Преобразователь частоты

Авторы патента:

H02M5 - Преобразование энергии переменного тока на входе в энергию переменного тока на выходе, например для изменения напряжения, частоты или числа фаз

Владельцы патента RU 2491702:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники, в частности к преобразователям электрической энергии, построенным по схеме двухзвенных электрических преобразователей. Техническим результатом использования изобретения является повышение эффективности и надежности посредством упрощения конструкции устройства преобразователя частоты, а также простота изготовления, монтажа и эксплуатации устройства, уменьшения веса, габаритов и стоимости изделия. Кроме того, предлагаемое устройство обладает достаточной универсальностью, позволяющей функционально совместить в одном устройстве зарядную цепь накопительного конденсатора и цепь для гашения энергии торможения двухзвенного электрического преобразователя. В схему электрического преобразователя добавлены реле и новые связи, позволяющие использовать тормозной резистор в качестве ограничительного зарядного резистора. Выпрямление зарядного тока конденсатора осуществляется с помощью искусственно организованного однофазного двухполупериодного выпрямителя, в состав которого входят два защитных диода тормозного модуля и два диода выпрямительного моста. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области электротехники и силовой электроники, в частности к преобразователям с двойным преобразованием электрической энергии.

Известен преобразователь частоты (журнал "Электрик", октябрь 2009, "Преобразователь частоты для асинхронных двигателей CFM210", автор А. Шило, с.108-113), содержащий однофазный однополупериодный выпрямитель, инвертор, накопительный конденсатор и зарядный резистор, установленный после выпрямителя и ограничивающий ток заряда конденсатора, и реле, осуществляющее шунтирование этого резистора после окончания заряда. Недостатком данного преобразователя частоты является наличие мощного зарядного резистора и силового реле.

Известны устройство и метод предварительного заряда накопительного конденсатора электрического преобразователя (патент US 20080239432, класс H02H 7/125, дата приоритета 26.09.2008 г., дата публикации 01.04.2010 г.), содержащее выпрямитель, инвертор, накопительный конденсатор и зарядный резистор, установленный после выпрямителя и ограничивающий ток заряда конденсатора, а также контактор, шунтирующий зарядный резистор после окончания заряда. Недостатком известного устройства является необходимость установки дополнительного силового контактора, рассчитанного на полный ток нагрузки, протекающий в звене постоянного тока, и наличие дополнительного зарядного резистора.

Наиболее близким по технической сущности является преобразователь частоты (журнал "Электротехника", декабрь 2001, "Сравнительный анализ алгоритмов управления автономными инверторами напряжения в асинхронных электроприводах", автор Грузов В.Л. с.34-40), содержащий входной силовой контактор, выпрямитель, к положительному выводу которого через сглаживающий дроссель подключены положительные полюса автономного инвертора напряжения, тормозного модуля и накопительного конденсатора, а к отрицательному выводу подключены отрицательные полюса автономного инвертора напряжения, тормозного модуля и накопительного конденсатора. Заряд накопительного конденсатора производится с использованием трех токоограничительных зарядных резисторов, которые подключены параллельно трем силовым контактам входного контактора. Один из выводов каждого резистора подключен к фазе питающей сети, а другой вывод подключен к выводу переменного тока выпрямителя.

Недостаток устройства заключается в необходимости использования трех дополнительных зарядных резисторов, ограничивающих зарядный (пусковой) ток конденсатора. В результате увеличиваются масса, габариты и стоимость устройства, снижается надежность. Кроме того, требуется регулярное наблюдение за цепью заряда накопительного конденсатора. Еще одним недостатком такой схемы является и то, что при выключенном контакторе схема преобразователя частоты находиться под силовым напряжением.

Предлагаемый преобразователь частоты позволяет существенно упростить конструкцию устройства, повысить надежность, эффективность и улучшить габаритные и эксплуатационные характеристики.

Устройство, схема которого представлена на чертеже, содержит систему управления 1, входной силовой контактор с главными контактами 2 и катушкой 3, соединенный с входом трехфазного выпрямительного моста 4 и обеспечивающий его подключение к питающей сети. К выходу выпрямителя подключены автономный инвертор напряжения 5, накопительный конденсатор 6 и тормозной транзисторный модуль 7. В состав устройства входят также тормозной, он же пусковой, резистор 8 и реле заряда, состоящее из катушки управления 9, одного переключающего 10 и одного замыкающего 11 контактов. С положительным полюсом накопительного конденсатора 6 связан коллектор и катод параллельно соединенных транзистора 12 и первого диода 13 тормозного транзисторного модуля 7, а с отрицательным полюсом - анод второго защитного диода 14, катод которого соединен с эмиттером и анодом параллельно соединенных транзистора 12 и диода 13 и первым выводом тормозного резистора 8. Второй вывод тормозного резистора 8 через переключающий контакт 10 реле заряда соединен с отрицательным полюсом накопительного конденсатора 6 или одной из фаз питающей сети. К другой фазе питающей сети параллельно одному из контактов 2 входного контактора, подключен замыкающий контакт 11 реле, а его катушка 9 связана с системой управления. Трехфазный выпрямительный мост состоит из шести диодов собранных по схеме "Ларионова", два из которых 15 и 16 участвуют в процессе заряда накопительного конденсатора 6. Силовые контакты 2 контактора управляются катушкой 3, подключенной к системе управления 1.

Работа преобразователя частоты происходит следующим образом. При включении преобразователя по сигналу от системы управления 1 запитывается катушка реле 9. При этом замыкается контакт 11 и переключается контакт 10, образуя зарядную цепь накопительного конденсатора - фаза В, перекидной контакт 10, тормозной резистор 8, один из диодов 13 или 14 тормозного транзисторного модуля 7 (в зависимости от полярности напряжения U_BC), накопительный конденсатор 6, один из диодов 15 или 16 диодного моста 4 (в зависимости от полярности напряжения U_BC), контакт 11 реле, фаза С. При положительной полуволне напряжения U_BC будут работать диоды 13 и 16, при отрицательной полуволне напряжения U_BC будут работать диоды 14 и 15. Таким образом, схема заряда представляет собой однофазный двухполупериодный выпрямитель с ограничением тока заряда тормозным резистором 8.

После окончания процесса заряда система управления 1 отключит реле 9, которое переключит контакты 10 и 11 в исходное состояние. При этом вновь организуется тормозная цепь - тормозной модуль 7 и тормозной резистор 8, подключенные к шинам звена постоянного тока двухзвенного преобразователя частоты. После чего осуществляется включение катушки 3 входного силового контактора, обеспечивающего подключение преобразователя частоты к питающей сети контактами 2, и начинается работа инвертора напряжения по заданному алгоритму.

Контакты 10 и 11 реле должны быть рассчитаны на коммутацию зарядного тока конденсатора и пропускание тока торможения через резистор 8.

Таким образом, предлагаемое устройство существенно упрощает конструкцию преобразователя, повышает эффективность и надежность работы, упрощает его изготовление, монтаж и эксплуатацию, снижает вес, габариты и стоимость.

Преобразователь частоты, содержащий систему управления, входной контактор, соединенный с входом трехфазного выпрямительного моста, к выходу которого подключены автономный инвертор напряжения и накопительный конденсатор, с положительным полюсом которого связан коллектор, и катод параллельно соединенных транзистора и первого диода тормозного транзисторного модуля, а с отрицательным полюсом - анод второго защитного диода модуля, катод которого соединен с эмиттером и анодом параллельно соединенных транзистора и диода и первым выводом тормозного резистора, отличающийся тем, что он снабжен реле с переключающим и замыкающим контактами, причем второй вывод тормозного резистора через переключающий контакт реле соединен с отрицательным полюсом конденсатора или одной из фаз питающей сети, к другой фазе питающей сети параллельно контакту входного контактора подключен замыкающий контакт реле, а его катушка связана с системой управления.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводе электроподвижного состава переменного тока. .

Преобразователь частоты с явно выраженным звеном постоянного тока // 2490778

Частотно-широтно-импульсный регулятор переменного напряжения с симметрированной нагрузкой // 2490685

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может использоваться в регуляторах температуры. .

Способ распределения мощности в многоуровневом преобразователе частоты для питания синхронных и асинхронных двигателей // 2489791

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для питания высоковольтных асинхронных и синхронных двигателей. .

Преобразователь частоты // 2488937

Четырехфазный преобразователь числа фаз // 2487456

Изобретение относится к электроэнергетике а именно к высоковольтным линиям электропередач. .

Девятифазный преобразователь числа фаз // 2487455

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании регулируемых электроприводов постоянного и переменного тока для станков, а также на преобразовательных подстанциях.

Устройство и схема управления силовым электронным компонентом, соответствующие способ управления и пусковое устройство // 2485678

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в высоковольтных устройствах, вращающейся машине или в двигателе транспортного средства для преобразования переменного тока в постоянный или наоборот или для изменения формы, амплитуды и частоты тока.

Силовой преобразователь // 2484574

Широкополосный трехфазный преобразователь частоты с явно выраженным звеном постоянного тока для питания трехфазного асинхронного электродвигателя // 2482593

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

Преобразователь частоты и стабилизатор напряжения источника бесперебойного питания // 2498487

Изобретение относится к области электротехники, к управлению преобразователем, связанным, по меньшей мере, с одним из источников бесперебойного питания. Техническим результатом является устранение искажений из сигнала управления, улучшение работы преобразователя, снижение гармонических искажений и субгармонических колебаний из сигнала управления. В преобразователе частоты и стабилизации напряжения источника бесперебойного питания (ИБП) контролируют и управляют входным сигналом в преобразователе в одном или более из ИБП. Искажение, обусловленное, по меньшей мере, частично напряжением пульсации, может быть удалено из сигнала управления, который управляет входным током в преобразователь. Системы и способы, описанные в материалах настоящей заявки, обеспечивают простой эффективный способ для снижения или устранения одного или более из субгармонического колебания и суммарного гармонического искажения из входного тока преобразователя во время синхронного и асинхронного режимов работы. Преобразователь может включать в себя один или более из выпрямителя и инвертора. 4 н. и 29 з.п. ф-лы, 9 ил.

Многозонный выпрямительно-инверторный преобразователь и способ управления преобразователем // 2498490

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано на электроподвижном составе, получающем питание от однофазной сети переменного тока. Техническим результатом является увеличение коэффициента мощности. Многозонный выпрямительно-инверторный преобразователь переменного тока содержит параллельные ключевые мосты, трансформатор с одной или более вторичными обмотками, диодное плечо, образующие схему двухполупериодного мостового выпрямителя с возможностью зонно-фазного регулирования, соединенного с коллекторным электродвигателем, датчик тока первичной сети и датчик напряжения первичной сети, подключенные к системе управления. Каждое ключевое управляемое плечо состоит из последовательно включенных диода и управляемого электронного ключа, в качестве которого может использоваться IGBT транзистор (модуль). При зонно-фазном управлении выпрямительно-инверторным преобразователем после момента перехода напряжения через ноль с помощью управляемых ключевых плеч на электродвигатель сначала подается напряжение с малой обмотки трансформатора, а через некоторое время подается дополнительное напряжение с дополнительной обмотки трансформатора, которое через некоторое время снимается. Время включения и выключения дополнительной обмотки трансформатора выбирают такими, чтобы сдвиг тока сети относительно напряжения сети на первой гармонике сетевой частоты уменьшить до нуля. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Трехфазный регулятор переменного напряжения с защитой // 2499347

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может использоваться в регуляторах температуры. Технический результат заключается в повышении надежности регулятора переменного напряжения путем диагностирования отказов в силовых ключах. Для этого заявленное устройство содержит входную клемму 1 для подключения источника сигнала задания, сумматор 2, интегратор 3, первый 4, второй 5 и третий 6 релейные элементы, первый 7, второй 8, третий 9, четвертый 10, пятый 11, шестой 12, седьмой 13, восьмой 14 и девятый 15 компараторы, первый 16, второй 17 и третий 18 динамические D-триггеры, шины напряжения сети фаз А, В, С-клеммы 19, 20, 21, первый 22-1, второй 22-2, третий 22-3, четвертый 22-4, пятый 22-5, шестой 22-6, седьмой 22-7, восьмой 22-8 и девятый 22-9 силовые ключи, трехфазную нагрузку с нулевым выводом 23, первый 24-1, второй 24-2, третий 24-3, четвертый 24-4, пятый 24-5, шестой 24-6, седьмой 24-7, восьмой 24-8 и девятый 24-9 датчики проводимости, арифметическо-логическое устройство 25, клемму «сброс» 26, первый и второй селекторы длительности импульсов 27 и 29, «Выход аварийного отключения» 28, клемму «Дублирующий выход защиты» 30. 5 ил.

Регулятор переменного напряжения // 2501153

Изобретение относится к области полупроводниковой преобразовательной техники и может быть использовано для получения регулируемого и стабилизированного трехфазного переменного напряжения, причем качество выходного тока остается высоким. Технический результат заключается в создании регулятора переменного напряжения с улучшенными массо-габаритными показателями. Для этого заявленное устройство содержит в каждой фазе балластный конденсатор, причем в него введены в каждую фазу по одному демпфирующему конденсатору, два трехфазных диодных моста, при этом между входами трехфазных диодных мостов включены демпфирующие конденсаторы, а к выходам трехфазных диодных мостов подсоединено по транзистору, также к входам первого и второго трехфазного моста присоединены балластные конденсаторы и реакторы, вторые концы которых присоединены к трехфазной нагрузке, которая другими концами соединена с сетью. 3 ил.

Регулятор переменного напряжения // 2501153

Индукционная тепловая обработка изделий // 2501194

Изобретение относится к индукционной тепловой обработке непрерывных или дискретных изделий, в которой для управления индукцией тепловой обработкой изделий используют управление на основе широтно-импульсной модуляции или управление амплитудой. Технический результат - изменение частоты инвертора при регулировке уровня выходной мощности и управление частотой источника мощности для достижения оптимального индукционного нагрева за счет управления глубины проникновения. В устройстве и способе индукционного нагрева изделия изделие продвигается сквозь индуктор для его индукционной термообработки. Индуктор имеет электрическую мощность переменной частоты. При изменении частоты величиной электрической мощности управляют путем регулировки скважности или амплитуды. Альтернативно, изделие может быть неподвижным, а индуктор может перемещаться вдоль изделия, либо можно использовать комбинированное и скоординированное перемещение как изделия, так и индуктора. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 16 ил.

Семифазный трансформаторный преобразователь числа фаз // 2504070

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании выпрямителей для регулируемых электроприводов постоянного и переменного тока. Устройство состоит из трехфазного трансформатора, имеющего три катушки (1, 2 и 3) первичной обмотки, которые соединены по схеме «звезда» и подключены к трехфазной сети, шесть соединенных между собой основных катушек (4, 5, 6, 7, 8, 9) вторичных обмоток, имеющих одну добавочную катушку 10 вторичной обмотки и отпайки (11, 12, 13, 14, 15, 16) от витков основных катушек (4, 5, 6, 7, 8, 9) вторичных обмоток. Заявленное изобретение позволяет получить технический результат - сократить расход активных материалов при замене трехфазного группового трансформатора трехстержневым, что в итоге позволяет улучшить весогабаритные показатели преобразователя, упростить конструкцию преобразователя и технологию его изготовления. 2 ил.

Источник опорного напряжения // 2504817

Устройство относится к области электротехники и может быть использовано в качестве температурно-стабильного источника опорного напряжения, определяемого удвоенной шириной запрещенной зоны. Устройство содержит пять транзисторов, два резистора и источник тока, включенный между шиной питания и выходной клеммой, базы первого и второго транзисторов соединяются с коллекторами первого и пятого транзисторов, первый резистор включен между общей шиной и эмиттером второго транзистора, эмиттеры первого и третьего транзисторов подключены к общей шине, коллектор третьего транзистора подключен к выходной клемме, база третьего транзистора соединяется с коллектором второго транзистора и первым выводом второго резистора, базы четвертого и пятого транзисторов соединяются с коллектором четвертого транзистора и вторым выводом второго резистора, эмиттеры четвертого и пятого транзисторов подключены к выходной клемме. Достигаемый технический результат заключается в получении температурно-стабильного выходного напряжения при значениях, близких к удвоенной ширине запрещенной зоны. 3 ил.

Регулятор переменного напряжения // 2507669

Изобретение относится к области полупроводниковой преобразовательной техники и может быть использовано для получения регулируемого и стабилизированного трехфазного переменного напряжения, причем качество входного и выходного токов остается высоким. Технический результат заключается в создании регулятора переменного напряжения с улучшенными качествами выходного напряжения и входного тока. Для этого заявленное устройство содержит в каждой фазе цепочку из n-последовательно включенных конденсаторов, две группы управляемых однонаправленных ключей из n вентилей и две группы диодов из n-1 диодов каждая, в устройство введены в каждую фазу цепочки из n-последовательно соединенных ячеек, состоящих из цепочки последовательно соединенных демпфирующего резистора и демпфирующего конденсатора, параллельно соединенных с ключом переменного тока, которые последовательно соединяют с балластным конденсатором и параллельно с балластным реактором, а нагрузка последовательно соединена с последней ячейкой. 3 ил.

Система генерирования электрической энергии трехфазного переменного тока // 2507670

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.