Преобразователь частоты

Настоящее изобретение относится к области электротехники и силовой электроники, в частности к преобразователям электрической энергии, построенным по схеме двухзвенных электрических преобразователей. Техническим результатом изобретения является повышение надежности, упрощение изготовления, монтажа и эксплуатации, снижение веса, габаритов и стоимости преобразователя частоты, а также автоматизация процесса заряда накопительного конденсатора. 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. Поставленная цель достигается тем, что в схему преобразователя частоты добавлены новые связи, позволяющие использовать тормозной резистор в качестве зарядного резистора. Положительный эффект предложения заключается в том, что при минимальном количестве элементов обеспечивается улучшение функциональных возможностей изделия, повышение надежности работы, снижается вес, габариты и стоимость, а также автоматизируется процесс заряда накопительного конденсатора статического преобразователя частоты. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

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

Известен 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. Отрицательный вывод выпрямителя подключен к отрицательным полюсам 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.

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.

Известно устройство и метод предварительного заряда накопительного конденсатора преобразователя частоты (патент US 20080310202, класс Н02М 5/458, дата приоритета 30.06.2004 г., дата публикации 28.06.2005 г. или патент US 20080239432, класс Н02Н 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 контакт контактора, шунтирующий зарядный резистор после окончания процесса заряда.

Недостатком данного преобразователя частоты является наличие зарядной цепочки, состоящей из дополнительного мощного зарядного резистора и силового контакта контактора, установленных на стороне постоянного тока преобразователя частоты.

Наиболее близким по технической сущности является преобразователь частоты (патент RU 2491702, класс Н02М 5/00, дата приоритета 22.08.2011 г., дата публикации 27.02.2013 г., авторы: Гельвер Ф.А., Махонин С.В.), содержащий входной трехполюсный силовой контактор, выпрямитель, тормозную цепочку, накопительный конденсатор, инвертор напряжения и слаботочное реле. Суть изобретения заключается в использовании тормозного резистора в процессе заряда посредством слаботочного реле напряжения, осуществляющего коммутацию тормозного резистора либо на процесс заряда, либо на процесс торможения.

Недостаток устройства заключается в необходимости использования входного силового контактора и дополнительного реле, осуществляющего коммутацию тормозного резистора. В результате увеличиваются масса, габариты и стоимость устройства, а также существенно снижается надежность.

Предлагаемый преобразователь частоты позволяет существенно упростить конструкцию устройства, повысить надежность, эффективность и улучшить габаритные и эксплуатационные характеристики, а также автоматизировать процесс заряда накопительного конденсатора преобразователя частоты.

Преобразователь частоты, схема которого представлена на Фиг. 1, содержит систему управления 1, контактор, катушка управления 2 которого подключена к системе управления 1, трехфазный выпрямительный мост 3, положительный полюс которого соединен с положительными полюсами инвертора напряжения 4, накопительного конденсатора 5 и тормозной цепочки 6, состоящей из двух диодов 7, 8, транзистора 9 и тормозного резистора 10. Коллектор транзистора 9 и катод первого диода 7 подключены к положительному полюсу накопительного конденсатора 5, а эмиттер транзистора 9 и анод первого диода 7 соединены с катодом второго диода 8 и первым выводом тормозного резистора 10. Отрицательный полюс инвертора напряжения 4 соединен с отрицательным полюсом накопительного конденсатора 5 и анодом второго диода 8 тормозной цепочки 6. Контактор содержит один контакт 11, выводы переменного тока выпрямителя 3 подключены к питающей сети. Отрицательный полюс выпрямителя 3 соединен с вторым выводом тормозного резистора 10 и первым выводом контакта 11 контактора, второй вывод контакта 11 контактора подключен к аноду второго диода 8 тормозной цепочки 6.

Преобразователь частоты, схема которого представлена на Фиг. 2, может иметь катушку управления 2 контактора, подключенную одним выводом к положительному полюсу накопительного конденсатора 5, а другим выводом к отрицательному полюсу накопительного конденсатора 5, а дополнительный контакт 12 контактора подключен к системе управления 1.

Работа преобразователя частоты происходит следующим образом. При подключении преобразователя частоты (Фиг. 1) к питающей сети начнется заряд накопительного конденсатора 5 по цепи фазы А, В, С, трехфазный двухполупериодный выпрямитель 3, положительный вывод выпрямителя 3, накопительный конденсатор 5, второй диод 8 и тормозной резистор 10 тормозной цепи 6 и отрицательный вывод выпрямителя 3. При этом напряжение на конденсаторе 5 будет нарастать по экспоненциальному закону, определяемому номиналом сопротивления тормозного резистора 10 и емкости накопительного конденсатора 5. При этом ток заряда накопительного конденсатора 5 ограничен сопротивлением тормозного резистора 10.

После окончания процесса заряда система управления 1 подаст питание на катушку управления 2 контактора, который, сработав, замкнет свой контакт 11 в цепи, соединяющей отрицательный вывод выпрямителя 3 с отрицательными выводами накопительного конденсатора 5 и инвертора напряжения 4. Включение контакта 11 контактора обеспечит сборку штатной схемы преобразователя частоты и тормозной цепи 6, и начинается работа инвертора напряжения 4 и целиком всего преобразователя частоты по заданному алгоритму управления.

Такое схемное решение позволяет обеспечить заряд накопительного конденсатора 5 через тормозной резистор 10, тем самым совместив в нем функции элемента заряда накопительного конденсатора 5 и элемента тормозной цепи 6. Такие связи элементов преобразователя частоты позволяют избавиться от дополнительного зарядного резистора, тем самым увеличив надежность, улучшив функциональные возможности, уменьшив габариты и массу преобразователя частоты.

С целью автоматизации процесса заряда накопительного конденсатора 5 реле управления 2 может быть подключено параллельно накопительному конденсатору 5 (Фиг. 2). Такое схемное решение позволяет автоматизировать процесс заряда накопительного конденсатора 5 без использования системы управления 1 преобразователем частоты. Работа схемы происходит следующим образом. При подключении преобразователя частоты (Фиг. 2) к питающей сети начнется автоматизированный процесс заряда накопительного конденсатора 5 по цепи фазы А, В, С, трехфазный двухполупериодный выпрямитель 3, положительный вывод выпрямителя 3, накопительный конденсатор 5, второй диод 8 и тормозной резистор 10 тормозной цепи 6 и отрицательный вывод выпрямителя 3. При этом напряжение на конденсаторе 5 и на катушке управления 2 будет нарастать по экспоненциальному закону, определяемому номиналом сопротивления тормозного резистора 10 и емкости накопительного конденсатора 5. При достижении уровня напряжения на катушке управления 2, близкого к номинальному уровню напряжения в звене постоянного тока и равного напряжению втягивания катушки управления 2, контактор сработает и замкнет свои контакты 11 и 12 в цепи постоянного тока преобразователя частоты и цепи системы управления соответственно. Замыкание дополнительного контакта 12 контактора выдаст в систему управления 1 информацию о том, что процесс заряда завершен. Включение контакта 11 контактора обеспечит сборку штатной схемы преобразователя частоты, и начинается работа инвертора напряжения 4 и целиком всего преобразователя частоты по заданному алгоритму управления.

Вариант схемной реализации предложенного преобразователя частоты изображен на фиг. 3. Отличие заключается в ином подключении элементов тормозной цепи.

Таким образом, предлагаемый преобразователь частоты позволяет значительно упростить конструкцию, повысить надежность работы, упрощает изготовление, монтаж и эксплуатацию, снижает вес, габариты и стоимость, а также позволяет автоматизировать процесс заряда накопительного конденсатора.

1. Преобразователь частоты, содержащий систему управления, контактор, катушка управления которого подключена к системе управления, трехфазный выпрямительный мост, положительный полюс которого соединен с положительными полюсами инвертора напряжения, накопительного конденсатора и тормозной цепочки, состоящей из двух диодов, транзистора и тормозного резистора, причем коллектор транзистора и катод первого диода подключены к положительному полюсу накопительного конденсатора, а эмиттер транзистора и анод первого диода соединены с катодом второго диода и первым выводом тормозного резистора, отрицательный полюс инвертора напряжения соединен с отрицательным полюсом накопительного конденсатора и анодом второго диода тормозной цепочки, отличающийся тем, что контактор содержит один контакт, выводы переменного тока выпрямителя подключены к питающей сети, отрицательный полюс выпрямителя соединен с вторым выводом тормозного резистора и первым выводом контакта контактора, второй вывод контакта контактора подключен к аноду второго диода тормозной цепочки.

2. Преобразователь частоты по п. 1, отличающийся тем, что катушка управления контактора подключена одним выводом к положительному полюсу накопительного конденсатора, а другим выводом к отрицательному полюсу накопительного конденсатора, а дополнительный контакт контактора подключен к системе управления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу генерации напряжения, осуществляемому генераторным модулем (20) электрической сети (1) летательного аппарата, причем упомянутой электрической сети (1), содержащей линию (3) подачи электропитания, питаемую упомянутым генераторным модулем (20), шину (4) постоянного тока, питаемую от упомянутой линии (3) подачи электропитания через выпрямитель (5) и, по меньшей мере, один электропривод (9), питаемый переменным током от шины (4) постоянного тока через инвертор (8); причем способ генерации содержит этап, на котором подают напряжения (VAC) переменного тока как функцию от устанавливаемого значения напряжения и напряжения, измеренного в упомянутой бортовой сети (1) электропитания.

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники, в частности к преобразователям электрической энергии, построенным по схеме двухзвенных электрических преобразователей.

Настоящее изобретение относится к области электротехники и силовой электроники, в частности к преобразователям электрической энергии, построенным по схеме двухзвенных электрических преобразователей. Технический результат - повышение энергетической эффективности устройства, уменьшение времени подготовки преобразователя частоты к работе, повышение надежности, а также улучшение эксплуатационных характеристик.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в высоковольтных частотно-регулируемых электроприводах для контроля исправности входного трансформатора и силовых ячеек.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в для управления преобразователем частоты в системе двигателя. Технический результат - уменьшение потерь при коммутации.

Изобретение относится к области электротехники и преобразовательной техники, в частности к обратимым статическим преобразователям электрической энергии, построенным по схеме двухзвенных электрических преобразователей.

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

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах управления с транзисторными преобразователями частоты для электротехнологий, а также в электронных пускорегулирующих аппаратах для газоразрядных ламп и драйверах для питания мощных светодиодов.

Настоящее изобретение относится к области электротехники и преобразовательной техники, в частности к статическим преобразователям электрической энергии, построенным по схеме двухзвенных электрических преобразователей. Техническим результатом изобретения является повышение надежности, упрощение изготовления, монтажа и эксплуатации, снижение веса, габаритов и стоимости преобразователя частоты, а также автоматизация процесса заряда накопительного конденсатора. Предлагаемая схема преобразователя частоты обладает достаточной универсальностью и может быть использована для построения преобразователей частоты в широком диапазоне мощностей. Поставленная цель достигается тем, что в схему электрического преобразователя вместо неуправляемого выпрямительного моста и силового контактора установлен полууправляемый выпрямительный мост и добавлены дополнительные элементы зарядной цепи и элементы автоматизации процесса заряда. Технический результат изобретения заключается в том, что при минимальном количестве элементов обеспечивается улучшение функциональности изделия, повышение надежности работы, снижается вес, габариты и стоимость, а также автоматизируется процесс заряда накопительного конденсатора статического преобразователя частоты. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в гидроэлектрических турбинах. Техническим результатом является обеспечение оптимизации производительности отдельных турбин и группы турбин. Система массива гидроэлектрических турбин содержит массив турбинных систем и управляющий контроллер. Каждая турбинная система массива содержит гидроэлектрическую турбину и систему управления. Система управления содержит: систему преобразователя, выполненную с возможностью преобразования мощности переменного тока, подаваемой генератором, соединенным с гидроэлектрической турбиной, и имеющей напряжение и частоту, которые зависят от скорости вращения гидроэлектрической турбины, в мощность переменного тока, имеющую напряжение и частоту системы передачи, для передачи мощности переменного тока к приемной подстанции; и модуль управления, выполненный с возможностью взаимодействия с системой преобразователя для регулирования напряжения переменного тока, подаваемого генератором. Управляющий контроллер определяет уровень производительности множества гидроэлектрических турбин в пределах массива и инструктирует модуль управления по меньшей мере одной из турбинных систем для регулирования напряжения переменного тока, подаваемого генератором, для изменения мощности, генерируемой по меньшей мере одной из турбинных систем, чтобы управлять, таким образом, всей мощностью, генерируемой массивом. 10 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источников питания индукционных и сварочных установок, в частотно-регулируемом электроприводе, во вторичных источниках электропитания. Транзисторный преобразователь частоты, содержащий неуправляемый выпрямитель, выполненный по мостовой схеме, подключенный с одной стороны к питающей сети, с другой стороны к конденсатору фильтра, к положительному и отрицательному выводам которого подключен однофазный инвертор напряжения, содержащий четыре полевых транзистора, два обратных диода и блок управления инвертором, сток первого силового транзистора соединен с катодом первого обратного диода и с положительным выводом конденсатора фильтра, исток первого силового транзистора подключен к аноду первого обратного диода, сток второго силового транзистора соединен с катодом второго обратного диода и с положительным выводом конденсатора фильтра, исток второго силового транзистора подключен к аноду второго обратного диода, затворы всех четырех полевых транзисторов подключены к блоку управления инвертором. В инверторе напряжения исток первого силового транзистора соединен с истоком первого вспомогательного транзистора, сток которого подключен к отрицательному выводу конденсатора фильтра. Исток второго силового транзистора соединен с истоком второго вспомогательного транзистора, сток которого подключен к отрицательному выводу конденсатора фильтра. Трансформатор содержит две первичные полуобмотки, первую и вторую, соединенные последовательно и согласно, образуя средний вывод, начало первой первичной полуобмотки подключено к истокам первого силового транзистора и первого вспомогательного транзистора, а конец второй первичной полуобмотки подключен к истокам второго силового транзистора и второго вспомогательного транзистора. К вторичной обмотке трансформатора параллельно подсоединена активно-индуктивная нагрузка. К среднему выводу трансформатора подключено начало основной обмотки двухобмоточного дросселя, конец основной обмотки которого соединен с отрицательным выводом конденсатора фильтра. Конец дополнительной обмотки двухобмоточного дросселя соединен с анодом диода заряда конденсатора-накопителя электрической энергии, катод которого подключен к одному выводу конденсатора-накопителя электрической энергии и одновременно к аноду тиристора, катод которого подключен к среднему выводу трансформатора, другой вывод дополнительной обмотки двухобмоточного дросселя и второй вывод конденсатора-накопителя электрической энергии подключены к отрицательному выводу конденсатора фильтра. Управляющий электрод тиристора соединен с блоком управления инвертором. Технический результат: уменьшение количества силовых полевых транзисторов, что уменьшает массогабаритные показатели ключевых элементов и преобразователя в целом, увеличение диапазона регулирования выходного напряжения на активно-индуктивной нагрузке, обеспечение гальванической развязки высоковольтной части инвертора и нагрузки. 2 ил.

Изобретение относится к полупроводниковым преобразователям и может быть использовано для непосредственного преобразования трехфазного переменного напряжения в переменное по величине. Такие преобразователи могут быть использованы в системах генерирования переменного напряжения. В электронный трансформатор, в качестве которого можно использовать преобразователь, состоящий из двух ступеней и содержащий каскадно включенные первичную сеть, LC - входной фильтр, выпрямитель на базе инвертора напряжения в обращенном режиме, емкостной фильтр на выходе выпрямителя, автономный инвертор, выходной фильтр и вторичную сеть. Введен сглаживающий реактор между емкостным фильтром на выходе выпрямителя и входом автономного инвертора, при этом автономный инвертор выполнен в виде инвертора тока на полностью управляемых ключах с параллельно включенным двусторонней проводимостью с емкостным фильтром на выходе и также введен индуктивный фильтр, включенный между выходом инвертора тока и вторичной сетью. В результате существенно повысился коэффициент преобразования по напряжению, так как теперь обе ступени - выпрямитель и автономный инвертор - предлагаемого электронного трансформатора имеют коэффициенты преобразования по напряжению выше единицы. 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования скорости вращения асинхронного электродвигателя. Техническим результатом является обеспечение нейтрализации отрицательного действия ЭДС самоиндукции на обмотках статора электродвигателя, уменьшение расхода электрической энергии. Реверсивное полупроводниковое устройство регулирования скорости трехфазного асинхронного электродвигателя содержит две полупроводниковые вентильные группы. Первая вентильная группа выполнена в виде диодного выпрямительного моста, первый вход переменного напряжения которого соединен с фазой питающей сети, второй вход переменного напряжения соединен с нулем питающей сети. Во второй вентильной группе использованы двенадцать полупроводниковых ключей, шесть из которых, второй, четвертый, шестой, десятый и двенадцатый, выполнены на основе транзисторов n-p-n структуры. Выход первого ключа объединен с коллектором второго ключа и с началом первой обмотки статора электродвигателя. Выход третьего ключа объединен с коллектором четвертого ключа и с концом первой обмотки статора электродвигателя. Выход пятого ключа объединен с коллектором шестого ключа и с началом второй обмотки статора электродвигателя. Выход седьмого ключа объединен с коллектором восьмого ключа и с концом второй обмотки статора электродвигателя. Выход девятого ключа объединен с коллектором десятого ключа и с началом третьей обмотки статора электродвигателя. Выход одиннадцатого ключа объединен с коллектором двенадцатого ключа и с концом третьей обмотки статора электродвигателя. Эмиттеры второго, четвертого, шестого, восьмого, десятого и двенадцатого ключей подключены к минусу выпрямленного напряжения диодного моста. В качестве первого, третьего, пятого, седьмого, девятого и одиннадцатого полупроводниковых ключей использованы тиристоры со встречно-параллельно соединенными диодами. Входы первого, второго, третьего, пятого, седьмого, девятого и одиннадцатого полупроводниковых ключей подключены к плюсу выпрямленного напряжения диодного моста. В первом, третьем, пятом, седьмом, девятом и одиннадцатом полупроводниковых ключах анод тиристора объединен с катодом диода и со входом ключа, а катод тиристора объединен с анодом диода и с выходом ключа. 10 ил.

Изобретение относится к системе управления для управления работой гидроэлектрической турбины. Техническим результатом является создание системы для преобразования электрической мощности, производимой турбиной, в форму, совместимую с системой передачи электроэнергии для передачи электрической мощности на берег с обеспечением оптимизации производительности отдельной турбины и групп турбин в целом. Система управления содержит систему преобразователя для преобразования мощности переменного тока, подаваемой генератором, соединенным с турбиной, и имеющей напряжение и частоту, которые зависят от скорости вращения турбины, в мощность переменного тока, имеющую напряжение и частоту системы передачи, для передачи мощности переменного тока к приемной подстанции. Система дополнительно содержит модуль управления для регулирования напряжения переменного тока, подаваемого генератором в зависимости от скорости потока воды через турбину для управления таким образом вращением турбины. Система преобразователя содержит преобразователь первой ступени и преобразователь второй ступени, при этом между этими преобразователями расположено звено постоянного тока. Преобразователь первой ступени выполнен с возможностью преобразования мощности переменного тока, подаваемой генератором, в мощность постоянного тока. Преобразователь второй ступени выполнен с возможностью преобразования мощности постоянного тока в мощность переменного тока для передачи к приемной подстанции, причем преобразователь второй ступени представляет собой преобразователь типа инвертора напряжения. 19 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники, в частности к преобразователям частоты с двойным преобразованием электрической энергии. Технический результат - улучшение функциональных возможностей изделия и повышение надежности его работы. Кроме того, преобразователь частоты обладает достаточной универсальностью, позволяющей осуществлять работу инвертора напряжения в режимах двухуровнего инвертора напряжения или в режиме трехуровнего инвертора напряжения, а также позволяющей функционально совместить на одних и тех же полупроводниковых ключах режимы инвертора напряжения и тормозного прерывателя при торможении электропривода. Достоинством преобразователя частоты является высокая степень надежности, позволяющая при выходе из строя силовых полупроводниковых ключей нулевой точки полноценно работать преобразователю частоты в режиме работы двухуровнего инвертора напряжения. Элементы и связи между ними в преобразователе частоты таковы, что позволяют использовать одни и те же транзисторы в режиме инвертирования и в режиме торможения, а также при необходимости осуществлять коммутацию элементов силовой части плеча инвертора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Настоящее изобретение относится к области электротехники и силовой электроники, в частности к преобразователям электрической энергии, построенным по схеме двухзвенных электрических преобразователей. Техническим результатом изобретения является повышение надежности, упрощение изготовления, монтажа и эксплуатации, снижение веса, габаритов и стоимости преобразователя частоты, а также автоматизация процесса заряда накопительного конденсатора. 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. Поставленная цель достигается тем, что в схему преобразователя частоты добавлены новые связи, позволяющие использовать тормозной резистор в качестве зарядного резистора. Положительный эффект предложения заключается в том, что при минимальном количестве элементов обеспечивается улучшение функциональных возможностей изделия, повышение надежности работы, снижается вес, габариты и стоимость, а также автоматизируется процесс заряда накопительного конденсатора статического преобразователя частоты. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх