Непосредственный @ -фазно- @ -фазный преобразователь частоты

 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано, например, при построении частотно-управляемых электроприводов. Преобразователь содержит шесть вентильных мостов 1 - 6, входы катодной группы которых подключены к N-фазной обмотке 7 трансформатора, а входы анодной группы - к аналогичной обмотке 8. Между нулевыми точками обмоток 7, 8 включен управляемый ключ 9. Включенное состояние ключа 9 и подача управляющих импульсов только на группы вентилей 11 - 16 обеспечивают работу преобразователя в режиме нулевой схемы, а выключенное состояние ключа 9 и подача управляющих импульсов на все группы вентилей обеспечивают работу в режиме мостовой схемы. Это позволяет увеличить входной коэффициент мощности преобразователя и повысить КПД при широком диапазоне регулирования его выходного напряжения. 3 ил.

СО)ОЗ СОВЕТСКИХ

СО).)ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ CCCP

„.SU„„3 1 А1 (51) 5 Н. 02 M 5/27

) (21) 3734485/24-07 (22) 04. 05. 84 (46) 1 5. 04. 90. Бюл. У ) 4 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромеханики (72) В.С.Вьсочанский и M.À.Ñìèðíèòский (53) 62) . 314. 27 (088.8) (56) Жемеров Г.Г. Тиристорные преобразователи частоты с непосредственной связью . — M.: Энергия, 1 977, с. )6, 17. (54) НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ и-ФАЗНО-m-ФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано, например, при построении частотно-управляемых электроприводов. Преобразователь содер2 жит шесть вентильных мостов 1-6, входы катодной группы которых подключены к и-фазной обмотке 7 трансформатора, а входы анодной группы — к аналогичной обмотке 8. )1ежду нулевыми точками обмоток 7, 8 включен управляемый ключ 9. Вклкченное состояние ключа 9 и подача управляющих импульсов только на группы вентилей 11-)6 обеспечивают работу преобразователя в режиме нулевой схемы, а выключенное состояние ключа 9 и подача управляющих импульсов на все группы вентилей обеспечивают работу в режиме мостовой схемы. Это позволяет увеличить входной коэффициент мощности преобразователя и повысить К)Щ при широком диапазоне регулирования его выходного напряжения. 3 ил.

1557651

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике, в частности к преобразователям частоты с непосредственной связью (НПЧ), преобразуюшим напряжение U< частоты f 1 в напряжение U< частоты f используемым в качестве устройств, питающих регулируемый электропривод переменного тока.

Цель изобретения — повышение входного коэффициента мощности и КПД в диапазоне регулирования выходного напряжения вниз от величины меньшей или

У равной половине максимально возможного напряжения, На Фиг. 1 и 2 приведены схемы трехфазного НПЧ с трехфазным питанием и трехфазным выходом на фиг.3 — схема системы управления (СУ). . 20

На фиг, 1 НПЧ питается от трансформатора с двумя комплектами вторичных обмоток, причем обмотки соединены в две звезды, а на фиг. 2 — вторичных обмоток шесть. 25

Преобразователь содержит мостовые выпрямители 1-6 (1,3,5 из них обра-. зуют катодную группу, а 2, 4, 6 — анодную группу), комплекты питающих обмоток 7 и 8 (вторичных обмоток трансфор-30 матора или обмоток автономного генератора), управляемый ключевой элемент

9 (управляемый вентиль (или вентили) либо контакт (контакты) контактора), нагрузку 10 НПЧ, вентильные подгруппы ) 1-16, работающие при U > < 0,5

+ U (О„ = ), вентильные подгруппы

2 КОМ »

17-22, работающие только при U ) 0,5, входные клеммы 23 НПЧ для подключения „ к сети с частотой f, соответственно первичную 24 и вторичные.25-28 обмотки входного трансформатора, систему

29 управления (СУ) НПЧ на базе микропроцессора, устройство 30 ввода ин- 45

Формации (задатчик режима),микропроцессор 31, цифровую логику и Формирователь 32 импульсов и синхронизирующий трансФорматор 33.

При Ug ) 0,5 элемент 9 связи отклю4 чен и НПЧ управляется как прототип.

При 0 «0,5 ключевой элемент 9 включен, а управляющие импульсы подают только на вентили подгрупп 11-16.

Тем самым НПЧ оказывается тождественно55 известным НПЧ, выполненным на основе ну левых схем, у которых элемент 9 связи

° 1является неуправляемым (провод), а вместо двух (нескольких) комплектов вторичных обмоток входного трансформатора имеется один комплект.

При стационарном процессе управление вентилями НПЧ производят известным способом, например, изменением угла регулирования фазы o(, отпирающих импульсов относительно анодного напряжения по прямоугольному или ступенчатому закону. Порядок подачи пакетов отпирающих импульсов на названные вентильные подгруппы 11-16 соответствует порядку номеров этих подгрупп.

В предложенном решении изменение силовой схемы НПЧ производится следующим путем, Пусть П» > 0,5 и НПЧ работает как мостовой: DBKеты отпирающихi импульсов посредством СУ 29 подаются на все подгруппы его вентилей 11-22.

Пусть U2 = 0,51, а напряжение меняется по прямоугольному закону. Угол регулирования при этом Ы = агссоз

0,51 = 59,5 .

При переходе к напряжениям, равным или меньшим 0,5, снижают до нуля ток обмоток 7 и 8 (суммарный ток на входе выпрямительных мостов 1 -6)

Для этого, например, все работавшие в это время выпрямительные мосты переводят в инверторный режим путем о установки угла оС большим 90 . (Для сокращения времени переходного процесса целесообразно установить угол

1 ъ максимально возможным — близким к 180 эл.град) . Благодаря встречно- . му действию напряжения выпрямителей ток в нагрузке интенсивно спадает до нуля. Спустя время восстановления вентильной прочности вентилей, проводивших ток, включают элемент 9 связи, например контактор 9, и вновь подают отпиракчцие импульсы при величине gC, соответствующей требуемому

»значению U<, но уже только на вентили подгрупп 11-16.

При повьш1ении напряжения НПЧ до величины 0 > 0,5 наоборот, прежде

» отключают дополнительный элемент

9 связи, для чего переводом вентильных подгрупп 11-16 в инверторный режим снижают до нуля входной ток НПЧ и только после этого подают отпирающие импульсы на очередные вентили мостовых выпрямителей 1-6 при угле соответствукяцем U< ) 0,5.

Снижение до нуля тока выпрямителей или дополнительного элемента связи

651 6 мы к нуленой число коммутацнй за единицу времени уменьшается в два раза.

Поскольку одновременно. угол о из области д ь 60 эл.град. переходит н область о >- О, то искажение снижается еще почти в два раза. Снижение величины К и увеличение величины К„, приводят к снижению мощности входного трансформатора (генератора). Если регулирование скорости двигателя происходит в условиях постоянства момента нагрузки, то это снижение мощности происходит не менее чем в два раза. Если же регулирование скорости двигателя на выходе НПЧ происходит при повьппенных моментах трогания с места, когда ток велик при малом напряжении, то снижение мощности входного трансформатора еще заметнее. Одновременно увеличивается и КПД НПЧ при U <0,5. Это увеличение происходит как за счет уменьшения числа вентилей обтекаемых током, так и за счет повышения величины К„, и уменьшения потерь в трансФорматоре и сети.

Показанная на фиг.э блок-схема . Су предполагает цифровое ее исполнение, что является перспективным, но вовсе не принципиальным. СУ может иметь и традиционное исполнение в виде двух систем импульсно-фазового управления (двух полублоков СУ) > одна из которых всегда управляет одной половиной вентилей НПЧ (подгруппы 11 — 16) при включенном ключевом элементе 9, а другая начинает управлять другой половиной вентилей (подгруппы 17-22) лишь при выключенном ключевом элементе 9.

Формула изобретения

Непосредственный и-Фазно-т-фазный преобразователь частоты, содержащий

mn-Фазных вентильных реверсивных мос-. товых выпрямителей и блок управления, причем силовые входы п выпрямителей, образующих группу и формирующих полуволны выходного тока одной полярности>подключеньг к одному из двух общих или к индивидуальным, соединенным в звезду комплектам обмоток трансформатора или генератора, которые имеют отводы от нулевых точек, анодные выводы выпрямителей группы объединены между собой и точкой обьединения катодных выводов выпрямителей другой группы, а m выходных выводов преобразователя образованы, точками

5 1557 может также производиться отключением

НПЧ от сети переменного тока.

Описанные вьппе операции по запиранию вентильных подгрупп 11-16 путем их обесточивания при повьппении напряжения на выходе НПЧ и по обесточиванию элемента 9 связи при подьеме этого напряжения обязательны при использовании в качестве элемента 9 управляемых вентилей. При использовании в качестве элемента 9 контактора эти операции перестают быть обязательными, но остаются целесообразными, поскольку в противном случае в системе могут возникать перенапряжения, связанные с обрывом цепи тока.

Модификация схемы НРЧ, в которой число вторичных обмоток трансформатора для трехфазного НПЧ максимально 20 (шесть,фиг.2), целесообразна при изменении напряжения управления вентилями по арккосинусоидальному закону.

НПЧ по схеме Фиг.1 может упранляться и как источник напряжения, и как 25 источник тока, когда пакеты отпираю-. щих импульсов подаются на вентили выпрямительных мостов в течение третьей части периода выходной частоты.

Однако применение этого способа при алгоритмах управления, характерных для НПЧ вЂ” источников напряжения, более предпочтительно, так как изменение структуры силовой схемы в этом случае производится существенно быстрее, поскольку в НПЧ отсутствуют дрос35 сели с относительно большой индуктивностью °

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства по . сравнению с прототипом зависит от глубины регулирования напряжения и характера нагрузки. Наибольшая эффективность имеет.место, когда ток на- . грузки в стационарном режиме макси- 45 мален и ри в елич ине напряжения меньше 0,5 и когда преобразователь питается от сети соизмеримой мощности.

Во всех случаях (при любых нагрузках и симметричном фазовом управлении 50 вентилями) с применением изобретения значение коэффициента мощности К® при П (0,5 увеличинается в два раза

+ по сравнению с величиной К прототипа.

Искажение напряжения питающей сети 55 (K ) снижается при этих условиях более чем в два раза. Так величина К снижается в дна раза в результате того, что с переходом от мостовой схеСоставитель Г.Мыцык

Техред JI.олийнык Корректор Н.Король

Редактор Л. Пчолинская чакаэ 722 Тираж 492 Подпис ное

ЪЯИЙПИ Государственного комитета по -изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина, 101 соединения анодных и катодных выводов выпрямителей принадлежащих разным группам„о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышени входного коэфФициента мощности и КПД в диапазоне регулирования выходного напряжения вниз от величины, меньшей или равной половине максимально возможного напряжения, между отводами обмоток, питающих выпрямители разных групп, включены управляемый ключевой элемент, управляюший вход которого подключен к введенному задатчику диапазона регулирования, обеспечивающему включение ключевого элемента при выходном напряжении, равном или меньшем половины максималЬно возможного его значения, блок управления выполнен в виде двух полублоков, один из которых выходами подключен к управляющим входам половины вентилей, состоящих из объединенных анодами и катодами вентилей двух групп, а другой выходами подключен к остальным вентилям двух групп, причем один из полублоков связан с выходом упомянутого задатчика и выполнен обеспечивающим формирование управляющих импульсов на своем выходе лишь при выключенном ключевом элементе.