Преобразователь частоты

 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике. Его целью является улучшение формы тока в нагрузке. Преобразователь частоты содержит основные выпрямительный 1-6 и инверторный 7- 12 тиристорные мосты и вспомогательные диодный 14-19 и тиристорный 21-25 мосты. Цель достигается тем, что управление основным 7-12 и вспомогательным 21-25 мостами осуществляют по синусоидальному закону. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 M 5/45

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4768426/07 (22) 31.10.89 (46) 07.12.91, Бюл. N 45 (71) Ленинградский горный институт им.Г.В. Плеханова (72) А.B.Øèïóëèí и Г,В,Бажеева (53) 621.314;27(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1288853, кл. Н 02 М 5/27, 1985.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1527692, кл. Н 02 М 5/27, 1987..

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике, и может быть использовано для частотного управления двигателем переменного тока.

Целью изобретения является улучшение формы выходного тока.

На фиг. 1 представлена силовая схема преобразователя частоты; на фиг. 2 — форма линейного напряжения между фазами А и В нагрузки, формы токов в элементах силовой схемы; на фиг. 3 — формы импульсов управления тиристорами преобразователя, форма напряжения между фазами А и В нагрузки; на фиг. 4 — система управления инверторным мостом и система управления вспомогательным тиристорным мостом.

Преобразователь частоты на фиг. 1 содержит выпрямительный мост 1 — 6,. инверторный мост 7 — 12, подключенный к выходу выпрямительного моста 1 — 6,. нагрузку 13, соединенную с выходными выводами инверторного моста 7 — 12, вспомогательный диодный мост 14-19, подключенный выводами переменного тока к нагрузке 13, вспо,, ЯЛ,„ 1697226 А1 (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к силовой преобразовательной технике. Его целью является улучшение формы тока в нагрузке.

Преобразователь частоты содержит основные выпрямительный 1 — 6 и инверторный 7—

12 тиристорные мосты и вспомогательные диодный 14 — 19 и тиристорный 21 — 25 мосты.

Цель достигается тем, что управление основным 7 — 12 и вспомогательным 21 — 25 мостами осуществляют по синусоидальному закону, 4 ил. могательный тиристорный мост 20 — 25, также подключенный выводами переменного С тока к нагрузке 13 и выводами постоянного тока встречно-параллельно вспомогательному диодному мосту 14-19, конденсатор

26, соединяющий выводы постоянного тока вспомогательных мостов, блок управления преобразователем, содержащей систему 27 управления выпрямительным мостом, вхо- О дами соединенную с фазами сети, выхода- 4 ми — c соответствующими тиристорами )13 выпрямительного моста 1 — 6, систему 28 управления инверторным мостом, входом 0с, соединенную с дополнительным выходом системы 27 управления выпрямительным мостом, выходом — с соответствующими тиристорами инверторного моста 7 — 12, систему 29 управления вспомогательным тиристорным мостом, входами соединенную с фазами сети, шестью выходами — с соответствующими тиристорами вспомогательного. тиристорного моста, а дополнительными тремя выходами — с дополнительными входами 28 управления

1697226

10 инверторным мостом, Временные диаграммы 30-33, поясняющие принцип построения системы 28 управления, показаны на фиг, 3, Система 28 управления инверторным мостом на фиг. 4 содержит три пороговых элемента 34 — 36, шесть логических элементов 2И 37 — 42, подключенных первыми входами к прямым и инверсным выходам пороговых элементов 34 — 36, вторыми входами — к дополнительным выходам системы

27 управления выпрямительным мостом, а выходами — к соответствующим тиристорам инверторного моста 7-12. Система 29 управления вспомогательным тиристорнь;м мостом содержит синхронизатор 43, соединенный входами с фазами сети, два генератора 44, 45 линейно изменяющегося напряжения, подключенных входами к выходу синхронизатора 43, три генератора 46—

48 синусоидального напряжения, шесть элементов 49-54 сравнения, первые входы которых подключены к генераторам линейно изменяющегося напряжения, вторые — к выходам генераторов 46 — 48 синусоидального напряжения и входам пороговых элементов 34 — 36. Последовательности импульсов 32 на выходах пороговых элементов 34-36 показаны на фиг. 3.

Система 28 управления инверторным мостом служит для включения в. заданное время тиристоров 7 — 12. Система 29 управления вспомогательным тиристорным мостом предназначена для включения тиристоров 20 — 25. Пороговые элементы 34—

36 служат для преобразования синусоидального напряжения в прямоугольные сигналы, длительностью равные полупериоду синусоиды. Логические элементы 2И 37—

42 предназначены для формирования импульсов управления тиристорами инверторного моста. Синхронизатор 43 служит для согласования работы генераторов44,45 линейно изменяющегося напряжения по частоте и фазе с напряжениями сети и подключен к фазам сети. Генераторы линейно изменяюшегося напряжения имеют вертикальный фронт и линейно падающий срез импульсов обеих полярностей, Генераторы 46 — 48 синусоидэльного напряжения позволяют получать сдвинутые на 120 эл.град. регулируемые по частоте и амплитуде синусоидальные напряжения, соответствующие выходным напряжениям преобразователя, Элементы 49-54 сравнения предназна ены для определения моментов коммутации вспомогательного тиристорного моста пу-.ем сравнения напряжения генераторов "6 48 и сигналов

55 генераторов 44, 45 линейно изменяющегося напряжения.

Преобразователь частоты работает следующим образом.

Предположим, что в начальный момент времени открываются тиристоры 1, 7, 8, 2, ток протекает по цепи: тиристоры 1, 7, фазы

А и В нагрузки, тиристоры 8, 2, Одновременно через диоды 14 и 15 происходит заряд конденсатора 26. Затем напряжение фазы сети уменьшается по амплитуде, ток через тиристоры 1, 7, 8, 2 уменьшается, реактивный ток, поддерживаемый индуктивностью нагрузки 13, протекает через диоды 18, 17, конденсатор 26, дозаряжая последний, Затем открываются тиристоры 20, 21 и происходит разряд конденсатора 26 через фазы А, В нагрузки. Через определенное время открываются тиристоры 3, 7, 8, 2, ток протекает по цепи: тиристоры 3, 7, фазы А и В нагрузки 13, тиристоры 8, 2, Одновременно через диоды 14, 15 дозаряжается конденсатор 26, Падение напряжения на диодах 14, 15 запирает тиристоры 20, 21. Затем напряжение фазы сети уменьшается по амплитуде, ток через тиристоры 3, 7, 8, 2 уменьшается, реактивный ток, поддерживаемый индуктивностью нагрузки 13, протекает через: диоды 18, 17, конденсатор 26, дозаряжая последний и т,д..

Временем включения тиристоров BcllOмогательного моста 20 — 25 можно изменять длительность разряда конденсатора 26 и тем самым формировать ток нагрузки по синусоидальному закону.

В конце полупериода выходное напряжение, прикладываемое к фазам А, В нагрузки, снижается до нуля, э тиристоры 7, 8 запираются. При открывании тиристоров

10, 11 это напряжение меняет полярность, Реактивная энергия, накопленная в индуктивности нагрузки 13, через диоды 18, 1 7 дозаряжает конденсатор 26, который впоследствии разряжается через фазы нагрузки

13, Происходит постоянный обмен реактивной энергией между нагрузкой 13 и конденсатором 26.

Аналогичные процессы происходят в других фазах нагрузки, Нэ фиг. 2 представлены UAB — форма линейного напряжения между фазами А и В нагрузки, IAa — форма тока между фазами А и В нагрузки, l7 — форма тока через тиристор

7, lzp — форма тока через тиристор 20, (и— форма тока через диод 14, i>o — форма тока через тиристор 10, Izz — форма тока через тиристор 23, i)7 — форма тока через диод 17.

На фиг, 3 показаны 30 — принцип формирования синусоидального напряжения при вертикальном способе управления, 31 — им1697226 пульсы управления тиристорами 20 и 23 фазы А нагрузки 13, сформированные при вертикальном способе управления, 32— импульсы на выходе пороговых элементов (по сути представляющих собой шестиканальный распределитель импульсов), 33— импульсы управления тиристорами инверторного моста 7 — 12, Use.— форма линейного напряжения между фазами А и В нагрузки.

Использование изобретения позволяет формировать напряжение на нагрузке; близкое к синусоидальному, что увеличивает КПД привода, уменьшает нагрев двигателя.

Формула изобретения

Преобразователь частоты, содержащий встречно-параллельно включенные по цепи постоянного тока выпрямительный и инверторный мосты, вспомогательный диодный и тиристорный мосты, соединенные между собой разноименными выводами постоянного тока и выводами переменного тока, подключенными к выводам переменного тока инверторного моста, образующим выходные выводы преобразователя, конденсатор, соединяющий выводы постоянного тока вспомогательных мостов, блок управления, включающий в себя систему импульснофаэового управления выпрямительным мостом, систему управления инверторным мостом, входом соединеннуЮ с дополнительным выходом системы управления выпрямительным мостом, и систему управления вспомогательным тиристорным мостом, отличающийся тем, что, с целью улучшения формы выходного тока, система управления инверторным мостом содержит три пороговых элемента, шесть логических элементов 2И, причем первые входы логических элементов 2И подключе5 ны к прямым и инверсным выходам пороговых элементов, вторые входы — к дополнительным выходам системы импульсно-фазового управления выпрямительным мостом, а выходы связаны с

10 управляющими входами соответствующих тиристоров инверторного моста, система управления вспомогательным тиристорным мостом содержит синхронизатор, два генератора линейно изменяющегося напря15 жения, три генератора синусоидального напряжения, шесть элементов сравнения, причем синхронизатор подключен к входным выводам преобразователя, два генератора линейно изменяющегося напряжения

20 подключены к выходу синхронизатора, первый, третий и пятый элементы сравнения первыми входами подключены к выходу первого генератора линейно изменяющегося напряжения, второй, четвертый и we25 стой элементы сравнения первыми входами подключены к выходу второго генератора линейно изменяющегося напряжения, вторые входы первого и второго, третьего и четвертого, пятого и шестого

30 элементов сравнения подключены соответственно к выходам первого, второго и третьего генераторов синусоидального напряжения, а также к входам пороговых элементов системы управления инвертор35 ным мостом, выходы элементов сравнения подключены к управляющим входам соответствующих тиристоров вспомогательного тиристорного моста.

1697226

1697226

1697226

С оста вител ь Г. M ы цы к

Редактор Т.Юрчикова Техред M.Ìîðãåíòàë . Корректор И.Муска

Заказ 4314 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж:-35, Раушская наб„4/5

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