Непосредственный преобразователь частоты

 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике. Целью является снижение рабочего напряжения на ключевых элементах. Преобразователь содержит ключи переменного тока 1÷9, трехфазные двухобмоточные трансформаторы 10-12 и блок управления ключами 1÷9. Отличие заключается в топологии схемы. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (J9) (11) (51) 4 Н 02 У, 5/27

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

С

Ю а

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4191063/24-07 (22) 22.12.86 (46) 23.11,89. Бюл, М - 43 (75) В.A.Ôîêèí и О,В.Фокин (53) 621.314.27(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 - 208116, кл. H 02 Yi 5/16, 1967.

Авторское свидетельство СССР

В 219689, кл. H 02 Yi 5/16, 1967.

Авторское свидетельство СССР

Ni 251672, кл. Н 02 M 5/16i 1968.

Авторское свидетельство СССР

У 256053 кл. Н 02 Yi 5/16, 1968, 2 (54) НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к силовой преобразовательной технике, Целью является снижение рабочего напряжения на ключевых элементах. Преобразователь содержит ключи переменного тока 1-9, трехфазные двухобмоточные трансформаторы 10-12 и блок управления ключами 1-9, Отличие заключается в топологии схемы. 3 ил.

1524144

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано, например в частотно-управляемом электраприваде.

Целью изобретения является расши5 речие области использования Ilo напряжению.

На фиг.! представлена принципиальная схема предлагаемого преобразователя частоты; на фиг.2 и 3 — векторные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Преобразователь содержит полностью управляемые полупроводниковые ключи

1-9 переменного тока, трехфаэные трансформаторы 10-12, первичные обмотки

13-15 которых одноименными зажимами подсоединены к входным выводам, а, Ь, с,вместе с объединенными в три группы ключами 1-9, а их одноименные зажимы противоположной полярности образуют нулевые точки соединения звездой фаз этих обмоток, относящихся к разным трансформаторам, При этом фазы вторичных обмоток 16-18 тран форматоров, соответствующие объединенным в звезду фазам их первичных обмоток, соединены пофазно-последовательно между общими точками rpyIIII однофазных ключей переменного тока вместе с присоединенными к ним нулевыми точками звезд фаэ первичных обмоток и выводами 19-21 устройства, к которым подсоединен приемник 22 — асин35

xpoHHIIH короткозамкнутый двигатель, На фиг.2 представлены векторные диаграммы напряжений; на объединенных в трехлучевую звезду фазах первичных 4О обмоток 13-15, нулевая точка которых объединена с общей точкой сборки ключей 4-6, соответствующая разомкнутому состоянию всех полностью управляемых ключей (а); для тех же фаз первич - 45 ных обмоток трансформаторов для замкнутого положения ключа 5 (6), ключа 6 (в) и ключа 4 (г); для фаэ обмоток нулевая точка звезды которых присоединена к сборке ключей 1-3, когда все ключи разомкнутые (д); для тех же фаз этих обмоток напряжений, соответствующих замкнутому положению ключа

1 (е), ключа 2 (ж) и ключа 3 (з); на лучах звезды из трех фаз первичной

55 обмотки трансформаторов, нулевая точка которых присоединена к сборке ключей 7-9 (и), для тех же фаэ первичных обмоток трансформ;.торов для эамкнутого положения ключа 9 (к), ключа 7 (л) и ключа 8 (м).

При замкнутых ключах 4, 8 и 3 оказываются эакораченными все фазы первичной обмотки 13 трахфаэнаго трансформатора 10, работающего в этот интервал времени в режиме короткого замыкания, поэтому в этот интервал времени можно пренебречь падениями напряжения на фазах вторичной обмотки 16 трансформатора 10. Замкнутое положение группы ключей 4, 8 и 3 обусловит также подключение каждой иэ фаэ первичных обмоток 14 и 15 трансформаторов ll и 12 к линейному напряжению питающей трехфазной сети.

Замкнутому положению ключей 4, 8 и

3 соответствуют векторные диаграммы (фиг.2г, в и м) для напряжений фаз первичных обмоток, а также векторные диаграммы (фиг,3г, з и м) для тех же фаэ их вторичных обмоток вместе с векторами напряжений на последовательном соединении соответствующих фаз вторичных обмоток (фиг.l), Далее следует интервал времени, соответствующий замкнутому положению ключей 1, 5 и 9 после раэмыкания ранее замкнутых ключей 4, 8 и 3, при этом оказываются эакороченными все фазы первичной обмотки 14 трансформатора 11, падениями напряжения на фазах вторичной обмотки 17 которого можно пренебречь, Замкнутое положение ключей 1, 5 и 9 обусловит также подключение каждой из фаз первичных обмоток 13 и 15 к линейному напряжению питающей трехфазной сети. Такому сочетанию замкнутого положения ключей соответствуют векторные диаграммы (фиг.26, е и к) для соответствующих фаз первичных обмоток трансформатора, а также векторые диаграммы (фиг,36, е и к) для тех же фаз их вторичных обмоток, а также для результирующих векторов напряжения на группах последовательно соединенных фаз вторичных обмоток.

Еще один интервал времени соответствует замкнутому положению ключей

2, 6 и 7, которые закорачивают все фазы первичной обмотки 15 трехфаэного трансформатора 12, падениями напряжения на фазах вторичной обмотки

18 которого можно в этом случае пренебречь. Замкнутым положением ключей 2, 6 и 7 обусловлено также под ключение между соответствующими линей45

5 15241 ными проводами питающей сети каждой из фаз первичных обмоток 13 и 14 трансформаторов, т.е. соединение треугольником каждой из этих первичных обмоток. Этому сочетанию замкнутых

5 ключей соответствуют векторные диаграммы напряжений (фиг.2б, е и к) для фаз первичных обмоток, .а также векторные диаграммы (фиг.3б, е и к) для напряжений групп последовательно соединенных фаз вторичных обмоток и для результирующих векторов суммарного напряжения на последовательном соединении этих фаз обмоток °

При работе устройства имеет место циклически повторяемое поочередное подключение к различным фазам однофазных ключей 1-9, а также соединенных с ними через посредство после- 20 довательного соединения различных фаз обмоток 16-18 выходных выводов

19-21 устройства, Это достигается по. очередным замыканием таких групп этих ключей: сначала ключей 1, 5 и

9, затем ключей 2, 6 и 7 и наконец ключей 3, 4 и 8, При каждом переходе с подключенного состояния одной из этих групп ключей к следующей имеют место скачкообразное изменение на сто двадцать градусов начальной фазы на сборках этих ключей, закорачивание одной из трехфазных первичных обмоток 13-15 трансформаторов 10-12, обусловленное этим соединение треугольником первичных обмоток двух других трансформаторов, скачкообразное изменение на сто двадцать градусов напряжений на каждой цепочке последовательно соединенных фаз вторичных обмоток (фиг ° 1), Переходу от замкнутого положения одной группы полностью управляемых ключей переменного тока к их размыканию и замыканию очередной группы этих ключей соответствуют изменение начальной фазы питающего напряжения на сто двадцать градусов непосредственно на общих точках сборок этих .ключей, скачкообразное изменение на

50 сто двадцать градусов начальной фаэы напряжения на последовательном соединении каждой группы фаз вторичных обмоток, входящих в это соединение, аиалогичный закон изменения напряжения.на выходных зажимах устройства, поскольку выходное напряжение выражается суммой напряжений на сборках ключей и по44 следовательном соединении указанных фаз вторичных обмоток, обусловленное этим относительное увеличение верхней границы диапазона регулирования частоты вращения управляемого асинхронного двигателя, в виду открывающейся теперь возможности увеличить наибольшее значение магнит1 ного потока ири относитель о высокой частоте выходного напряжения такого преобразователя, что отвечает поставленной цели изобретения.

Между интервалами времени включенного состояния указанных групп ключей имеют место промежутки времени одновременного отключенного состояния всех полностью управляемых полупроводниковых ключей 1-9, В эти промежутки времени, необходимые для независимого широтного регулирования напряжения изменяемой частоты в нагрузке 19, имеют место переход к однотипному соединению звездой всех первичных обмоток

13-15, трансформаторов 10-12, постепенное приближение к нулю суммы напряжений на каждом из лучей последовательно соединенных фаз вторичных обмоток разных трансформаторов, соединяющих выходные зажимы устройства со сборками ключей 1-9 и присоединенными к ним нулевыми точками звезд, образованных указанными (фиг.1) фазами первичных обмоток разных трансформаторов, постепенное приближение к нулю потенциала нулевых точек этих объединенных в звезду фаз первичных обмоток разных трансформаторов, сохранение непосредственной электромагнитной связи между выходными зажимами 19 устройства и питающей сетью через посредство соединения вторичных обмоток 16-18 и первичные обмотки 13-15 трансформаторов 10-12, приближение к нулю напряжения на выходных зажимах 19 устройства, требуемое по условиям широтного регулирования этого выходного напряжения.

Требуемое по условиям частотного управления асинхронным двигателем независимое регулирование напряжения достигается в предлагаемом решении широтным способом без введения интервалов эакороченного состояния статорной обмотки этого двигателя. Это исключает появление ударных тормозных моментов в управляемом двигателе а

)524)44

158

>аЕ

15C Vgy также колебания его частоты вращения.

Кроме того, ключи 1-9 работают при пониженном напряжении (в сравнении с иsвестным).

Формула изобретения

Непосредственный преобразователь частоты, содержащий три трехфазных трансформатора с двумя комплектами трехфаэных обмоток у каждого, причем одни комплекты обмоток первого, второго и третьего трансформаторов соединены между собой разноименными фазами согласно-последовательно, обра-)5 зуя выходную цепь, в которой концы обобмоток третьего трансформатора подключены к выходным выводам преобразователя, а также коммутационный блок .иэ управляемых ключей переменного тока и блок управления в виде последовательно соединенных между собой эадатчика частоты и распределителя импульсов, выходом связанного с управляющими входами соответствующих ключей, отличающийся тем, что, с целью расширения области использования по напряжению, коммутационный блок выполнен в виде трех групп ключей, объединенных в каждой группе одними силовыми электродами в нулевые точки, а другими силовыми электродами подключенных к входным выводам преобразователя, обмотки разных фаэ других комплектов трансформаторов соединены в три звезды, нулевая точка каждой из которых соединена с нулевой точкой одной из указанных групп, свободные концы этих звезд обмоток подключены к соответствующим входным выводам преобразователя, а разноименные по полярности концы обмоток первого трансформатора соединены между собой пофазно-последовательно.

1524144

3,/

tJ17à

V16C

1бС и1$attyidf

Ь1О1/Ед Чц 01 8 %а

172 17а 1бС

Ж17а+ V id

6/р ц re /17С фиг. Я

Составитель Г,Мыцык

Редактор М.Бланар Техред Л.Сердюкова Корректор Э,Лончакова

Закаэ 7053/55 Тираж 648 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

11176

Мес

"1Sa

gag

Я.