Тиристорный преобразователь частоты

Авторы патента:

Земан Святослав Константинович (RU)

Чернышев Игорь Александр (RU)

Петрович Виталий Петрович (RU)

Чернышев Александр Юрьевич (RU)

H02M5/45 - с использованием только полупроводниковых приборов

Владельцы патента RU 2619079:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания обмоток двухфазных асинхронных двигателей, для индукционного нагрева поверхности металла, для питания тигельных печей, для сварки металлоконструкций и изделий. Тиристорный преобразователь частоты содержит неуправляемый выпрямитель, подключенный с одной стороны к питающей сети, с другой стороны к фильтру, к выводам которого подключен однофазный инвертор напряжения, содержащий два силовых тиристора, два коммутирующих тиристора, коммутирующий конденсатор и два обратных диода. Катод первого силового тиристора соединен с анодом первого обратного диода, катод которого подключен к положительному выводу фильтра, катод второго силового тиристора соединен с катодом второго коммутирующего тиристора, катод второго обратного диода соединен с анодом второго силового тиристора, один вывод коммутирующего конденсатора подключен к аноду второго коммутирующего тиристора. В инверторе напряжения аноды первого и второго силовых тиристоров соединены с положительным выводом конденсатора фильтра. Анод второго обратного диода соединен с катодом второго силового тиристора. Катод первого силового тиристора соединен с катодом первого коммутирующего тиристора, к аноду которого подключен катод первого отсекающего диода, анод которого соединен с отрицательным выводом конденсатора фильтра. К аноду второго коммутирующего тиристора подключен катод второго отсекающего диода, анод которого соединен с отрицательным выводом конденсатора фильтра. Трансформатор содержит две первичные полуобмотки, первую и вторую, соединенные последовательно и согласно, образуя средний вывод. Начало первой полуобмотки трансформатора подключено к катодам первого силового тиристора и первого коммутирующего тиристора, а конец второй полуобмотки подключен к катодам второго силового тиристора и второго коммутирующего тиристора. К среднему выводу трансформатора подключено начало основной обмотки трехобмоточного дросселя, конец основной обмотки которого соединен с отрицательным выводом конденсатора фильтра. Начало первой дополнительной обмотки дросселя соединено с анодом диода заряда коммутирующего конденсатора, катод которого подключен к одному выводу коммутирующего конденсатора и к аноду первого коммутирующего тиристора. Конец первой дополнительной обмотки трехобмоточного дросселя соединен со вторым выводом коммутирующего конденсатора и положительным выводом конденсатора фильтра. Начало второй дополнительной обмотки трехобмоточного дросселя подключено к одному выводу конденсатора накопителя электрической энергии и к отрицательному выводу конденсатора фильтра. Конец второй дополнительной обмотки трехобмоточного дросселя подключен к аноду диода заряда конденсатора накопителя электрической энергии, катод которого соединен со вторым выводом конденсатора накопителя электрической энергии и с анодом дополнительного тиристора, катод которого подключен к среднему выводу трансформатора. Технический результат: меньшая мощность дросселя, готовность к работе сразу после включения, обеспечена гальваническая развязка силовой цепи и нагрузки. 2 ил.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания обмоток двухфазных асинхронных двигателей, для индукционного нагрева поверхности металла при его подогреве или закаливании, для питания тигельных печей, для сварки металлоконструкций и изделий при производстве ремонтных работ в различных областях народного хозяйства.

Известен тиристорный преобразователь частоты для питания электротехнологических установок [SU 1683150 A1, МПК 5 Н02М 5/45, опубл. 07.10.1991], содержащий источник питания на трехфазном управляемом тиристорном выпрямителе и магнитно-связанных дросселях фильтра. К источнику питания подключен однофазный мостовой инвертор на четырех тиристорах с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, блоки управления выпрямителем и инвертором, выходы которых соединены с управляющими электродами соответственно тиристоров выпрямителя и инвертора, и датчик тока, который включен в цепь одного тиристора инвертора последовательно с коммутирующим конденсатором и дросселем, причем инвертор зашунтирован обратным диодом.

Недостатком аналога является низкая надежность, что объясняется ухудшением условий пуска при изменении сопротивления нагрузки в сторону короткого замыкания.

Известен преобразователь частоты для индукционного нагрева [SU 970602 A1, МПК 5 Н02М 5/42, опубл. 30.10.1982], состоящий из управляемого мостового выпрямителя с индуктивно-емкостным фильтром, мостового вентильного преобразователя частоты с коммутирующим конденсатором и обратными диодами, трансформатора, резонансного LC-контура индуктора и блока управления, который снабжен дополнительным конденсатором и датчиком напряжения. Выход датчика напряжения подключен к блоку управления и дополнительному конденсатору.

Недостатками этого устройства являются: низкая надежность, обусловленная возможным выходом из строя силовых вентилей преобразователя при замыканиях в резонансном LC-контуре вследствие появления на дополнительном конденсаторе постоянной составляющей, вызывающей срабатывание датчика напряжения и подачи на блок управления запрещающих импульсов; сложность регулирования напряжения в нагрузке; значительные габариты из-за наличия нескольких конденсаторов и дросселей.

Известен двухзвенный тиристорный преобразователь частоты со звеном постоянного тока и инвертором напряжения, выбранный в качестве прототипа. [Руденко B.C., Сенько В.И., Чиженко И.М. «Основы преобразовательной техники». - М.: Высшая школа, 1980. - С. 283-284, рис. 5.1 - функциональная схема преобразователя частоты, - С. 272-274, рис. 4.66 - схема инвертора напряжения]. Этот преобразователь частоты содержит неуправляемый выпрямитель с емкостным фильтром, к положительному и к отрицательному выводам которого через первые выводы основных обмоток первого и второго двухобмоточных дросселей постоянного тока подключены три идентичных однофазных мостовых инвертора напряжения. Причем второй вывод первой основной обмотки первого двухобмоточного дросселя в однофазном инверторе напряжения соединен с анодами первого силового тиристора и первого коммутирующего тиристора. Второй вывод второй основной обмотки второго двухобмоточного дросселя в однофазном инверторе напряжения соединен с катодом второго силового тиристора, а катод второго силового тиристора соединен с катодом второго коммутирующего тиристора. Первый вывод коммутирующего конденсатора подключен к аноду второго коммутирующего тиристора и к катоду первого коммутирующего тиристора, второй вывод коммутирующего конденсатора подключен к катоду первого силового тиристора и аноду второго силового тиристора. Катод первого силового тиристора соединен с анодом первого обратного диода, катод которого подключен к положительному выводу емкостного фильтра. Катод второго обратного диода соединен с анодом второго силового тиристора, а анод второго обратного диода подключен к отрицательному выводу емкостного фильтра. Управляющие электроды первого и второго силовых тиристоров и первого и второго коммутирующих тиристоров соединены с блоком управления инвертором. Первый вывод дополнительной обмотки первого двухобмоточного дросселя через аналогичные обмотки первых дросселей второго и третьего однофазных инверторов напряжения подключен к положительному выводу емкостного фильтра. Второй вывод дополнительной обмотки первого двухобмоточного дросселя подключен к катоду первого дополнительного диода, а его анод соединен с отрицательным выводом емкостного фильтра. Катод второго дополнительного диода подключен к положительному выводу емкостного фильтра, а его анод соединен с первым выводом дополнительной обмотки второго двухобмоточного дросселя, второй вывод дополнительной обмотки второго двухобмоточного дросселя через аналогичные обмотки вторых дросселей второго и третьего однофазных инверторов напряжения подключен к отрицательному выводу емкостного фильтра.

Нагрузка трехфазного преобразователя частоты включена в звезду и подключена с одной стороны к общей точке звезды, с другой стороны через силовые тиристоры с последовательно включенными обмотками дросселей к фильтру неуправляемого выпрямителя.

Недостатками прототипа являются: значительная установленная мощность дросселей в цепи силовых тиристоров; требуется предварительная подготовка инвертора к пуску, так как в начале работы следует зарядить коммутационные конденсаторы; отсутствует гальваническая развязка нагрузки и высоковольтной цепи преобразователя частоты.

Задачей изобретения является уменьшение массогабаритных показателей тиристорного преобразователя частоты, уменьшение времени подготовки его к работе, обеспечение гальванической развязки высоковольтной части инвертора и нагрузки.

Предложенный тиристорный преобразователь частоты, так же как в прототипе, содержит неуправляемый выпрямитель, выполненный по мостовой схеме, подключенный с одной стороны к питающей сети, с другой стороны к фильтру, к положительному и к отрицательному выводам которого подключен однофазный инвертор напряжения, содержащий два силовых тиристора, два коммутирующих тиристора, коммутирующий конденсатор и два обратных диода, катод первого силового тиристора соединен с анодом первого обратного диода, катод которого подключен к положительному выводу фильтра, катод второго силового тиристора соединен с катодом второго коммутирующего тиристора, катод второго обратного диода соединен с анодом второго силового тиристора, один вывод коммутирующего конденсатора подключен к аноду второго коммутирующего тиристора, управляющие электроды первого и второго силовых тиристоров и первого и второго коммутирующих тиристоров соединены с блоком управления инвертором, два диода, дроссель.

Согласно изобретению в инверторе напряжения аноды первого и второго силовых тиристоров соединены с положительным выводом конденсатора фильтра, анод второго обратного диода соединен с катодом второго силового тиристора, катод первого силового тиристора соединен с катодом первого коммутирующего тиристора, к аноду которого подключен катод первого отсекающего диода, анод которого соединен с отрицательным выводом конденсатора фильтра. К аноду второго коммутирующего тиристора подключен катод второго отсекающего диода, анод которого соединен с отрицательным выводом конденсатора фильтра. Трансформатор содержит две первичные полуобмотки, первую и вторую, соединенные последовательно и согласно, образуя средний вывод. Начало первой полуобмотки трансформатора подключено к катодам первого силового тиристора и первого коммутирующего тиристора, а конец второй полуобмотки подключен к катодам второго силового тиристора и второго коммутирующего тиристора. К вторичной обмотке трансформатора параллельно подсоединена активно-индуктивная нагрузка. К среднему выводу трансформатора подключено начало основной обмотки трехобмоточного дросселя, конец основной обмотки которого соединен с отрицательным выводом конденсатора фильтра. Начало первой дополнительной обмотки дросселя соединено с анодом диода заряда коммутирующего конденсатора, катод которого подключен к одному выводу коммутирующего конденсатора и к аноду первого коммутирующего тиристора. Конец первой дополнительной обмотки трехобмоточного дросселя соединен со вторым выводом коммутирующего конденсатора и положительным выводом конденсатора фильтра. Начало второй дополнительной обмотки трехобмоточного дросселя подключено к одному выводу конденсатора накопителя электрической энергии и к отрицательному выводу конденсатора фильтра. Конец второй дополнительной обмотки трехобмоточного дросселя подключен к аноду диода заряда конденсатора накопителя электрической энергии, катод которого соединен со вторым выводом конденсатора накопителя электрической энергии и с анодом дополнительного тиристора, катод которого подключен к среднему выводу трансформатора. Управляющий электрод дополнительного тиристора соединен с блоком управления инвертором.

Предлагаемое устройство имеет значительно меньшую мощность дросселя, а следовательно и меньшие массогабаритные показатели, так как в инверторе напряжения используется только один трехобмоточный дроссель вместо двух двухобмоточных дросселей в прототипе, а две дополнительные обмотки трехобмоточного дросселя имеют значительно меньшую мощность и по ним не протекают силовые токи преобразователя частоты. Тиристорный преобразователь частоты готов к работе сразу после включения, так как схема коммутации не требует предварительной подготовки, а заряд коммутирующего конденсатора осуществляется в момент включения любого из двух силовых тиристоров. Активно-индуктивная нагрузка подключена к трансформатору инвертора напряжения, чем и обеспечивается гальваническая развязка нагрузки и высоковольтной цепи инвертора напряжения.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема тиристорного преобразователя частоты.

На фиг. 2 показаны временные диаграммы, поясняющие работу тиристорного преобразователя частоты.

Тиристорный преобразователь частоты содержит неуправляемый диодный выпрямитель 1, выполненный по мостовой схеме, подключенный с одной стороны к питающей сети, с другой стороны - к конденсатору 2 фильтра. К положительному выводу 3 и к отрицательному выводу 4 конденсатора 2 фильтра подключен однофазный инвертор напряжения 5, который содержит два силовых тиристора - первый 6 и второй 7. Аноды первого 6 и второго 7 силовых тиристоров соединены с положительным выводом 3 конденсатора 2 фильтра. Каждый из силовых тиристоров 6 и 7 соответственно шунтирован обратным диодом 8 и 9. Управляющие электроды первого 6 и второго 7 силовых тиристоров подключены к блоку управления инвертором 10.

Катод первого силового тиристора 6 соединен с катодом первого коммутирующего тиристора 11. Катод второго силового тиристора 7 соединен с катодом второго коммутирующего тиристора 12. К аноду первого коммутирующего тиристора 11 подключен катод первого отсекающего диода 13, анод которого соединен с отрицательным выводом 4 конденсатора 2 фильтра. К аноду второго коммутирующего тиристора 12 подключен катод второго отсекающего диода 14, анод которого соединен с отрицательным выводом 4 конденсатора 2 фильтра. Управляющие электроды первого 11 и второго 12 коммутирующих тиристоров подключены к блоку управления инвертором 10.

Трансформатор 15 инвертора напряжения 5 содержит две первичные полуобмотки, первую 16 и вторую 17, соединенные последовательно и согласно. Начало первой полуобмотки 16 подключено к катодам первого силового тиристора 6 и первого коммутирующего тиристора 11, а конец второй полуобмотки 17 подключен к катодам второго силового тиристора 7 и второго коммутирующего тиристора 12. Конец первой полуобмотки 16 трансформатора 15 и начало второй полуобмотки 17 трансформатора 15 объединены и образуют средний вывод 18.

К вторичной обмотке 19 трансформатора 15 параллельно подсоединена активно-индуктивная нагрузка 20. Начала обмоток трансформатора 15 обозначены точками.

К среднему выводу 18 трансформатора 15 подключено начало основной обмотки 21 трехобмоточного дросселя 22. Конец основной обмотки 21 соединен с отрицательным выводом 4 конденсатора 2 фильтра. Начала обмоток трехобмоточного дросселя 22 обозначены точками.

Начало первой дополнительной обмотки 23 дросселя 22 соединено с анодом диода 24 заряда коммутирующего конденсатора 25. Катод диода 24 подключен к одному выводу коммутирующего конденсатора 25 и одновременно к анодам первого 11 и второго 12 коммутирующих тиристоров. Конец первой дополнительной обмотки 23 дросселя 22 соединен со вторым выводом коммутирующего конденсатора 25 и положительным выводом 3 конденсатора 2 фильтра.

Начало второй дополнительной обмотки 26 трехобмоточного дросселя 22 подключено к одному выводу конденсатора 27 - накопителя электрической энергии и одновременно к отрицательному выводу 4 конденсатора 2 фильтра. Конец второй дополнительной обмотки 26 трехобмоточного дросселя 22 подключен к аноду диода заряда 28 конденсатора 27 - накопителя электрической энергии. Катод диода заряда 28 соединен со вторым выводом конденсатора 27 - накопителя электрической энергии и одновременно с анодом дополнительного тиристора 29, катод которого подключен к среднему выводу 18 трансформатора 15. Управляющий электрод дополнительного тиристора 29 соединен с блоком управления инвертором 10.

Блок управления инвертором может быть выполнен на аналоговых, цифровых элементах или микропроцессоре.

Преобразователь частоты работает следующим образом. При подаче трехфазного напряжения на неуправляемый диодный выпрямитель 1 на его выходе получается пульсирующее постоянное напряжение, которое поступает на конденсатор 2 фильтра. Конденсатор 2 заряжается до напряжения на выходе выпрямителя 1, так что на его выходе образуются положительный вывод 3 и отрицательный вывод 4.

В момент времени t₁, когда ток i_í нагрузки 20 проходит через ноль (фиг. 2, а), первый силовой тиристор 6 открыт импульсом напряжения управления U_у6 (фиг. 2, б). На интервале времени t₁-t₂ по контуру: положительный вывод 3 конденсатора 2 фильтра, первый силовой тиристор 6, первая первичная полуобмотка 16 трансформатора 15, основная обмотка 21 трехобмоточного дросселя 22, отрицательный вывод 4 конденсатора 2 фильтра протекает ток. Протекающий по первой первичной полуобмотке 16 трансформатора 15 ток вызывает появление в магнитопроводе трансформатора 15 потокосцепление. Изменяющееся по линейному закону потокосцепление в магнитопроводе трансформатора 15 наводит во вторичной обмотке 19 постоянную по амплитуде положительную полуволну ЭДС (фиг. 2, в). При положительном полупериоде и постоянной по амплитуде ЭДС на вторичной обмотке 19 трансформатора 15, через активно-индуктивную нагрузку 20 инвертора напряжения 5 протекает экспоненциально изменяющийся ток (фиг. 2, а). Протекающий по основной обмотке 21 трехобмоточного дросселя 22 ток открытого первого силового тиристора 6 наводит в первой дополнительной обмотке 23 дросселя 22 ЭДС, которая через диод 24 заряжает коммутирующий конденсатор 25 напряжением, так, что на его нижней обкладке накапливается положительный потенциал. Для надежного запирания первого силового тиристора 6 напряжение на коммутирующем конденсаторе 25 должно быть больше выходного напряжения конденсатора 2 фильтра между выводами 3 и 4.

В момент времени t₂ импульсом напряжения управления U_у11 (фиг. 2, г) от блока управления инвертором 10 отпирается первый коммутирующий тиристор 11. Коммутирующий конденсатор 25 разряжается по цепи: плюс нижней обкладки коммутирующего конденсатора 25, первый коммутирующий тиристор 11, первый обратный диод 8, минус верхней обкладки конденсатора 25. При этом потенциал катода первого силового тиристора 6 будет выше потенциала его анода и тиристор 6 закрывается.

За счет накопленной энергии в индуктивности нагрузки 20 и индуктивности первой дополнительной обмотки 23 трехобмоточного дросселя 22 ток первой первичной полуобмотки 16 трансформатора 15 будет продолжать протекать в том же направлении по контуру: конец первой первичной полуобмотки 16 трансформатора 15, основная обмотка 21 трехобмоточного дросселя 22, первый отсекающий диод 13, первый коммутирующий тиристор 11, начало первой первичной полуобмотки 16 трансформатора 15. В результате ток i_í активно-индуктивной нагрузки 20 на интервале времени t₂-t₃ (фиг. 2, а) снижается по экспоненциальному закону. ЭДС во второй дополнительной обмотке 26 трехобмоточного дросселя 22 меняет полярность на противоположную, происходит заряд конденсатора 27 - накопителя электрической энергии по следующей цепи: конец второй дополнительной обмотки 26 трехобмоточного дросселя 22, диод 28 заряда конденсатора накопителя электрической энергии, верхняя обкладка конденсатора 27 - накопителя электрической энергии, на которой накапливается положительный потенциал, нижняя обкладка конденсатора 27, начало второй дополнительной обмотки 26 трехобмоточного дросселя 22.

В момент времени t₃ импульсом напряжения управления U_у29 (фиг. 2, д) от блока управления инвертором 10 открывается дополнительный тиристор 29 и накопленная энергия конденсатора 27 - накопителя электрической энергии, суммируясь с остаточной энергией второй первичной полуобмотки 17 трансформатора 15, сбрасывается в конденсатор 2 фильтра по цепи: плюс верхней обкладки конденсатора 27 - накопителя электрической энергии, дополнительный тиристор 29, начало второй первичной полуобмотки 17 трансформатора 15, конец второй первичной полуобмотки 17 трансформатора 15, второй обратный диод 9, положительный вывод 3 конденсатора 2 фильтра, отрицательный вывод 4, нижняя отрицательная обкладка конденсатора 27.

В момент времени t₃ импульс напряжения управления U_у7 (фиг. 2, е) от блока управления инвертором 10 подается на второй силовой тиристор 7, однако он открывается только тогда, когда вся реактивная энергия второй первичной полуобмотки 17 трансформатора 15 и, накопленная энергия конденсатора 27 будет сброшена в конденсатор 2 фильтра, а ток второго обратного диода 9 станет равным нулю. Одновременно в момент времени t₄ (фиг. 2, а) станет равным нулю ток нагрузки 20.

На интервале времени t₄-t₅ через открывшийся второй силовой тиристор 7 от выпрямителя 1 будет протекать ток по контуру: положительный вывод 3 конденсатора 2 фильтра, второй силовой тиристор 7, вторая первичная полуобмотка 17 трансформатора 15, основная обмотка 21 трехобмоточного дросселя 22, отрицательный вывод 4 конденсатора 2 фильтра. Во вторичной обмотке 19 трансформатора 15 наводится отрицательная ЭДС (фиг. 2, в), под действием которой в активно-индуктивной нагрузке 20 будет нарастать по абсолютной величине ток, изменяющийся по экспоненциальному закону (фиг. 2, а). В первой дополнительной обмотке 23 трехобмоточного дросселя 22 будет наводиться ЭДС, заряжающая коммутирующий конденсатор 25 через диод 24. Нарастание по абсолютной величине тока i_H нагрузки 20 будет продолжаться до момента времени t₅, когда от блока управления инвертором 10 на управляющий электрод второго коммутирующего тиристора 12 будет подано напряжение управления U_у12 (фиг. 2, ж). Второй коммутирующий тиристор 12 откроется и заряженный коммутирующий конденсатор 25 начнет разряжаться по контуру: плюс нижней обкладки коммутирующего конденсатора 25, второй коммутирующий тиристор 12, второй обратный диод 9, минус верхней обкладки коммутирующего конденсатора 25. Второй силовой тиристор 7 закрывается, так как потенциал его катода будет выше потенциала анода.

За счет накопленной энергии в индуктивности нагрузки 20 и индуктивности основной обмотки 21 трехобмоточного дросселя 22 ток во второй первичной полуобмотке 17 трансформатора 15 будет продолжать протекать в том же направлении по контуру: начало второй первичной полуобмотки 17 трансформатора 15, основная обмотка 21 трехобмоточного дросселя 22, второй отсекающий диод 14, второй коммутирующий тиристор 12, конец второй первичной полуобмотки 17 трансформатора 15. В результате, на интервале времени t₅-t₆ ток в активно-индуктивной нагрузке 20 будет спадать по экспоненциальному закону. При этом ЭДС в основной обмотке 21 трехобмоточного дросселя 22 меняет полярность на противоположную и происходит заряд конденсатора 27 - накопителя электрической энергии по контуру: конец второй дополнительной обмотки 26 трехобмоточного дросселя 22, диод 28, верхняя обкладка конденсатора 27 - накопителя электрической энергии, на которой накапливается положительный потенциал, нижняя обкладка конденсатора 27 - накопителя электрической энергии, начало второй дополнительной обмотки 26 трехобмоточного дросселя 22.

В момент времени t₆ от блока управления инвертором 10 подается напряжение управления U_у29 (фиг. 2, д) на дополнительный тиристор 29, он открывается и накопленная энергия конденсатора 27 - накопителя электрической энергии, суммируясь с остаточной энергией первой первичной полуобмотки 16 трансформатора 15, сбрасывается в конденсатор 2 фильтра по цепи: плюс верхней обкладки конденсатора 27 - накопителя электрической энергии, дополнительный тиристор 29, конец первой первичной полуобмотки 16 трансформатора 15, начало первой первичной полуобмотки 16 трансформатора 15, первый обратный диод 8, положительный вывод 3 конденсатора 2 фильтра, отрицательный вывод 4, нижняя отрицательная обкладка конденсатора 27. Одновременно в момент времени t₆ (фиг. 2, б) импульс напряжения управления подается на силовой тиристор 6, однако он открывается только тогда, когда вся реактивная энергия первой первичной полуобмотки 16 трансформатора 15 и энергия конденсатора 27 - накопителя электрической энергии будет сброшена в конденсатор 2 фильтра и ток первого обратного диода 8 станет равен нулю. Одновременно станет равен нулю ток активно-индуктивной нагрузки 20.

Далее процессы в тиристорном преобразователе частоты повторяются.

Тиристорный преобразователь частоты, содержащий неуправляемый выпрямитель, выполненный по мостовой схеме, подключенный с одной стороны к питающей сети, с другой стороны к фильтру, к положительному и к отрицательному выводам которого подключен однофазный инвертор напряжения, содержащий два силовых тиристора, два коммутирующих тиристора, коммутирующий конденсатор и два обратных диода, катод первого силового тиристора соединен с анодом первого обратного диода, катод которого подключен к положительному выводу фильтра, катод второго силового тиристора соединен с катодом второго коммутирующего тиристора, катод второго обратного диода соединен с анодом второго силового тиристора, один вывод коммутирующего конденсатора подключен к аноду второго коммутирующего тиристора, управляющие электроды первого и второго силовых тиристоров и первого и второго коммутирующих тиристоров соединены с блоком управления инвертором, два диода, дроссель, отличающийся тем, что в инверторе напряжения аноды первого и второго силовых тиристоров соединены с положительным выводом конденсатора фильтра, анод второго обратного диода соединен с катодом второго силового тиристора, катод первого силового тиристора соединен с катодом первого коммутирующего тиристора, к аноду которого подключен катод первого отсекающего диода, анод которого соединен с отрицательным выводом конденсатора фильтра, к аноду второго коммутирующего тиристора подключен катод второго отсекающего диода, анод которого соединен с отрицательным выводом конденсатора фильтра, трансформатор содержит две первичные полуобмотки, первую и вторую, соединенные последовательно и согласно, образуя средний вывод, начало первой полуобмотки подключено к катодам первого силового тиристора и первого коммутирующего тиристора, а конец второй полуобмотки подключен к катодам второго силового тиристора и второго коммутирующего тиристора, к вторичной обмотке трансформатора параллельно подсоединена активно-индуктивная нагрузка, к среднему выводу трансформатора подключено начало основной обмотки трехобмоточного дросселя, конец основной обмотки которого соединен с отрицательным выводом конденсатора фильтра, начало первой дополнительной обмотки дросселя соединено с анодом диода заряда коммутирующего конденсатора, катод которого подключен к одному выводу коммутирующего конденсатора и к аноду первого коммутирующего тиристора, конец первой дополнительной обмотки трехобмоточного дросселя соединен со вторым выводом коммутирующего конденсатора и положительным выводом конденсатора фильтра, начало второй дополнительной обмотки трехобмоточного дросселя подключено к одному выводу конденсатора накопителя электрической энергии и к отрицательному выводу конденсатора фильтра, конец второй дополнительной обмотки трехобмоточного дросселя подключен к аноду диода заряда конденсатора накопителя электрической энергии, катод которого соединен со вторым выводом конденсатора накопителя электрической энергии и с анодом дополнительного тиристора, катод которого подключен к среднему выводу трансформатора, управляющий электрод дополнительного тиристора соединен с блоком управления инвертором.

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.

Способ и система для управления гидроэлектрическими турбинами // 2608085

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в гидроэлектрических турбинах. Техническим результатом является обеспечение оптимизации производительности отдельных турбин и группы турбин.

Способ регулирования напряжения и мощности // 2600572

Изобретение относится к области силовой электроники и предназначено для регулирования напряжения и мощности в мощных низковольтных однофазных резистивных нагревателях различных электротермических установок.

Преобразователь частоты // 2591055

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

Преобразователь частоты // 2591054

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

Рекуперирующий электропривод переменного тока с двухзвенным преобразователем частоты // 2584002

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в частотно-регулируемом электроприводе переменного тока, в частности в грузоподъемных механизмах, и предназначено для рекуперации электрической энергии в питающую сеть в режиме генераторного торможения при спуске тяжелого груза.

Устройство преобразования напряжения // 2579751

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для потребителей, питающихся от сети. Техническим результатом является повышение точности установки отношения паразитных индуктивностей трансформатора между рабочими режимами.

Предотвращение возбуждения крутильных колебаний в управляемых преобразователем ветвях компрессоров // 2567871

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в машине с управляемым преобразователем приводом. Технический результат - усовершенствование рабочих характеристик машин.

Электропитание для летательного аппарата // 2564401

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.

Преобразователь частоты и способ управления им // 2562254

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.

Электронный трансформатор // 2619773

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.

Реверсивное полупроводниковое устройство регулирования скорости трехфазного асинхронного электродвигателя // 2622394

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.

Система для генерирования электроэнергии трёхфазного переменного тока // 2622898

Изобретение относится к области преобразовательной техники. Система для генерирования электроэнергии трехфазного переменного тока содержит коммутирующие элементы, трехфазный генератор, включающий ротор, окруженный статором, содержащим трехфазные обмотки, которые выполнены с возможностью обеспечения совместно с соответствующими им коммутирующими элементами модулирования параметров электроэнергии трехфазного переменного тока, суммирующие трехфазные трансформаторы для подключения нагрузки. Одни выводы фазных обмоток трехфазных обмоток статора подключены к соответствующим выводам А, В, С входных трехфазных обмоток суммирующих трехфазных трансформаторов, а другие выводы фазных обмоток трехфазных обмоток статора подключены к соответствующим трехфазным обмоткам статора коммутирующим элементам. Одноименные фазные обмотки выходных трехфазных обмоток суммирующих трехфазных трансформаторов соединены последовательно в три ветви, которые объединены в схему звезда и образуют трехфазный выход. В варианте выполнения статор имеет три одинаково выполненных части, которые расположены последовательно вдоль ротора. Каждая из частей включает две трехфазные обмотки. В каждой из частей статора начальные выводы фазных обмоток одной трехфазной обмотки и концы фазных обмоток другой трехфазной обмотки подключены к соответствующим выводам А, В и С. Фазные обмотки трехфазных обмоток одной из частей статора последовательно подключены соответственно к выводам А, В, С, а фазные обмотки трехфазных обмоток двух других частей статора последовательно подключены соответственно к выводам В, С, А и С, А, В. В другом варианте статор имеет две одинаково выполненных части, которые расположены последовательно вдоль ротора. Каждая из частей включает три трехфазные обмотки. В одной из частей статора начальные выводы фазных обмоток одной трехфазной обмотки подключены последовательно соответственно к выводам А, В и С, а начальные выводы фазных обмоток двух других трехфазных обмоток подключены последовательно соответственно к выводам В, С, А и С, А, В. В другой из частей статора концы фазных обмоток одной трехфазной обмотки подключены последовательно соответственно к выводам А, В и С, а концы фазных обмоток двух других трехфазных обмоток подключены последовательно соответственно к выводам В, С, А и С, А, В. Технический результат - повышение эффективности процесса преобразования механической энергии в электрическую, расширение функциональных возможностей и области использования, а также повышение коэффициента полезного действия и надежности. 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ и система для управления гидроэлектрическими турбинами // 2627227

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.

Способ управления активным двунаправленным преобразователем частоты // 2628666

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при управлении активными двунаправленными преобразователями частоты на базе активных выпрямителей напряжения и автономных инверторов напряжения в составе промышленных реверсивных автоматизированных электропроводов для компенсации индуктивного или емкостного потребления мощности различными нагрузками в питающей сети. Техническим результатом является повышение коэффициента мощности, снижение электрических потерь и стабилизация напряжения в питающей сети. Способ управления активным двунаправленным преобразователем частоты в системе автоматического регулирования активного выпрямителя напряжения позволяет регулировать реактивный ток в зависимости от уровня реактивной мощности в питающей сети. 1 ил.

Преобразователь частоты // 2636390

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.

Устройство генерирования напряжения переменного тока постоянной частоты при переменной частоте вращения привода генератора // 2641314

Устройство генерирования напряжения переменного тока постоянной частоты при переменной частоте вращения привода генератора относится к области электротехники, позволяет расширить функциональные возможности и содержит электрическую машину в генераторном режиме 1 с якорными обмотками 2, 3, выполненными по топологии «звезда», два трехфазных выпрямительных моста - основной 4 и дополнительный 5 с выходными выводами постоянного тока 4.1, 4.2 и 5.1, 5.2 соответственно, а также два трансфильтра 6, 7. Каждый из выпрямительных мостов 4, 5 своими входами 4.3÷4.5 и 5.3÷5.5 соответственно подключен к одной из якорных обмоток 2, 3. Одни одноименные по полярности выходные выводы 4.1, 5.1 мостов 4 и 5 подключены к концам 6.1, 6.2 обмотки трансфильтра 6, другие одноименные по полярности выходные выводы 4.2, 5.2 этих мостов 4 и 5 подключены к концам 7.1, 7.2 обмотки трансфильтра 7. Средние точки 6.3 и 7.3 обмоток трансфильтров 6, 7 подключены к одним концам сглаживающих дросселей 8, 9, другие концы которых подключены к тем обкладкам конденсаторного делителя 10, которые подсоединены к шинам питания трехфазного инвертора напряжения 11. Элементы 8, 9, 10 образуют блок фильтрации 12-пульсного выпрямленного напряжения. Выходные выводы 11.1, 11.2, 11.3 трехфазного инвертора подключены к трехфазному фильтру 12. К его выходным выводам 12.1, 12.2, 12.3 подключена симметричная трехфазная нагрузка 13. Одну или несколько однофазных нагрузок 14 подключают через индивидуальный Г образный LC фильтр - дроссель 15 и конденсатор 16. Двухканальное исполнение якорной обмотки 1 и выпрямительного блока с использованием для суммирования токов каналов трансфильтров 6, 7, что улучшает массогабаритные показатели генератора и повышает качество выпрямленного напряжения за счет снижения вдвое уровня его пульсаций и увеличения вдвое их частоты, а это улучшает массогабаритные показатели дросселей 8, 9. Трансфильтры 6, 7 обеспечивают независимую работу выпрямителей 4, 5 и работают на утроенной частоте генератора - 3ƒ1. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Преобразователь частоты со встроенным источником резервного питания // 2644385

Устройство относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах переменного тока для лифтового оборудования. Техническим результатом является обеспечение бесперебойной работы лифтового оборудования без остановки кабины и переключения с трехфазного питания на однофазное при пропадании напряжения сети. В преобразователь частоты со встроенным источником резервного питания, содержащем входной активный выпрямитель, к выходу которого подключен накопительный конденсатор, соединенный с выходом преобразователя постоянного напряжения и входом автономного инвертора напряжения переменной частоты, к которому подключен тормозной резистор, дополнительно введены зарядно-подзарядное устройство, вход которого подключен к входному активному выпрямителю, аккумуляторная батарея, соединенная с выходом зарядно-подзарядного устройства и входом преобразователя постоянного напряжения, и инвертор напряжения фиксированной частоты, вход которого соединен с входным активным выпрямителем через накопительный конденсатор. При осуществлении изобретения происходит: обеспечение бесперебойной работы лифтового оборудования без остановки кабины и переключения с трехфазного питания на однофазное при пропадании напряжения сети, использование в качестве резервного источника энергии одной аккумуляторной батареи для преобразователя частоты и для станции управления лифтом, оптимизация потребления электроэнергии лифтом от сети переменного тока, возможность обеспечения рекуперации энергии при торможении лебедки в питающую сеть и запасание ее в аккумуляторной батарее, повышение комфорта и безопасности использования лифтового оборудования и исключения ситуаций с «застреванием» людей в кабине лифта, а также выполнения правил пожарной безопасности, предъявляемых к лифтам, даже при отключении электроэнергии. 1 ил.