Преобразователь частоты

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания для озонатора большой мощности. Изобретение повышает надежность работы преобразователя частоты, что является техническим результатом (ПЧ). ПЧ содержит подключенный к входным выводам (ВЫ) через трансформатор (ТР) 1 трехфазный выпрямительный мост (МО) на шести тиристорах (ТИ) 2-7, диод (ДИ) 8, однофазный инверторный МО на четырех ТИ 9-12 с коммутирующим конденсатором (КК) 14 в диагонали переменного тока, катодная группа которого соединена с отрицательным выходным ВЫ трехфазного выпрямительного МО, а анодная группа - с отводом от средней точки соединения вторичных обмоток (ОБ) ТР1 через дроссель фильтра (ДФ) 13, второй однофазный инверторный МО на четырех ТИ 15-18 с вторым КК 20 в диагонали переменного тока, анодная группа которого соединена с положительным выходным ВЫ трехфазного выпрямительного МО, а катодная группа - с отводом от средней точки соединения вторичных ОБ ТР1 через второй ДФ 19, второй ТР 21, первая первичная ОБ которого подключена параллельно КК 14, вторая первичная ОБ - параллельно КК 20, а выводы вторичной ОБ - к выходным ВЫ ПЧ, второй ДИ 22, соединенный последовательно с ДИ 8, цепь из ДИ 8, 22 шунтирует встречно выходные ВЫ трехфазного выпрямительного МО, общая точка соединения ДИ 8, 22 подключена к отводу от средней точки соединения вторичных ОБ ТР1. 1 ил.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания для озонатора большой мощности.

Известен преобразователь частоты, содержащий трехфазный выпрямительный мост на тиристорах, подключенный к входным выводам преобразователя, диод, дроссель фильтра, однофазный инверторный мост на тиристорах с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, катодная группа которого соединена с отрицательным выходным выводом трехфазного выпрямительного моста, а анодная группа подключена к положительному выходному выводу трехфазного выпрямительного моста через дроссель фильтра, трансформатор, первичная обмотка которого подключена параллельно коммутирующему конденсатору, а выводы вторичной обмотки - к выходным выводам преобразователя, диод шунтирует встречно выходные выводы трехфазного выпрямительного моста (П. 2103793 Россия, МКИ H 02 M 5/45. Преобразователь частоты для питания озонатора /Е.М. Силкин// Б.И. - 1998. - N 3).

Недостатком преобразователя частоты является недостаточная надежность при работе на озонатор из-за высоких уровней напряжений и коммутационных потерь в тиристорах инверторного моста.

Известен преобразователь частоты, содержащий трехфазный выпрямительный мост на тиристорах, подключенный к входным выводам преобразователя, диод, дроссель фильтра, однофазный инверторный мост на тиристорах с последовательно соединенными коммутирующим дросселем и конденсатором в диагонали переменного тока, зашунтированный вторым встречным диодом, катодная группа которого соединена с отрицательным выходным выводом трехфазного выпрямительного моста, а анодная группа подключена к положительному выходному выводу трехфазного выпрямительного моста через дроссель фильтра, трансформатор, первичная обмотка которого подключена параллельно коммутирующему конденсатору, а выводы вторичной обмотки - к выходным выводам преобразователя, диод шунтирует встречно выходные выводы трехфазного выпрямительного моста (П. 2074496 Россия, МКИ H 02 M 5/45. Преобразователь частоты /Е.М. Силкин // Б.И. - 1997.- N 6).

Недостатком преобразователя частоты является недостаточная надежность при работе на озонатор из-за высоких уровней напряжений и коммутационных потерь в тиристорах инверторного моста.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь частоты (П. 2020710 Россия, МКИ H 02 M 5/45. Преобразователь частоты со звеном постоянного тока /Е.М. Силкин и др. // Б.И. - 1994. - N 18).

Прототип содержит трехфазный выпрямительный мост на тиристорах, подключенный к входным выводам преобразователя через трансформатор, диод, дроссель фильтра, однофазный инверторный мост на тиристорах с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, катодная группа которого соединена с отрицательным выходным выводом трехфазного выпрямительного моста, а анодная группа подключена к положительному выходному выводу трехфазного выпрямительного моста через дроссель фильтра, второй трансформатор, первичная обмотка которого подключена параллельно коммутирующему конденсатору, а выводы вторичной обмотки - к выходным выводам преобразователя, диод шунтирует встречно выходные выводы трехфазного выпрямительного моста.

Недостатком прототипа является недостаточная надежность при работе на озонатор из-за высоких уровней напряжений и коммутационных потерь в тиристорах однофазного инверторного моста.

Изобретение направлено на решение задачи повышения надежности работы преобразователя частоты в составе установки электросинтеза озона большой мощности, что является целью изобретения.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователе частоты, содержащем трехфазный выпрямительный мост на тиристорах, подключенный к входным выводам преобразователя через трансформатор, диод, дроссель фильтра, однофазный инверторный мост на тиристорах с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, катодная группа которого соединена с отрицательным выходным выводом трехфазного выпрямительного моста, а анодная группа подключена к первому выводу дросселя фильтра, второй трансформатор, первичная обмотка которого подключена параллельно коммутирующему конденсатору, выводы вторичной обмотки - к выходным выводам преобразователя, трансформатор выполнен с отводом от средней точки соединения вторичных обмоток, второй трансформатор выполнен с второй первичной обмоткой, преобразователь снабжен вторым диодом, вторым дросселем фильтра и вторым однофазным инверторным мостом с вторым коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, анодная группа которого соединена с положительным выходным выводом трехфазного выпрямительного моста, а катодная группа подключена к первому выводу второго дросселя фильтра, вторые выводы дросселей фильтра соединены с отводом от средней точки соединения вторичных обмоток трансформатора, вторая первичная обмотка второго трансформатора подключена параллельно второму коммутирующему конденсатору, второй диод соединен последовательно с диодом, цепь из диодов шунтирует встречно выходные выводы трехфазного выпрямительного моста, общая точка соединения диодов подключена к отводу от средней точки соединения вторичных обмоток трансформатора.

Существенным отличием, характеризующим изобретение, является повышение надежности работы преобразователя частоты в составе установки электросинтеза озона большой мощности за счет снижения уровней напряжений на тиристорах моста инвертора и коммутационных потерь в них. Озонатор характеризуется изменением эквивалентных параметров в широких пределах. Это делает необходимым увеличение раскачки напряжений на коммутирующих конденсаторах инверторных мостов для обеспечения коммутационной устойчивости. В заявляемом преобразователе частоты уровень напряжений на тиристорах инверторного моста уменьшен в 2 раза. Снижены и коммутационные потери в тиристорах за счет уменьшения уровней прямого и обратного напряжений. В результате надежность работы преобразователя частоты на озонатор большой мощности является более высокой.

Повышение надежности работы является полученным техническим результатом, обусловленным введением новых элементов и связей, т.е. отличительными признаками. Таким образом, отличительные признаки заявляемого преобразователя частоты являются существенными.

На чертеже приведена принципиальная схема преобразователя частоты.

Преобразователь частоты содержит подключенный к входным выводам через трансформатор 1 трехфазный выпрямительный мост на шести тиристорах 2-7, диод 8, однофазный инверторный мост на четырех тиристорах 9-12, катодная группа которого соединена с отрицательным выходным выводом трехфазного выпрямительного моста, а анодная группа - с отводом от средней точки соединения вторичных обмоток трансформатора через дроссель фильтра 13, с коммутирующим конденсатором 14 в диагонали переменного тока, второй однофазный инверторный мост на четырех тиристорах 15-18, анодная группа которого соединена с положительным выходным выводом трехфазного выпрямительного моста, а катодная группа - с отводом от средней точки соединения вторичных обмоток трансформатора через второй дроссель фильтра 19, с вторым коммутирующим конденсатором 20 в диагонали переменного тока, второй трансформатор 21, первая первичная обмотка которого подключена параллельно коммутирующему конденсатору, вторая первичная обмотка - параллельно второму коммутирующему конденсатору, а выводы вторичной обмотки подключены к выходным выводам преобразователя, второй диод 22, соединенный последовательно с диодом, цепь из диодов шунтирует встречно выходные выводы трехфазного выпрямительного моста, общая точка соединения диодов подключена к отводу от средней точки соединения вторичных обмоток трансформатора.

Преобразователь частоты работает следующим образом. Входное переменное напряжение сети преобразуется в постоянное выпрямительным мостом на тиристорах 2-7. Цепь из диодов 8, 22 снижает пульсации выходного напряжения выпрямительного моста при больших углах управления. Постоянное напряжение с выхода выпрямительного моста поступает на последовательную цепь, состоящую из второго однофазного инверторного моста на тиристорах 15-18, второго дросселя фильтра 19, дросселя фильтра 13, однофазного инверторного моста на тиристорах 9-12. Дроссели фильтра 13, 19 обеспечивают требуемые условия для коммутации тиристоров 9-12, 15-18 инверторных мостов и сглаживание выходного тока выпрямительного моста. Импульсы управления на тиристоры диагоналей 15, 18, 9, 12 и 16, 17, 11, 10 подаются поочередно. Коммутация тиристоров 15, 18 и 9, 12 инверторных мостов осуществляется за счет встречного разряда коммутирующих конденсаторов 14, 20 и емкостного гашения тока соответствующих пар тиристоров. Трансформатор 21 обеспечивает согласование напряжений преобразователя частоты и озонатора, а также гальваническую развязку питающей и нагрузочной цепей. Первичные обмотки трансформатора 21 работают параллельно на общую нагрузку. Электромагнитные процессы при работе тиристоров диагоналей 15, 18, 9, 12 и 16, 17, 11, 10 повторяются, но ток через нагрузочную цепь имеет разное направление. За полный цикл работы всех тиристоров 9-12 и 15-18 инверторных мостов в нагрузке получаем полный период выходного переменного тока.

По сравнению с прототипом напряжение на тиристорах инверторных мостов при заданном напряжении сети уменьшается в 2 раза. По указанной причине снижаются и коммутационные потери при включении и выключении тиристоров. Снижение уровня напряжений и коммутационных потерь позволяет снизить технические требования к тиристорам инверторных мостов, наиболее критичных к уровням напряжений при работе на повышенной частоте. Надежность работы преобразователя частоты на озонатор существенно возрастает. Повышение надежности оценивается по времени наработки на отказ по результатам опытной эксплуатации преобразователя частоты. При выполнении преобразователя частоты по заявляемой схеме время наработки на отказ может быть увеличено в 2,5-3 раза по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Преобразователь частоты, содержащий трехфазный выпрямительный мост на тиристорах, подключенный к входным выводам преобразователя через трансформатор, диод, дроссель фильтра, однофазный инверторный мост на тиристорах с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, катодная группа которого соединена с отрицательным выходным выводом трехфазного выпрямительного моста, а анодная группа подключена к первому выводу дросселя фильтра, второй трансформатор, первичная обмотка которого подключена параллельно коммутирующему конденсатору, выводы вторичной обмотки - к выходным выводам преобразователя, отличающийся тем, что трансформатор выполнен с отводом от средней точки соединения вторичных обмоток, второй трансформатор выполнен с второй первичной обмоткой, преобразователь снабжен вторым диодом, вторым дросселем фильтра и вторым однофазным инверторным мостом с вторым коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, анодная группа которого соединена с положительным выходным выводом трехфазного выпрямительного моста, а катодная группа подключена к первому выводу второго дросселя фильтра, вторые выводы дросселей фильтра соединены с отводом от средней точки соединения вторичных обмоток трансформатора, вторая первичная обмотка второго трансформатора подключена параллельно второму коммутирующему конденсатору, второй диод соединен последовательно с диодом, цепь из диодов шунтирует встречно выходные выводы трехфазного выпрямительного моста, общая точка соединения диодов подключена к отводу от средней точки соединения вторичных обмоток трансформатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1