Непосредственный трехфазный преобразователь частоты с естественной коммутацией



Непосредственный трехфазный преобразователь частоты с естественной коммутацией
Непосредственный трехфазный преобразователь частоты с естественной коммутацией

 


Владельцы патента RU 2421867:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" (RU)

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в автономных системах электроснабжения для стабилизации частоты и напряжения источников электроэнергии с повышенной частотой генерируемого напряжения. Непосредственный трехфазный преобразователь частоты с естественной коммутацией, содержащий силовую схему, выходной фильтр и систему управления, отличающийся тем, что преобразователь содержит трехфазную силовую схему, трансформатор напряжения, блок трансформаторов тока, измеритель отклонения напряжения, задающий генератор, блок косинусной синхронизации и три блока формирования управляющих сигналов, причем, входы силовой схемы преобразователя, содержащей тиристорные ключи, соединены с источником трехфазного высокочастотного напряжения, а ее выходы через выходной фильтр, блок трансформаторов тока и трансформатор напряжения - с выходными зажимами преобразователя. Технический результат - стабилизация частоты в несимметричных режимах работы. 2 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в автономных системах электроснабжения для стабилизации частоты и напряжения источников электроэнергии с повышенной частотой генерируемого напряжения.

Известный трехфазный преобразователь частоты (патент РФ № 2216097, 7 Н02Р 9146, H02J 3116, Бюл. № 31, 2003), содержит трехфазную силовую схему полупроводниковых приборов, цепи искусственной коммутации, выходной фильтр, трансформаторы тока и напряжения, блок косинусной синхронизации, задающий генератор, регулятор частоты и три блока формирования управляющих сигналов.

Недостатками преобразователя являются низкая надежность работы из-за использования дополнительных силовых цепей искусственной коммутации и сложности системы управления, обеспечивающей стабилизацию напряжения за счет изменения угла сдвига фаз на входе преобразователя.

Наиболее близким по техническому решению является непосредственный трехфазный преобразователь частоты с естественной коммуникацией (по патенту РФ № 2349019, Бюл. № 7, 2009), содержащий силовую схему, выходной фильтр, трансформатор с вращающимся магнитным полем и систему управления, обеспечивающую естественную коммутацию силовых вентилей преобразователя.

Недостатком преобразователя является отсутствие стабилизации напряжения в несимметричных режимах работы.

Техническим решением поставленной задачи является стабилизация напряжения и частоты в несимметричных режимах работы с помощью системы управления непосредственным трехфазным преобразователем частоты с естественной коммуникацией силовых вентилей.

Техническое решение достигается тем, непосредственный трехфазный преобразователь частоты с естественной коммутацией, содержащий силовую схему, выходной фильтр и систему управления, согласно изобретению содержит трехфазную силовую схему, трансформатор напряжения, блок трансформаторов тока, измеритель отклонения напряжения, задающий генератор, блок косинусной синхронизации и блоки формирования управляющих сигналов, при этом входы силовой схемы преобразователя, содержащей тиристорные ключи, соединены с источником трехфазного высокочастотного напряжения, а ее выходы через выходной фильтр, блок трансформаторов тока и трансформатор напряжения - с выходными зажимами преобразователя, первый и второй входы блока косинусной синхронизации соединены с выводами для подключения источника высокочастотного напряжения, выходы которого соединены с первым и четвертым входами первого, второго и третьего блоков формирования управляющих сигналов, первый и второй выходы которых соединены с управляющими входами трехфазной силовой схемы преобразователя, выход задающего генератора соединен со вторым, а выход измерителя отклонения напряжения соединен с третьим входом первого, второго и третьего блоков формирования управляющих сигналов, пятый вход которых соединен с выходом блока трансформаторов тока, вход измерителя отклонения напряжения соединен с выходом трансформатора напряжения, каждый из блоков формирования управляющих сигналов содержит сумматор, первый и второй компараторы, первый и второй логические элементы И, первый и второй распределители импульсов и датчик тока, первые входы первого и второго компараторов являются первым и четвертым соответственно входами блоков формировании управляющих сигналов, первый и второй входы сумматора являются вторым и третьим входами блоков формирования управляющих сигналов, выход сумматора соединен со вторыми входами первого и второго компараторов, выходы которых соединены с первыми входами первого и второго логических элементов И, вторые входы которых соединены с первым и вторым выходами, соответственно, датчика тока, вход которого является пятым входом блоков формирования управляющих сигналов, выходы первого и второго логических элементов И соединены с входами первого и второго распределителей импульсов, выходы которых являются первым и вторым выходами блоков формирования управляющих сигналов.

Новизна заявленного технического решения обусловлена тем, что в составе преобразователя применяется три блока формирования управляющих сигналов, трансформатор напряжения, блок трансформаторов тока, измеритель отклонения напряжения, задающий генератор и блок косинусной синхронизации, что позволяет обеспечивать стабилизацию напряжения и частоты на выходе в несимметричных режимах работы.

По данным научно-технической и патентной литературы авторам не известна заявляемая совокупность признаков, направленная на достижение поставленной задачи, и это решение не вытекает с очевидностью из известного уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии решения уровню изобретения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана структурная схема непосредственного преобразования частоты с естественной коммуникацией силовых вентилей, на фиг.2 - диаграммы напряжения и тока, поясняющие принцип работы преобразователя.

Функциональная схема преобразователя (фиг.1) содержит входные выводы 1, 2 и 3 для подключения источника электроэнергии повышенной частоты f1, выходные выводы 4, 5 и 6 для подключения низкочастотной нагрузки с частотой f2, трехфазную силовую схему 7, выходной фильтр 8, блок трансформаторов тока 9, трансформатор напряжения 10, блок косинусной синхронизации 11, задающий генератор низкочастотного синусоидального напряжения 12, измеритель отклонения напряжения 13 и три блока формирования управляющих сигналов 14, 15, 16. Каждый блок формирования управляющих сигналов содержит сумматор 17, первый и второй компараторы 18 и 19, первый и второй логические элементы И 20 и 21, датчик тока 22, первый и второй распределители импульсов 23 и 24.

На примере блока формирования управляющих сигналов 14, формирующего однофазное выходное напряжение, рассмотрим работу системы управления преобразователя по стабилизации частоты и напряжения.

Задающим генератором 12 синусоидального напряжения Uзг (фиг.1) устанавливаемая рабочая частота f2 выходного напряжения преобразователя. Ведущий сигнал с задающего генератора 12 (фиг.2, а) поступает на первый ход сумматора 17, на второй вход которого поступает существующий сигнал об отклонении выходного напряжения ΔU (фиг.2, а) от измерителя отклонения напряжения 13. Сигнал рассогласования суммируется с ведущим сигналом, и результирующий сигнал синусоидальной формы Uc (фиг.2, а) с выхода сумматора поступает на вторые входы компараторов 18 и 19. На первые входы компараторов 18 и 19 поступает опорный сигнал от блока косинусной синхронизации 11 (Uкс, фиг.2, а). В компараторах происходит сравнение двух сигналов ведущего - синусоидальной формы ΔU и опорного - косинусные синхронизированные кривые Uкс, и при их равенстве формируются управляющие импульсы uу1 и uу2 (фиг.2, б), которые поступают на первые входы логических элементов И 20 и 21. В зависимости от полярности тока нагрузки и iн, которую фиксирует датчик тока 22, управляющие сигналы uу1 или uу2 поочередно подаются на соответствующие управляющие электроды тиристоров трехфазной силовой схемы 7 преобразователя. На выходе силовой схемы НПЧ 7 формируются кривые напряжения положительного uпт и отрицательного uот типов (фиг.2, в). Выходной фильтр 8 сглаживает пульсации и напряжение uн подключается к выходным выводам преобразователя 4, 5, и 6 соответственно. Естественная коммутация силовых тиристоров непосредственного преобразователя частоты обеспечивается за счет того, что когда ток нагрузки iн имеет положительную полярность, на входе преобразователя из высокочастотного напряжения формируется низкочастотное напряжение из кривых положительного типа (фиг.2, в, г), когда iн имеет отрицательную полярность, то низкочастотное напряжение формируется из кривых отрицательного типа (фиг.2, в, г) (Джюджи Л, Пелли Б. Силовые полупроводниковые преобразователи частоты. - М.: Энергоатомиздат, 1983, - 400 с., с.37-41).

Таким образом, стабилизация частоты на выходе непосредственного преобразователя осуществляется автоматически и ее определяет частота задающего генератора 12. Стабилизация напряжения осуществляется так же автоматически и она соответствует частоте сигнала задающего генератора 12.

Использование в составе трехфазного непосредственного преобразователя с естественной коммутацией трех блоков формирования управляющих сигналов, трансформатора напряжения, блока трансформаторов тока, измерителя отклонения напряжения, задающего генератора и блока косинусной синхронизации выгодно отличает предлагаемый преобразователь от известного, так как в несимметричных режимах работы обеспечивается стабилизация выходного напряжения и частоты.

Непосредственный трехфазный преобразователь частоты с естественной коммутацией, содержащий силовую схему, выходной фильтр и систему управления, отличающийся тем, что преобразователь содержит трехфазную силовую схему, трансформатор напряжения, блок трансформаторов тока, измеритель отклонения напряжения, задающий генератор, блок косинусной синхронизации и три блока формирования управляющих сигналов, причем входы силовой схемы преобразователя, содержащей тиристорные ключи, соединены с источником трехфазного высокочастотного напряжения, а ее выходы через выходной фильтр, блок трансформаторов тока и трансформатор напряжения - с выходными зажимами преобразователя, первый и второй входы блока косинусной синхронизации соединены с выводами для подключения источника высокочастотного напряжения, выходы которого соединены с первым и четвертым входами, первого, второго и третьего блоков формирования управляющих сигналов, первый и второй выходы которых соединены с управляющими входами трехфазной силовой схемы преобразователя, выход задающего генератора соединен со вторым, а выход измерителя отклонения напряжения соединен с третьим входом первого, второго и третьего блоков формирования управляющих сигналов, пятый вход которых соединен с выходом блока трансформаторов тока, вход измерителя отклонения напряжения соединен с выходом трансформатора напряжения, каждый из блоков формирования управляющих сигналов содержит сумматор, первый и второй компараторы, первый и второй логические элементы И, первый и второй распределители импульсов и датчик тока, первые входы первого и второго компараторов являются первым и четвертым соответственно входами блоков формировании управляющих сигналов, первый и второй входы сумматора являются вторым и третьим входами блоков формирования управляющих сигналов, выход сумматора соединен со вторыми входами первого и второго компараторов, выходы которых соединены с первыми входами первого и второго логических элементов И, вторые входы которых соединены с первым и вторым выходами соответственно датчика тока, вход которого является пятым входом блоков формирования управляющих сигналов, выходы первого и второго логических элементов И соединены с входами первого и второго распределителей импульсов, выходы которых являются первым и вторым выходами блоков формирования управляющих сигналов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в частотно-регулируемом электроприводе. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводе для питания асинхронных трехфазных и синхронных электродвигателей. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в частотно-регулируемом электроприводе для регулирования трехфазного напряжения и частоты на выходе матричного преобразователя, который выполнен на 9 транзисторах в узлах решетки, образованной пересечениями i=1, 2 трехфазных горизонтальных шин питания и j=1, 2 трехфазных вертикальных шин нагрузки.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления трехфазным статическим преобразователем при несимметричной нагрузке. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автономного электроснабжения для стабилизации частоты и напряжения источников с повышенной частотой генерируемого напряжения.

Изобретение относится к полупроводниковой преобразовательной технике и может быть использовано в установках прецизионной плавки металлов, выращивании монокристаллов, формообразовании в условиях сверхпластичности и других точных электротермических технологиях.

Изобретение относится к области электротехники и обеспечивает технический результат - снижение коэффициента нелинейных искажений выходного напряжения и повышение коэффициента мощности известных тиристорных преобразователей частоты с непосредственной связью.

Изобретение относится к области электротехники, может быть использовано в системе электропривода. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в приводах электровозов с асинхронными электродвигателями при питании от сетей переменного или постоянного тока, что свойственно для протяженных скоростных магистралей, имеющих участки сети переменного и постоянного тока

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления трехфазным статическим преобразователем при несимметричной нагрузке, входящим в состав автономной системы генерирования электрической энергии, системы бесперебойного электропитания, системы электроснабжения и др

Изобретение относится к полупроводниковым преобразователям и может быть использовано для безтрансформаторного непосредственного преобразования трехфазного переменного напряжения в переменное, регулируемое по величине и частоте

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для использования в электроприводах переменного тока, управляемых оптоэлектронными изоляторами, и источниках вторичного электропитания

Изобретение относится к полупроводниковым преобразователям и может быть использовано для непосредственного преобразования трехфазного переменного напряжения в переменное, регулируемое по величине и частоте

Изобретение относится к устройствам широкополосного преобразования частоты, ведомых сетью, и может быть использовано в электроприводе для управления скоростью асинхронных электродвигателей

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники и может быть использовано при построении систем генерирования электрической энергии трехфазного переменного тока для летательных аппаратов. Система содержит синхронный генератор без вывода нулевого провода с возбуждением от постоянных магнитов и шестифазной обмоткой на статоре, статический преобразователь электрической энергии на базе трехфазного по выходу непосредственного преобразователя частоты с естественной коммутацией (циклоконвертора), каждая выходная фаза которого собрана по схеме шестифазного реверсивного выпрямителя, в котором последовательно с каждой парой встречно-параллельно соединенных тиристоров включен дроссель, к выходу каждой выходной фазы подключен конденсатор низкочастотного фильтра, в статический преобразователь электрической энергии вводится еще одна фаза непосредственного преобразователя частоты с естественной коммутацией, выход данной фазы соединен с нулевым проводом нагрузок системы генерирования. Технический результат - повышение входного коэффициента мощности статического преобразователя электрической энергии. 4 ил.
Наверх