Регулируемый преобразователь электроэнергии

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулируемых электроприводах. Целью изобретения является упрощение. Входное трехфазное напряжение выпрямляется диодным выпрямителем 2 и поступает на вход ключевого коммутатора, выполненного в виде мостовой схемы из четырех управляемых ключей 12 - 15 с обратными диодами 16 - 19. Вход диодного выпрямителя 2 через ведомый сетью инвертор 7 связан с общей точкой анодов обратных диодов 18, 19. Формирование тока нагрузки осуществляется в режиме потребления энергии или генераторном режиме соответствующим алгоритмом переключения управляемых ключей 12 - 15. Поставленная цель достигается за счет выполнения диодного выпрямителя 2 и ведомого сетью инвертора 7 по нулевой схеме и соединения общей точки катодов обратных диодов 16, 17, в качестве которых могут быть использованы стабилитроны ключевого коммутатора, с выходом диодного выпрямителя 2. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

ggg)g Н 02 И 7/12 е

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕ Г

По ИЭОВРЕТЕНИНМ И ОТНРЬГГИЯЫ

ПРИ ГИНТ СССР

1 (21) 4473650/24-07 (22) 15,08.88 (46) 15.06.90. Бюл. № 22 (71) Воронежский политехнический институт, (72) А.К.Муконин и Н;И.Пенской (53) 621. 314. 2 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1150713, кл. Н 02 И 7/00, 1985.

Иуконин А.К., Пенской h.H., Шиянов А.И. Многодвигательный частотно-регулируемый электропривод промьппленного робота. Тез. докл. IV Всесоюзного совещания по робототехническим системам. Киев: Ин-т кибернетики, 1987, ч. 1, с. 217-2 f 8.

Иуконин A.Ê., Пенской А-Н. Преобразователи энергии д..я регулируемого электропривода. — В кн.: Проблемы преобразовательной техники, Киев:

ИЭД АН УССР, ч.1, 1987, с. 164, 166, рис.1. (54) РЕГУЛИРУЕИИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ (57) Изобретение относится к электро„.SU„, 3 ll735 А1

2 технике и может быть использовано в регулируемых электроприводах. Целью изобретения является упрощение. Входное трехфазное напряжение выпрямляется диодным выпрямителем 2 и поступает на вход ключевого коммутатора, выполненного в виде мостовой схемы из четы- . рех управляемьгл ключей 12-15 с обратньми диодами 16-19. Вход диодного выпрямителя 2 через ведомый сетью инвертор 7 связан с общей точкой анодов обратных диодов 18 и 19. Формирование тока нагрузки осуществляется в режиме потребления энергии или генераторном режиме соответствующим алгоритмом переключения управляемых ключей 12-15. Поставленная цель достига- 6 ется за счет выполнения диодного выпрямителя 2 и ведомого сетью инвертора

7 по нулевой схеме и соединения общей точки катодов обратных диодов 16 и

17, в качестве которых могут быть ис- Д пользованы стабилитроны ключевого коммутатора, с выходом диодного выпрямителя ?. i s.n. A-лы, 3 ил.

1571735

Изобретение относится к электротехнике и .Может быть использовано в регулируемом электроприводе.

Целью изобретения является упроще5 ние.

На фиг.l представлена принципиальная схема регулируемого преобразователя электроэнергии на фиг.2 — схема управления управляемыми ключами клю- 1п чевого коммутатора; на фиг.3 — временные диаграммы напряжений, работы преобразователя.

Регулируемый преобразователь электроэнергии содержит входные выводы

А„В,С,0 для подключения трехфазной сети с нулевым проводом, в качестве которой использован трехфазный трансформатор 1. Диодный выпрямитель 2 выполнен по нулевой схеме на диодах 35. Выходные выводы для подключения нагрузки 6 присоединены к диодному выпрямителю 2 через ключевой коммутатор, Вход ведомого сетью инвертора 7 на тиристорах соединен с входом диод- 25 ного выпрямителя 2. Ведомый сетью инвертор 7 выполнен по нулевой схеме и содержит три тиристора 8-10 и блок

11 управления. Ключевой коммутатор, вход которого соединен с выходом диодного выпрямителя 2, выполнен по мостовой схеме и содержит четыре управляемых ключа 12-15 и четыре обратных диода 16-19, причем выход ключевого коммутатора соединен с выходными выводами для подключения нагрузки 6.

Общая точка анодов двух обратных диодов 18 и 19 соединена с выходом ведомого сетью инвертора 7. Общая точка катодов двух других обратных диодов

16 и 17 соединена с выходом диодного выпрямителя 2. Вместо обратных диодов 16 и 17 могут быть использованы стабилитроны 20 и 21., В цепи нагрузки включен измеритель 22 тока нагрузки.

Схема управления управляемыми ключами содержит сумматор 23, релейные элементы 24 и 25, пороговый элемент

26, логические элементы НЕ 27-29, логические элементы И 30-35 и логические элементы ИЛИ 36-38. Выходные

50 сигналы П -У логических элементов

И 32-35 являются управляющими сигналами управляемых ключей 12-15 ключеsoro коммутатора. Первый вход сумматора 23 связан с измерителем 22 тока нагрузки, контролирующим ток нагрузки i . Второй вход сумматора 23 связан с устройством задания требуемого тока нагрузки 1 . Выходнои сигнал сумматора 23 является входным сигналом релейных элементов 24 и 25. Одновременно сигнал требуемого тока нагрузки х является входным .сигналом порогового элемента 26, Сигналы .— являются порогами ср., атывания релейных элементов 24 и 25, причем значения и 3< по абсолютной величине больше значений, и . На диаграмме 39 представлен ток через управляемые ключи 12-15 ключевого коммутатора, а на диаграммах 40-43— сигналы управления управляемыми ключами 12-15е

Регулируемый преобразователь электроэнергии работает следующим образом.

С выхсда трехфазного трансформатора 1 снимается трехфазная система синусоидальных напряжений Б, Пв, U частоты Я. График ЭДС диодного выпрямителя 2 Еz представляет собой положительную огибающую системы напряжений ПА, UII, U . Отпирающие сигналы подаются на каждый из тиристоров 810 в течение трети периода напряжений питающей сети в интервалы времени, соответствующие инверторному режиму работы тиристоров, т.е. на тиристор

10 отпирающий импульс подается в интервале n/2 — 7 u/6, на тиристор 8— в интервале 7ii/6 — 11 /6, на тиристор

9 — в интервалах 0 — /2 и 11п/6 — 2 периода напряжения питающей сети.

Регулируемый преобразователь электроэнергии обеспечивает формирование тока нагрузки как в режиме потребления энергии, так и в генераторном режиме. В режиме потребления энергии напряжение ЭДС нагрузки противоположно направлению тока. В генераторном режиме направления тока и ЭДС нагрузки совпадают.

Рассмотрим алгоритм коммугации управляемых ключей 12-15 ключевого коммутатора при формировании тока нагрузки i в положительном направлении (на фиг.l показано стрелкой). В этом случае управляемые ключи 13 н 14 заперты (разомкнуты). В режиме потребления энергии управляемый ключ 12 отперт (замкнут), а управляемый ключ

14 коммутируется. При отпирании управляемого ключа 15 ток нагрузки (iz) нарастает под действием ЭДС диодного выпрямителя 2 (Е ), протекая через открытый управляемьп ключ. 12, измеритель 2? тока нагрузки, нагрузку 6 и

5 1571735 6

Управляемый ключ 15. При запиранчи тока нагрузки, нагрузку 6.и управлиеуправляемого ключа 15 ток нагрузки мый ключ 15. (i ) спадает под действием ЭДС Сигнал, равнын разности сигналов нагрузки, замыкаясь по контуру: уп- i и i,, уменьнается и в момент равляемый ключ 12, измеритель 22 тока достигает порога срабатывания ), ренагрузки и обратный диод 17. В гене- лейного элемента 24. На выходе релейраторном режиме управляемые ключи 12 ного элемента 24 появляется сигнал и 15 коммутируются в противоФазе. "0", следовательно, сигнал "0" — на

При отпертом управляемом ключе 12 выходе логического элемента И 33 и

Управляемый ключ 15 заперт и ток управляемый ключ 15 запирается. При нагрузки (it; ) под действием ЭДС на- этом ток нагрузки i< спадает под воэгруэки нарастает, замыкаясь по конту- действием ЭдС нагрузки, замыкаясь по ру:.Управляемый ключ 12, измеритель контуру, состоящему, из управляемог0

22 тока нагрузки, нагрузка 6, обрат- 15 ключа 12, измерителя 22 тока нагруэный диод 17. При запертом управляемом ки, нагрузки 6 и обратного диода 17. ключе 12 управляемый ключ 15 отперт При уменьшении тока нагрузки и ток нагрузки (тб) спадает под дей- сигнал увеличивается и в момент t ствием ЭДС ведомого сетью инвертора достигает величины,, На выходе ре7, протекая через обратный диод 18, 20 лейного элемента 24 появляется сигнал измеритель 22 тока нагрузки, нагруз- "1", управляемьп ключ 15 отпирается, ку 6 и управляемый ключ 15. При фор- ток нагрузки начинает нарастать и мировании тока отрицательного направ- т.д. ления управляемые ключи 12 и 15 запер- Таким образом, в режиме пстреблеты. В режиме потребления энергии от- 25 ния энергии Формируется так нагрузки перт управляемый ключ 13, а управляе- i<, среднее значение которого пропормый ключ 14 коммутируется. В генера- ционально сигналу задания i, В моторном режиме управляемые ключи 13 мент t происходит изменение знака и 14 коммутируютс- в противоФазе. ЗДС нагрузки, т.е. осуществляется переход в генераторный режим. При

Алгоритм коммутации управляемых этом ток нагруэки т, начиная с мсключей 12-15 обеспечивает схема yn- HeHTd t4 не спадает, а нарастает

Равления, изображенная на фиг.2. гра- под действием ЭДС нагрузки, протекая

Фики на Фиг.З иллюстрируют процесс по контуру из управляемого ключа 12, Формирования тока нагрузки при поло- измерителя 22 тока нагрузки, нагруэжительном сигнале задания i . При 35 ки 6 и обратного диода 17. гз этом на выходе порогового элемента 26 В момент времени t - сигнал досимеется сигнал "1", на выходе логи- тигает значения, на вьгсоде релейческого элемента HE 29 — сигнал "0", ного элемента 25 появляется сигнал соответственно сигнал "0" присутству "0", а Формирование тока нагрузки нает на выходах логических элементов И

40 чинает осуществляться путем коммута34 и 35 и управляемые ключи 13 и 14 ции в противоФазе управляемых ключей заперты. В интервале времени t< - t

12 и 15. нагрузка генерирует энергию, в остальных интервалах времени потребляет.

В интервале времени t — t управ5 б

В режиме потребления энергии на ляемый ключ 12 заперт, управляемьп выходе релейного элемента 25 — сигнал ключ 15 отперт и ток нагрузки под

"1", следовательно, сигнал "1" — на действием ЗДС Ет спадает, протекаявыходах л гических элементов 36 и 32 через ведомый сетью инвертор 7 на

H Управляемый ключ 12 отперт ° В интер- 50 тиристорах и обратный диод 18, изме— вале времени t, — t на выходе релей- ритель 22 тока нагрузки, нагрузку 6 ного элемента 24 — сигнал "1", следо- и управляемый ключ 15. В интервале вательно, сигнал "1" — на выходах времени t - tr управляемый ключ 15 логических элементов 30, 33 и 38 и заперт, управляемый ключ 12 отперт управляемый ключ 15 отперт. При этом . и ток нагрузки нарастает под действиток нагрузки т,нарастает под дейст- ем ЭДС нагрузки, замыкаясь по конту55 вием ЭДС диодного выпрямителя (Е ), ру из управляемого ключа 12, измери— протекая через диодный выттрямитель 2 теля 22 тока нагрузки, нагрузки 6, и Управляемый ключ 12, измеритель 22 обратного диода 17 и т.д. Таким обра1571735 зом Формируется ток нагрузки при работе в генераторном режиме.

I

Для управления управляемыми ключа,5 ми ключевого коммутатора могут быть использованы и другие алгоритмы, в частности алгоритмы, при которых в некоторые моменты запираются все управляемые ключи ключевого коммутато, ра. В этом случае, если ток нагрузки

; до запирания всех управляемых ключей

1 не был равен нулю, после запирания, управляемых ключей в схеме при ис| пользовании обратных диодов 16 и 17 возникают перенапряжения, так как нет контуров для протекания тока. Исполь,зование вместо обратных ключей 16 и 17 стабилитронов 20 и 21 позволяет устранить перенапряжения, так как возникают замкнутые контуры для спада тока иэ стабилитронов 20 и 21,измери. теля 22 тока нагрузки и нагрузки б.

В регулируемом преобразователе электроэнергии из контура спада или ( иэ контура нарастания тока исключается ЭДС источника питания и при этом спад или нарастание происходит под действием только ЭДС нагрузки, что позволяет снизить частоту коммутации и тем самым уменьшить потери..

Формула изобретения

1. Регулируемый преобразователь ,электроэнергии, содержащий входные выводы для подключения .к трехфазной сети с нулевым проводом, соединенный с ними входом диодный выпрямитель, ключевой коммутатор, выполненный в виде мостовой схемы из четырех управляемых ключей с четырьмя обратными диодами, вход которого соединен с выходом диодного выпрямителя, а выход — с выходными выводами для подключения нагрузки, ведомый сетью инвертор на тиристорах„ вход которого соединен с входом диодного выпрямителя, а выход — с общей точкой анодов, двух обратных диодов ключевого коммутатора и схему управления, о т— л и ч а ю шийся Фем, что, с целью упрощения, диодный.выпрямитель и ведомый сетью инвертор на тиристорах выполнены по нулевой схеме, а общая точка катодов двух других обратных диодов ключевого коммутатора соединена с выходом диодного выпрямителя.

2. Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что в качестве обратных диодов, соединенных с выходом диодногс выпрямителя, использованы стабилитроны.

Составитель А.Зенченко

Редактор А.Лежнина Техред М.Ходанич Корректор Э. Лончакова

Заказ 1520 Тираж 499 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101