Преобразователь частоты и способ управления им


 


Владельцы патента RU 2562254:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" (RU)

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в вакуумных установках для плавки и термообработки металлов. Технический результат: непрерывный контроль симметрии и величины напряжения вывода индуктора относительно заземленной нейтрали питающей сети, быстрое снижение напряжения на нагрузке при увеличении контролируемого напряжения выше установленного значения, надежное и плавное выключение преобразователя при пробое вывода нагрузки на заземленную нейтраль, повышение электрического КПД индуктора, улучшение формы выходного тока. В преобразователь частоты введен четвертый мост. Нагрузка выполнена из двух параллельно соединенных секций, включенных последовательно между инвертирующими мостами двух параллельных цепей. Рассмотрен способ управления преобразователем частоты. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к устройствам преобразовательной техники и может быть использовано в вакуумных установках для плавки и термообработки металлов.

Известен автономный инвертор с нагрузкой, включенной между двумя последовательно соединенными мостами с встречно-параллельными диодами и коммутирующей LC-цепочкой, параллельно источнику постоянного тока и сглаживающему дросселю присоединена цепочка, содержащая последовательно соединенные конденсатор фильтра и защитный дроссель [патент РФ №2276831, Н02М 7/48, G05F 1/56, опубл. 20.05.2006 г. Бюл. №14].

Недостатками данного устройства является повышенная установленная мощность конденсаторного оборудования, значительное отличие формы выходного переменного тока инвертора от синусоидального.

Известен способ управления преобразователем частоты, в котором первоначально на вход инвертора подают пониженное питающее напряжение и требуемую по условиям инвертирования последовательность импульсов на тиристоры произвольно выбранных пар синфазных плеч мостов, осциллографируют кривые напряжений на коммутирующих конденсаторах и при обнаружении в этих кривых постоянных составляющих напряжений выключают инвертор, изменяют на 180 эл. градусов фазы управляющих импульсов тиристоров каждой пары синфазных плеч одного из двух инверторных мостов и подают полное номинальное напряжение на вход инвертора [патент РФ №2276831, Н02М 7/48, G05F 1/56, опубл. 20.05.2006 г. Бюл. №14].

Недостатками данного способа являются его сложность, а также невысокая надежность.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является тиристорный преобразователь частоты, содержащий трансформатор, к зажимам вторичной обмотки которого подсоединены выпрямитель, дроссели фильтра в анодной и катодной цепях выпрямителя, три инвертирующих тиристорных моста с обратными диодами и коммутирующими LC-цепочками в диагоналях, соединенные последовательно через нагрузку [а.с. №478401 (СССР), Н02М 7/52, Н02М 5/42, опубл. 25.07.1975 г. Бюл. №27].

Недостатками данного преобразователя частоты являются низкая надежность и ограниченные функциональные возможности, при использовании его для питания вакуумных установок, из-за повышенного напряжения на нагрузке, приводящего к замыканию (пробою) выводов нагрузки на заземленную нейтраль при питании от промышленной сети, а также несимметричная форма выходного тока.

Задачами, на решение которых направлено заявляемое изобретение, являются расширение функциональных возможностей за счет повышения надежности преобразователя частоты и предотвращения аварийных ситуаций, повышение электрического КПД нагрузки (индуктора) и получение симметричной формы выходного тока.

Технический результат заключается в непрерывном контроле симметрии и величины напряжения вывода индуктора относительно заземленной нейтрали питающей сети (Uвх=250 В, Uвых=351 В, допустимое напряжение при вакууме 0,1÷1,0 Па составляет 400 В), осуществление быстрого снижения напряжения на нагрузке при увеличении контролируемого напряжения выше установленного значения, надежное и плавное выключение преобразователя при пробое вывода нагрузки на заземленную нейтраль, повышение электрического КПД индуктора и улучшение формы выходного тока.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в преобразователь частоты, содержащий трансформатор, к зажимам вторичной обмотки которого подсоединены выпрямитель, дроссели фильтра в анодной и катодной цепях выпрямителя, три инвертирующих тиристорных моста с обратными диодами и коммутирующими LC-цепочками в диагоналях, соединенные последовательно через нагрузку, согласно изобретению введен четвертый мост, и нагрузка выполнена из двух параллельно соединенных секций, которые включены последовательно между инвертирующими мостами двух параллельных цепей.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается также способом управления преобразователем частоты, в котором первоначально на вход инвертора подают пониженное питающее напряжение и требуемую по условиям инвертирования последовательность импульсов на тиристоры произвольно выбранных пар синфазных плеч мостов, осциллографируют кривые напряжений на коммутирующих конденсаторах и при обнаружении в этих кривых постоянных составляющих напряжений выключают инвертор, изменяют на 180 эл. градусов фазы управляющих импульсов тиристоров каждой пары синфазных плеч одного из двух инверторных мостов и подают полное номинальное напряжение на вход инвертора, согласно изобретению при достижении напряжения на нагрузке установленного допустимого значения снижают напряжение питания инвертирующих мостов на 8÷9% путем введения угла β регулирования тиристорами выпрямителя, а при снижении напряжения на нагрузке относительно допустимого значения более 10÷11% восстанавливают угол β=0 эл. градусов.

Кроме того, согласно изобретению при замыкании нагрузки на заземленную нейтраль блокируют импульсы управления инвертирующих мостов и одновременно переводят выпрямитель в инверторный режим с последующим отключением выпрямителя от сети.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где приведена схема преобразователя частоты.

Преобразователь частоты содержит тиристорный выпрямитель 1, питающийся от трехфазной промышленной сети 2 с заземленной нейтралью, параллельно подключенный нулевой диод 3, последовательно подключенный дроссель фильтра 4, выходные выводы которого подключены соответственно к плюсовым и минусовым выводам питания двух параллельных цепей, состоящих из двух последовательно соединенных инвертирующих тиристорных мостов 5-6 и 7-8, через нагрузку 9, состоящую из двух параллельно соединенных секций 10 и 11, параллельно которой подключен компенсирующий конденсатор 12, датчик 13 напряжения вывода индуктора относительно заземленной нейтрали питающей сети, блок контроля и управления выпрямителем и тиристорными инвертирующими мостами 14. Каждый из инвертирующих мостов содержит четыре тиристора 15-18, четыре встречных диода 19-22, коммутирующую LC-цепочку 23-24 в диагонали.

Устройство работает следующим образом. Полярность коммутирующих конденсаторов 24 в начальный момент включения тиристоров 15 и 17 показана на чертеже, где напряжения на указанных конденсаторах в начальный момент складываются. Импульсы управления, поступающие на тиристоры мостов 5, 6, сдвинуты на 180 эл. градусов по выходной частоте по отношению к импульсам управления, поступающим на мосты 7 и 8 синфазно. В результате при включении, например, тиристоров 15, 17 мостов 5, 6 колебательный ток протекает через тиристоры 15, 17 моста 5, секцию 10 нагрузки, встречные диоды 19, 21 моста 8. Одновременно колебательный ток мостов 6, 7 замыкается по цепи: тиристоры 15, 17 моста 6, встречные диоды 19, 21 моста 7, секция 11 нагрузки. В следующий момент включаются тиристоры 16, 18 мостов 7, 8 и встречные диоды 19, 21 мостов 5, 6. Далее процесс повторяется.

Пример конкретной реализации способа

Датчик напряжения 13 осуществляет контроль напряжения на нагрузке 9. При достижении контролируемого напряжения, например, равного Uн=390 В, на нагрузке 9 блок управления и контроля 14 снижает напряжение питания инвертирующих мостов 5-8 на 8-9% путем введения угла (3 регулирования выпрямителя 1, а при снижении напряжения на нагрузке 9 относительно допустимого значения более 10÷11%, восстанавливают угол β=0 эл. градусов, что позволяет исключить вероятность возникновения частичного пробоя, а в случае аварийного режима работы блокируются импульсы управления тиристорными инвертирующими мостами 5-8 и выпрямитель 1 переводится в инверторный режим путем введения соответствующего угла β, что способствует безопасному выключению преобразователя и сохранению всей системы.

Итак, заявленное изобретение позволяет расширить функциональные возможности за счет повышения надежности преобразователя частоты и предотвращения аварийных ситуаций, повысить электрический КПД нагрузки (индуктора), получить симметричную форму выходного тока, осуществить быстрое снижение напряжения на нагрузке при увеличении контролируемого напряжения выше установленного значения, надежно и плавно выключить преобразователь при пробое вывода нагрузки на заземленную нейтраль.

1. Преобразователь частоты, содержащий трансформатор, к зажимам вторичной обмотки которого подсоединены выпрямитель, дроссели фильтра в анодной и катодной цепях выпрямителя, три инвертирующих тиристорных моста с обратными диодами и коммутирующими LC-цепочками в диагоналях, соединенные последовательно через нагрузку, отличающийся тем, что введен четвертый мост, и нагрузка выполнена из двух параллельно соединенных секций, которые включены последовательно между инвертирующими мостами двух параллельных цепей.

2. Способ управления преобразователем частоты, в котором первоначально на вход инвертора подают пониженное питающее напряжение и требуемую по условиям инвертирования последовательность импульсов на тиристоры произвольно выбранных пар синфазных плеч мостов, осциллографируют кривые напряжений на коммутирующих конденсаторах и при обнаружении в этих кривых постоянных составляющих напряжений выключают инвертор, изменяют на 180 эл. градусов фазы управляющих импульсов тиристоров каждой пары синфазных плеч одного из двух инверторных мостов и подают полное номинальное напряжение на вход инвертора, отличающийся тем, что при достижении напряжения на нагрузке установленного допустимого значения, снижают напряжение питания инвертирующих мостов на 8ч9% путем введения угла β регулирования тиристорами выпрямителя, а при снижении напряжения на нагрузке относительно допустимого значения более 10ч11% восстанавливают угол β=0 эл. градусов.

3. Способ управления преобразователем частоты по п. 2, отличающийся тем, что при замыкании нагрузки на заземленную нейтраль блокируют импульсы управления инвертирующих мостов и одновременно переводят выпрямитель в инверторный режим с последующим отключением выпрямителя от сети.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системе для сварки, нагревательной индукционной системе и способу нагрева с использованием системы для сварки. Нагревательная индукционная система (34), используемая в системе для сварки, включает в себя катушку (36) индукционного нагрева, расположенную рядом со сварочной горелкой или установкой для плазменной резки (16).

Изобретение относится к области индукционного нагрева и термообработки деталей сложной формы, при проведении которой используют комбинацию различных режимов индукционного нагрева, характеризуемых различными частотами тока.

Нагревательный кабель относится к электрическим нагревательным кабелям, в частности к нагревательным кабелям, работающим на скин-эффекте, снабженным неорганической керамической изоляцией.
Изобретение относится к электротехнике, а именно к теплогенерирующему электромеханическому преобразователю, предназначенному для нагрева и/или перемещения жидкой или газообразной среды.

Устройство индукционного нагрева с поперечным потоком обеспечивает возможность пересечения переменным магнитным полем стороны листа проводящего листа, который перемещается в одном направлении, в результате чего происходит индуктивный нагрев проводящего листа.

Устройство индукционного нагрева поперечным потоком позволяет переменному магнитному полю пересекать грань проводящего листа, который транспортируется в одном направлении, тем самым индуктивно нагревая проводящий лист.

Система нагревания подземного пласта содержит протяженный электрический проводник, размещенный в подземном пласте. Электрический проводник расположен между, по меньшей мере, первым электрическим контактом и вторым электрическим контактом.

Изобретение относится к блоку управления индукционного нагрева. Блок управления блока индукционного нагрева управляет выводом питания переменного тока к нагревательной катушке блока индукционного нагрева поперечного типа, что позволяет переменному магнитному полю пересекать поверхность проводящего листа, который перемещается для индукционного нагрева проводящего листа.

Устройство содержит индукционный нагреватель, магнитопроводный экран, теплоизоляционный кожух, индукционную обмотку, охватывающую цилиндрическую емкость, выпрямитель переменного тока и инвертор, соединенный с индукционной обмоткой и блоком управления инвертором, датчики температуры входного и выходного потока, соединенные с блоком сравнения температур, который подключен к блоку управления инвертором и блоку управления насосом, соединенному с насосом.

Устройство может быть использовано перед электродуговой наплавкой восстанавливаемого в пути участка рельса для его нагрева. Удлиненный в продольном направлении петлевой индуктор включает два одинаковых и расположенных напротив друг друга пластинчатых продольных элемента с плавно загнутыми навстречу друг другу верхними участками и плоскими нижними участками, расположенными относительно друг друга на расстоянии, обеспечивающем при установке индуктора скользящую или ходовую посадку по сопрягаемым с ними боковым граням головки рельса.

Изобретение относится к способу и устройству для нагревания объекта посредством электромагнитной индукции. Аппарат (200) для нагрева объекта (10) посредством электромагнитной индукции содержит по меньшей мере один ротор (101), содержащий по меньшей мере один постоянный магнит (103а, 103b).

Изобретение относится к способу индукционного нагрева металлической детали, такой как лист или пруток, при этом устройство нагрева содержит магнитосвязанные индукторы.

Настоящее изобретение относится к устройству для смешивания с резервуаром для приема смешиваемого продукта, расположенного внутри резервуара смешивающего инструмента, и нагревательного устройства для нагрева смешиваемого продукта.

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.

Изобретение относится к технике теплового воздействия на текучие среды и может быть использовано в нефтяной, газовой, химической и пищевой промышленностях для регулирования реологических свойств вязких и высоковязких текучих сред.

Изобретение относится к подводу и распределению электрической энергии по проводам и кабелям и воздушных линий, а именно к устройствам для очистки проводов и кабелей от снега и льда.

Изобретение относится к индуктивному нагреву заготовки из электропроводного материала посредством вращения заготовки (10) относительно магнитного поля, которое создают посредством по меньшей мере одной запитываемой постоянным током сверхпроводящей обмотки (60) на железном сердечнике (55.2, 55.3, 55.4), напряжение обратной индукции может быть уменьшено, если в обмотке (60) создают и поддерживают запитывают постоянный ток с величиной, которая создает в железном сердечнике по меньшей мере в области обмотки плотность магнитного потока, при которой относительная магнитная проницаемость материала железного сердечника является меньшей, чем в обесточенном состоянии обмотки.

Изобретение относится к системе для индуктивного нагревания залежей нефтяных песков и тяжелой нефти с помощью проводящих ток проводников. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в индукционных нагревателях и других электротехнологических нагрузках. .

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для преобразования постоянного тока в переменный. Технический результат - снижение токов автономного инвертора, а также емкости, размеров и массы его входного конденсатора.
Наверх