора 39 поступают на распределитель 38 импульсов формирующий управляющие импульсы для тиристоров 1-6 групп в соответствии с логическим уравнением а,b... последовательность фаэ на выходе преобразователя; управляющий сигнал на тиристоре, соединяющий 1-ю фазу питающей сети с j-й фазой на выходе преобразовате— ля, индексы i, j поло— жительны для тиристоров 1, 3, и 5 групп и отрицательны для тиристоров 2,4,6 групп; последова1ельность управляющих импульсов, сдвинутая на угол ос по отношению к моменту естественного включения тиристоров, под-. ключенных к 1.-й фазе питающей сети;

F, - селекторный импульс

i-й фазы, формируемый устройством 36 синхронизации; селекторный импульс

1й фазы, формируемый с задающим генератором 39.

Так, например, управляющие импульсы тиристора 33 иэ группы 1, соединяющего фазу А питающей сети с фазой а на выходе преобразователя, формируются по уравнению

Пя Рдб Р д F»„ .F à) аналогично для тиристора 34 из группы 6 — по уравнению

1 1 4 -с, - c chic — с — с °

Управляющие напряжения для тиристоров 24 и 25 групп формируются из сигналов Р+с ° Р » F » » F »,F, и

Р,, получаемых на выходе дифференцирующих усилителей 40-45. Передний фронт сигнала Р; совпадает с задним фронтом соответствующего селекторно1

ro импульса F, существующего на вы)» ходе задающего генератора 39. Блок

58 датчиков напряжения формирует шесть сигналов R,S,Ò,Õ,Y,Z, равных логической единице, тогда, когда существует положительное напряжение на анодах тиристоров, соответственно 26, 27,28,29, 30,31, Логические схемы

KIN 46-51 и И 52-57 обеспечивают формирование управляющих напряжений в соответствии с логическим уравнением

1372541

I t

+ F F (> ) где j аЬ,с, а,Ь... — последовательность вьгходных фаз преобразователя;

Р; — логическая функция, равная единице на интервале формирования управляющего напряже — 10 ния для тиристора 24 группы, подключенного к )-й фазе, соответственно индексы для тиристоров 25 группы бе-15 рутся с минусом;

F = R,S,Т,Х,Y,Z при j=+a, +Ь,+с,-а,-Ь,-с — множество логических функций, с.оо т ве тс тв ующих 20 сигналам датчиков напряжения на тиристорах

26 — 31;

F — логическая функция,,1 равная 1 в момент фор-25 мирования переднего фронта функции F, .

Так, например, управляющее напряжение на тиристор 26 из группы 24 формируется по уравнению, 30

Р, -R

Аналогично для тиристора 31 из группы 25 — по уравнению

Р Z Рс+Z F, Возврат энергии, запасенной в контуре коммутации, на вал двигателя увеличивает КПД преобразователя на

1-27 предотвращает воэникнове ::е пео >

40 ренапряжений на коммутирующими конденсаторах, особенно при перегрузках по току, что позволяет снизить рабочие напряжения конденсаторов и тем самым уменьшить массу и габариты преобра45 эователя.

Формула изобретения

Преобразователь частоты, содержащий шесть основных тиристорных групп, 50 многообмоточный сглаживающий реактор, коммутирующие конденсаторы, шесть отсекающих диодов, образующих трехфазный мост, систему управления, включающую в себя блок синхронизации, блок импульсно-фазового управления, задающий генератор и распределитель импульсов и реализующую алгоритм выj=a>Ь,с> а,Ь,...

F„ последовательность фаз на выходе преобразователя; управляющий сигнал на тиристоре, соединяющем i-ю входную фазу с j-й выходной фазой преобразователя, индексы i,j положительны для тиристо ров основных групп, подключенных анодами к входным выводам, и отрицательны для тиристоров основных групп, подключенных катодами к входным выводам; последовательность управляющих импульсов, сдвинутая на угол к по отношению к моменту естественного включения тиработки управляющих импульсов по уравнению

F, =F„, Г, F, о тли чающий с ятем,что, с целью повышения К1Д, преобразователь снабжен седьмой и восьмой нспомогательными тиристорными группами, при этом обмотки сглаживающего реактора включены между отсекающими диодами и выполнены со средними выводами, образующими выходные выводы преобразователя, седьмая группа тиристоров имеет общую анодную, восьмая — общую катодную шины, которые между собой объединены, катоды тиристоров седьмой группы и аноды тиристоров восьмой группы соединены соответственно с катодами и анодами отсекающих дио,ов и началами и концами обмоток сглаживающего реактора, система управления снабжена датчиками напряжения на тиристорах седьмой и восьмой групп и шестиканальным формирователем, каждый канал которого содержит дифференцирующий усилитель и логические схемы ИЛИ и И, реализующие алгоригм управления в соответствии с уравнением

P) = ГГ,+ ЕР где i=A,Â,Ñ, А,В,..., — последовательность фаз питающей сети;

137 254!

F

1 рис то ров, лодключе и—

HEIx к 1. и фазе питающей сети; селекторный импульс

i-й фазы, формируемый блоком синхронизадки; селекторный импульс

j-й фазы, формируемый задающим генератором; к R S T X,Y Z пр

=+а, +Ь, +с, -а, -Ь, -с — множество ло—

Э гических функций, соответствующих сигналам датчиков напряжения на тиристорах седьмой и восьмой вспомогательных групп тиристоров; — логическая функция, равная 1 в момент формирования переднего фронта функции

F) 1372541

Составитель Г.Мыцык

Редактор С.Пекарь Техред А.Кравчук Корректор С.Шекмар

Закаэ 496/52 Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4