Преобразователь частоты
Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники и может быть использовано для регулирования частоты и величины напряжения питания асинхронных электрических двигателей. Техническим результатом является осуществление гальванической развязки и расширение пределов выходного напряжения. Преобразователь частоты содержит ключи, объединенные в две группы из трех параллельно соединенных пар последовательно включенных ключей, соединенные, соответственно, с входами и выходами преобразователя частоты. В него введены селектор, таймер и трансформатор, а ключи выполнены двунаправленными. Входы селектора соединены с входами преобразователя частоты, а выходы - с управляющими входами первой группы ключей и одними входами таймера, другие входы которого подключены к входам преобразователя частоты, а выходы - к управляющим входам второй группы ключей. Первичная и вторичная обмотки трансформатора подключены параллельно к общим выводам пар ключей. 1 ил.
Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники и может быть использовано для регулирования частоты и величины напряжения питания асинхронных электрических двигателей.
Известен «Тиристорный преобразователь частоты» (патент РФ №780114, МПК Н 02 М 5/40, 1977), содержащий группу ключей, подключенную к выходам преобразователя частоты.
Недостатками данного преобразователя частоты являются отсутствие гальванической изоляции выходного напряжения и возможности формирования номинальной величины выходного напряжения, отличающейся от входного напряжения.
Известен также двухзвенный преобразователь частоты (Р.Т.Шрейнер. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты. Екатеринбург, 2000, Российская Академия Наук, Уральское отделение, с. 284, рис. 13.5), содержащий однонаправленные ключи, объединенные в две группы из трех параллельно соединенных пар последовательно включенных ключей, соединенные, соответственно, с входами и выходами преобразователя частоты. Однако данный преобразователь также содержит гальваническую связь входного и выходного напряжений, что не позволяет подключить оборудование, требующее изолированного напряжения питания. Другим недостатком является соответствие номинального выходного напряжения величине напряжения сети, что не позволяет питать оборудование напряжением, отличным от сетевого.
Целью изобретения является изменение схемы, реализующее гальваническую изоляцию и расширение пределов выходного напряжения.
Это достигается тем, что в преобразователь частоты, содержащий ключи, объединенные в две группы из трех параллельно соединенных пар последовательно включенных ключей, соединенные, соответственно, с входами и выходами преобразователя частоты, отличающийся тем, что в него введены селектор, таймер и трансформатор, а ключи являются двунаправленными, при этом входы селектора соединены с входами преобразователя частоты, а соответствующие выходы - с управляющими входами первой группы ключей и одними входами таймера, другие входы которого подключены к входам преобразователя частоты, а выходы - к управляющим входам второй группы ключей, первичная и вторичная обмотки трансформатора подключены параллельно к общим выводам пар, соответственно, первой и второй группы ключей.
Предлагаемой схемой преобразователя частоты достигается гальваническая изоляция входного и выходного напряжений, расширяются пределы выходного напряжения. Гальваническая изоляция выходного напряжения и расширение пределов выходного номинального напряжения достигается за счет трансформатора и его соответствующего коэффициента трансформации.
На чертеже представлена функциональная схема преобразователя частоты.
Преобразователь частоты содержит ключи 1, объединенные в две группы из трех параллельно соединенных пар последовательно включенных ключей 1, соединенные, соответственно, с входами и выходами преобразователя частоты, отличающийся тем, что в него введены селектор 2, таймер 3 и трансформатор 4, а ключи 1 являются двунаправленными, при этом входы селектора 2 соединены с входами преобразователя частоты, а соответствующие выходы - с управляющими входами первой группы ключей 1 и одними входами таймера 3, другие входы которого подключены к входам преобразователя частоты, а выходы - к управляющим входам второй группы ключей 1, первичная и вторичная обмотки трансформатора 4 подключены параллельно к общим выводам пар, соответственно, первой и второй группы ключей 1.
Преобразователь частоты работает следующим образом.
Селектор 2 под управлением входного напряжения преобразователя частоты выдает сигналы переключения первичной обмотки трансформатора 4 на управляющие входы тех двух пар первой группы ключей 1, линейное напряжение на которых имеет наибольшее значение. При этом происходит переключение первичной обмотки трансформатора 4 с помощью выбранного моста первой группы ключей 1, и на вторичной обмотке трансформатора 4 формируется переменное напряжение повышенной частоты. На входы таймера 3 поступают непрерывные сигналы от селектора 2, совпадающие по фазе с сигналами управления первой группы ключей 1. Таймер 3 осуществляет задержку этих сигналов по синусоидальному закону в пределах полупериода их следования в соответствии с трехфазной системой для каждой пары второй группы ключей 1, а также для исключения влияния пульсаций амплитуды напряжения повышенной частоты на выходе вторичной обмотки трансформатора 4 на выходное напряжение преобразователя частоты производит коррекцию этой задержки в зависимости от текущего изменения линейного напряжения, коммутируемого первой группой ключей 1. В результате подачи данных управляющих сигналов с таймера 3 на вторую группу ключей 1 происходит соответствующее подключение напряжения повышенной частоты вторичной обмотки трансформатора 4 к выходам преобразователя частоты, на которых формируется широтно-модулированное трехфазное переменное напряжение.
Гальваническая изоляция выходного напряжения от входного напряжения и увеличение пределов выходного напряжения позволяют расширить область применения преобразователя частоты, например, для привода объектов, требующих по условиям эксплуатации и техники безопасности гальванически изолированного, отличающегося от сетевого напряжения питания электродвигателей.
Использование данного преобразователя частоты позволит исключить из частотно-регулируемого питания асинхронных электродвигателей, требующих гальванически изолированного напряжения, громоздкие и дорогостоящие трансформаторы частотой 50, Гц, например в электроприводе центробежных погружных насосов для добычи нефти и ручных инструментов строительной отрасли.
Преобразователь частоты, содержащий ключи, объединенные в две группы из трех параллельно соединенных пар последовательно включенных ключей, соединенные соответственно с входами и выходами преобразователя частоты, отличающийся тем, что в него введены селектор, таймер и трансформатор, а ключи являются двунаправленными, при этом входы селектора соединены с входами преобразователя частоты, а соответствующие выходы - с управляющими входами первой группы ключей и одними входами таймера, другие входы которого подключены к входам преобразователя частоты, а выходы - к управляющим входам второй группы ключей, первичная и вторичная обмотки трансформатора подключены параллельно к общим выводам пар соответственно первой и второй группы ключей.
