Трехфазный реверсивный знакопеременный преобразователь частоты, ведомый сетью



Трехфазный реверсивный знакопеременный преобразователь частоты, ведомый сетью
Трехфазный реверсивный знакопеременный преобразователь частоты, ведомый сетью
Трехфазный реверсивный знакопеременный преобразователь частоты, ведомый сетью

 


Владельцы патента RU 2470449:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) (RU)

Изобретение относится к устройствам преобразования частоты, ведомых сетью, и может быть использовано в установках, в которых требуется регулирование частоты. Технический результат заключатся в получении на нагрузке знакопеременного напряжения различной частоты. Два полупроводниковых блока трехфазного мостового модуля выполнены из полупроводниковых элементов, причем полупроводниковые элементы одного полупроводникового блока объединены и подключены к началу нагрузки и полупроводниковые элементы другого полупроводникового блока объединены и подключены к концу нагрузки. Полупроводниковые элементы одного полупроводникового блока и полупроводниковые элементы другого полупроводникового блока соединены попарно, и эти пары подключены к соответствующим фазам трехфазного источника переменного напряжения. В качестве полупроводниковых элементов использованы транзисторы, пропускающие в ключевом режиме ток в направлениях от эмиттера к коллектору и от коллектора к эмиттеру. Коллекторы транзисторов одного полупроводникового блока трехфазного мостового модуля объединены и подключены к началу нагрузки, а коллекторы транзисторов другого полупроводникового блока трехфазного мостового модуля объединены и подключены к концу нагрузки. Эмиттеры транзисторов одного и другого полупроводниковых блоков трехфазного мостового модуля соединены попарно и подключены к соответствующим фазам трехфазного источника переменного напряжения. 3 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к устройствам преобразования частоты, ведомых сетью, и может быть использовано в установках, в которых требуется регулирование частоты.

Известно устройство преобразования переменного напряжения одной частоты в переменное напряжение другой частоты, содержащее два трехфазных мостовых реверсивных модуля, каждый из которых образован двумя полупроводниковыми блоками, выполненными из полупроводниковых элементов. В качестве полупроводниковых элементов использованы двенадцать тиристоров. Катоды трех тиристоров и аноды трех тиристоров двух полупроводниковых блоков обоих трехфазных мостовых реверсивных модулей объединены через уравнительный реактор и подключены к началу нагрузки. Аноды трех тиристоров и катоды трех тиристоров двух полупроводниковых блоков обоих трехфазных мостовых реверсивных модулей также объединены через уравнительный реактор и подключены к концу нагрузки. В каждом трехфазном мостовом реверсивном модуле катоды тиристоров одного полупроводникового блока и аноды тиристоров другого полупроводникового блока соединены попарно, и эти пары подключены к вторичной обмотке трехфазного трансформатора. Первичная обмотка трехфазного трансформатора подключена к трехфазному источнику переменного напряжения (Бернштейн А.Я., Гусяцкий Ю.М., Кудрявцев А.В., Сарбатов Р.С. Тиристорные преобразователи частоты в электроприводе / А.Я.Бернштейн, Ю.М.Гусяцкий, А.В.Кудрявцев, Р.С.Сарбатов - М.: Энергия, 1980. - С.203, рис.6.1).

Основными недостатками описанного устройства преобразования переменного напряжения одной частоты в переменное напряжение другой частоты являются отсутствие возможности получения на нагрузке напряжения высокой частоты, низкая надежность, большие габариты, сложность системы управления вследствие большого количества тиристоров, используемых в трехфазных мостовых реверсивных модулях.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является полупроводниковое устройство преобразования переменного напряжения в постоянное, содержащее два полупроводниковых блока трехфазного мостового модуля, выполненных из полупроводниковых элементов. В качестве полупроводниковых элементов использованы шесть тиристоров. Катоды трех тиристоров одного полупроводникового блока объединены и подключены к началу нагрузки, аноды трех тиристоров другого полупроводникового блока объединены и подключены к концу нагрузки. Аноды одного полупроводникового блока и катоды другого полупроводникового блока соединены попарно, и эти пары подключены к соответствующим фазам трехфазного источника переменного напряжения (Терехов В.М. Элементы автоматизированного электропривода / В.М. Терехов. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - С.45, рис.2.14).

Основным недостатком этого полупроводникового устройства преобразования переменного напряжения в постоянное является отсутствие возможности получения на нагрузке переменного напряжения различной частоты.

Предлагаемым изобретением решается задача получения на нагрузке знакопеременного напряжения различной частоты.

Для решения поставленной задачи в трехфазном реверсивном знакопеременном преобразователе частоты, ведомом сетью, содержащем два полупроводниковых блока трехфазного мостового модуля, выполненных из полупроводниковых элементов, причем полупроводниковые элементы одного полупроводникового блока объединены и подключены к началу нагрузки и полупроводниковые элементы другого полупроводникового блока объединены и подключены к концу нагрузки, а полупроводниковые элементы одного полупроводникового блока и полупроводниковые элементы другого полупроводникового блока соединены попарно, и эти пары подключены к соответствующим фазам трехфазного источника переменного напряжения, согласно изобретению в качестве полупроводниковых элементов использованы транзисторы, пропускающие в ключевом режиме ток в направлениях от эмиттера к коллектору и от коллектора к эмиттеру. При этом коллекторы транзисторов одного полупроводникового блока трехфазного мостового модуля объединены и подключены к началу нагрузки, а коллекторы транзисторов другого полупроводникового блока трехфазного мостового модуля объединены и подключены к концу нагрузки. Эмиттеры транзисторов одного и другого полупроводниковых блоков трехфазного мостового модуля соединены попарно и подключены к соответствующим фазам трехфазного источника переменного напряжения.

Обеспечение возможности получения на нагрузке знакопеременного напряжения различной частоты обусловлено использованием в качестве полупроводниковых элементов транзисторов, пропускающих в ключевом режиме ток в прямом и обратном направлениях вследствие симметричной структуры полупроводникового транзистора - р-n-р или n-р-n.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого трехфазного реверсивного знакопеременного преобразователя частоты, ведомого сетью; на фиг.2 изображены осциллограммы напряжений трехфазного источника переменного напряжения, осциллограммы напряжений на нагрузке при частоте 150 Гц, а также указаны транзисторы, открываемые в каждый конкретный промежуток времени; на фиг.3 изображены осциллограммы напряжений трехфазного источника переменного напряжения, осциллограммы напряжений на нагрузке при частоте 30 Гц, а также указаны транзисторы, открываемые в каждый конкретный промежуток времени.

Кроме того на чертеже используются следующие обозначения:

- Uсети - напряжение сети;

- А, В, С - фазы питания от трансформатора напряжения;

- VT1-VT6 - полупроводниковые транзисторы;

- t1-t8 - промежутки времени.

Трехфазный реверсивный знакопеременный преобразователь частоты, ведомый сетью, содержащий два полупроводниковых блока 1 и 2 трехфазного мостового модуля, выполненных из полупроводниковых элементов. В качестве полупроводниковых элементов использованы транзисторы, пропускающие в ключевом режиме ток в направлениях от эмиттера к коллектору и от коллектора к эмиттеру.

В первом полупроводниковом блоке 1 коллекторы транзисторов 2 (VT1), 3 (VT3), 4 (VT5) объединены и подключены к началу 5 нагрузки 6. Во втором полупроводниковом блоке 7 коллекторы транзисторов 8 (VT2), 9 (VT4), 10 (VT6) объединены и подключены к концу 11 нагрузки 6.

Эмиттер транзистора 2 (VT1) первого полупроводникового блока 1 и эмиттер транзистора 8 (VT2) второго полупроводникового блока соединены, и их пара подключена к фазе 12 (фаза А) трехфазного источника переменного напряжения.

Эмиттер транзистора 3 (VT3) первого полупроводникового блока 1 и эмиттер транзистора 9 (VT4) второго полупроводникового блока соединены, и их пара подключена к фазе 13 (фаза В) трехфазного источника переменного напряжения.

Эмиттер транзистора 3 (VT5) первого полупроводникового блока 1 и эмиттер транзистора 10 (VT6) второго полупроводникового блока соединены, и их пара подключена к фазе 14 (фаза С) трехфазного источника переменного напряжения.

Работа трехфазного реверсивного знакопеременного преобразователя частоты, ведомого сетью, осуществляется следующим образом.

Для получения расчетной частоты регулируемого напряжения 150 Гц в начальный момент времени t1 (фиг.2) открываются транзисторы 2 (VT1) и 9 (VT4), ток пойдет по цепи фаза 12 (фаза А) трехфазного источника переменного напряжения, транзистор 2 (VT1), нагрузка 6, транзистор 9 (VT4), фаза 13 (фаза В) трехфазного источника переменного напряжения. В момент времени t2 открываются транзисторы 8 (VT2) и 4 (VT5), ток пойдет по цепи фаза 12 (фаза А) трехфазного источника переменного напряжения, транзистор 8 (VT2), нагрузка 6, транзистор 4 (VT5), фаза 14 (фаза С) трехфазного источника переменного напряжения. В момент времени t3 открываются транзисторы 3 (VT3) и 10 (VT6), ток пойдет по цепи фаза 13 (фаза В) трехфазного источника переменного напряжения, транзистор 3 (VT3), нагрузка 6, транзистор 10 (VT6), фаза 14 (фаза С) трехфазного источника переменного напряжения. В момент времени t4 открываются транзисторы 9 (VT4) и 2 (VT1), ток пойдет по цепи фаза 13 (фаза В) трехфазного источника переменного напряжения, транзистор 9 (VT4), нагрузка 6, транзистор 2 (VT1), фаза 12 (фаза А) трехфазного источника переменного напряжения. В момент времени t5 открываются транзисторы 4 (VT5) и 7 (VT2), ток пойдет по цепи фаза 14 (фаза С) трехфазного источника переменного напряжения, транзистор 4 (VT5), нагрузка 6, транзистор 8 (VT2), фаза 12 (фаза А) трехфазного источника переменного напряжения. В момент времени t6 открываются транзисторы 10 (VT6) и 3 (VT3), ток пойдет по цепи фаза 14 (фаза С) трехфазного источника переменного напряжения, транзистор 10 (VT6), нагрузка 6, транзистор 3 (VT3), фаза 13 (фаза В) трехфазного источника переменного напряжения. В момент времени t7 последовательность работы трехфазного реверсивного знакопеременного преобразователя частоты, ведомого сетью, повторяется.

Для получения расчетной частоты регулируемого напряжения 33,33 Гц в начальный момент времени t0 (фиг.3) открываются транзисторы 2 (VT1) и 9 (VT4), ток пойдет по цепи фаза 12 (фаза А) трехфазного источника переменного напряжения, транзистор 2 (VT1), нагрузка 6, транзистор 9 (VT4), фаза 13 (фаза В) трехфазного источника переменного напряжения. В момент времени t1 открываются транзисторы 2 (VT1) и 10 (VT6), ток пойдет по цепи фаза 12 (фаза А) трехфазного источника переменного напряжения, транзистор 2 (VT1), нагрузка 6, транзистор 10 (VT6), фаза 14 (фаза С) трехфазного источника переменного напряжения. В момент времени t2 открываются транзисторы 3 (VT3) и 10 (VT6), ток пойдет по цепи фаза 13 (фаза В) трехфазного источника переменного напряжения, транзистор 3 (VT3), нагрузка 6, транзистор 10 (VT6), фаза 14 (фаза С) трехфазного источника переменного напряжения. В момент времени t3 открываются транзисторы 3 (VT3) и 8 (VT2), ток пойдет по цепи фаза 13 (фаза В) трехфазного источника переменного напряжения, транзистор 3 (VT3), нагрузка 6, транзистор 8 (VT2), фаза 12 (фаза А) трехфазного источника переменного напряжения. В момент времени t4 открываются транзисторы 10 (VT6) и 3 (VT3), ток пойдет по цепи фаза 14 (фаза С) трехфазного источника переменного напряжения, транзистор 10 (VT6), нагрузка 6, транзистор 3 (VT3), фаза 13 (фаза В) трехфазного источника переменного напряжения. В момент времени t5 открываются транзисторы 8 (VT2) и 3 (VT3), ток пойдет по цепи фаза 12 (фаза А) трехфазного источника переменного напряжения, транзистор 8 (VT2), нагрузка 6, транзистор 3 (VT3), фаза 13 (фаза В) трехфазного источника переменного напряжения. В момент времени t6 открываются транзисторы 8 (VT2) и 4 (VT5), ток пойдет по цепи фаза 12 (фаза А) трехфазного источника переменного напряжения, транзистор 8 (VT2), нагрузка 6, транзистор 4 (VT5), фаза 14 (фаза С) трехфазного источника переменного напряжения. В момент времени t7 открываются транзисторы 9 (VT4) и 4 (VT5), ток пойдет по цепи фаза 13 (фаза В) трехфазного источника переменного напряжения, транзистор 9 (VT4), нагрузка 6, транзистор 4 (VT5), фаза 14 (фаза С) трехфазного источника переменного напряжения.

Таким образом, предлагаемое изобретение имеет преимущества по сравнению с известными из-за возможности получения на нагрузке знакопеременного напряжения различной частоты.

Трехфазный реверсивный знакопеременный преобразователь частоты, ведомый сетью, содержащий два полупроводниковых блока трехфазного мостового модуля, выполненных из полупроводниковых элементов, причем полупроводниковые элементы одного полупроводникового блока объединены и подключены к началу нагрузки и полупроводниковые элементы другого полупроводникового блока объединены и подключены к концу нагрузки, а полупроводниковые элементы одного полупроводникового блока и полупроводниковые элементы другого полупроводникового блока соединены попарно, и эти пары подключены к соответствующим фазам трехфазного источника переменного напряжения, отличающийся тем, что в качестве полупроводниковых элементов использованы транзисторы, пропускающие в ключевом режиме ток в направлениях от эмиттера к коллектору и от коллектора к эмиттеру, при этом коллекторы транзисторов одного полупроводникового блока трехфазного мостового модуля объединены и подключены к началу нагрузки, а коллекторы транзисторов другого полупроводникового блока трехфазного мостового модуля объединены и подключены к концу нагрузки, эмиттеры транзисторов одного и другого полупроводниковых блоков трехфазного мостового модуля соединены попарно и подключены к соответствующим фазам трехфазного источника переменного напряжения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в электроприводе для управления скоростью асинхронных электродвигателей. .

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

Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники и может использоваться, например, в регуляторах температуры. .

Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для использования в приемных устройствах и совмещенных приемниках спутниковой навигации с использованием прямого преобразования.

Изобретение относится к электротехнике. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано на электроподвижном составе переменного тока для регулирования частоты вращения вентиляторов с приводными трехфазными асинхронными электродвигателями.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано на электроподвижном составе переменного тока для регулирования производительности вентиляторов с приводными трехфазными асинхронными электродвигателями.

Изобретение относится к электротехнике, к преобразователям частоты, в частности к умножителям трансформаторного типа, например удвоителям, и может быть использовано для питания высокоскоростных электроприводов деревообрабатывающей промышленности, безредукторных центрифуг, для индукционного нагрева больших металлических заготовок и т.д.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования частоты многофазного переменного тока. .

Изобретение относится к электротехнике и служит для преобразования формы, амплитуды и частоты переменного напряжения с промежуточным преобразованием в постоянное напряжение либо преобразования постоянного напряжения в переменное произвольной формы с регулируемыми амплитудой и частотой.

Изобретение относится к силовой электротехнике и может быть использовано в системах электропривода с плавной регулировкой скорости вращения, в том числе гребного, а также в установках депарафинизации нефтяных скважин. Преобразователь частоты содержит полупроводниковый коммутатор, подключенный к вторичной круговой обмотке трансформатора с вращающимся магнитным полем. Система импульсно-фазового управления обеспечивает нарастающую задержку сигналов управления ключами, коммутирующими отводы круговой обмотки, так что каждая следующая коммутация пары отводов круговой обмотки имеет период, больший на определенное значение, определяемое коэффициентом преобразования частоты, что в результате обеспечивает понижение частоты основной гармоники выходного напряжения. Техническим результатом является увеличение надежности за счет отсутствия конденсатора в силовой цепи и отсутствие промежуточного звена постоянного тока, повышение качества выходного напряжения с возможностью его улучшения за счет введения дополнительных отводов круговой обмотки и повышение электромагнитной совместимости устройства с питающей сетью. 5 ил., 3 табл.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам генерирования электроэнергии с регулированием по частоте и напряжению при постоянной частоте вращения вала. Устройство получения регулируемого по частоте напряжения на выходе многофазного генератора переменного тока с постоянной частотой вращения вала содержит три синхронных генератора переменного тока, объединенных общим приводом, основные трехфазные обмотки статоров которых включены в три ветви таким образом, что в каждую ветвь включены последовательно по три разноименных фазных обмоток, при этом начала ветвей образуют силовой трехфазный выход с напряжением регулируемой частоты, а концы ветвей соединены в “звезду”. Технический результат состоит в снижении массогабаритных характеристик устройства и повышении надежности. 6 ил.

Изобретение относится к силовой электротехнике и может быть использовано для питания систем автоматики и электродвигателей с повышенной частотой вращения, а также систем индукционного нагрева. Из уровня техники известны различные конструкции ферромагнитных умножителей частоты, принцип действия которых основан на выделении нужной гармоники основной частоты питающей сети с помощью различного рода комбинаций соединения вторичных обмоток и в некоторых случаях резонансных контуров. Суть предлагаемого способа умножения частоты заключается в использовании дополнительной степени свободы структуры трансформатора с вращающимся магнитным полем и за счет резко нелинейного распределения создаваемого первичной трехфазной обмоткой магнитного потока. Таким образом, выходное напряжение формируется из отдельных полуволн, снимаемых с катушек вторичной обмотки и коммутируемых в заданной последовательности, что в результате обеспечивает умножение частоты выходного напряжения. Предлагаемое устройство реализует указанный способ умножения и позволяет получить коэффициент умножения в шесть раз, то есть при частоте питающей сети 50 Гц на выходе умножителя формируется синусоидальное напряжение частотой 300 Гц. Конструкция умножителя является технологичной и подходит для автоматизированной намотки. Техническим результатом является эффективное умножение частоты выходного напряжения, упрощение конструкции трансформатора, увеличение коэффициента полезного действия и повышение электромагнитной совместимости устройства с питающей сетью. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх