Преобразователь частоты

 

З*! .

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (iii748742

1 ъ.

"l

;--Ф (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (5! )М. Кл.

Н 02 М 7/515 (22) Заявлено 19.06.78 (21) 2633172/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет—

Опубликовано 15.07.80. Бюллетень ¹ 26

Дата опубликования опнсаьня 17.07.80

Гооудерстввиный комитет оо делам иаооретений и открытий (53) УД4(621.314, .572 (088.8) П. Д. Андриенко, В. Н, Сухарев, А. В. Мищенко и В. Г. Теренник (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Изобретение огносится к электротехнике и может бьггь использовано в частотно управляемом, электроприводе.

Известен преобразователь частоты, состоящий из аналогичных вентильных групп, 5 число групп которых определяется фазностью схемы преобразователя. Контур искусственной коммутации выполнен с дросселями насыщения. Для восполнения потерь в контуре коммутации используется схема последовательного подэаряда коммутирутощкх конденсаторов (1) .

Применение в известном устройстве дросселей насьпцения в коммутирующем контуре вызывает увеличение потерь в контуре, увеличение веса и габаритов преобразователя, а применение последователь ного подзаряда требуег двух независимых источников напряжения подзаряда, кроме того, в режимах перегрузки преобразователя частоты возможен неконтролируемый рост напряжения на коммутирующих конденсаторах. Для устранения. этого явления источник подзаряда необходимо выполнять регулируемым и вводить систему регулирования напряжение подзаряда. Введение дополнительного регулирующего устройства также ведет к увеличению габаритов преобразователя и к уменьшению его надежности.

Известен преобразователь частоты, который выполнен с контуром искусственной коммутации в каждой фазе инвертора.

Коммутирующие дроссели включены в цепь основных тиристоров и выполнены с под- магничиванием. Восполнение потерь в контуре коммутации осуществляется по па раллельной схеме подзаряда коммутирую щих конденсаторов. Для осуществления, подзаряда применены два независимых источника подзаряда и два тиристора, подключенные к коммутирующему конден« сатору в каждой фазе инвертора f2) .

Недостатком известного устройства является наличие двух независимых источников подзаряда и большого количест ва подэарядных тиристоров, что приводит

7487

42 4

3 к увеличению габаритов преобразователя и снижению его надежности.

Известен также трехфазный инвертор, содержащий коммутирующие конденсаторы и дроссели, основной тиристорный мост, мост обратных диодов. и мост из коммутирующих тиристоров, выходом связанный с выводами для подключения источника подзаряда и через разделительные вентили и встречно вклкченные с ними подза- щ рясные THppcTopbI подключен к выводам для подключения основього источника пи тания, коммутирующие дроссели включены последовательно с каждым из разделительных вентил.ей, а последовательно с каждым 15 подзарядным тиристором включен импедансный элемент $3(.

Недостатком изв естного устройства является то, что источник подзаряда требует гальванической развязки от источника питания инвертора, а это приводит к тому, что при питании автономного инвертора от сети переменного тока необходим либо отдельный источник постоянного тока для подзаряда коммутирующих конденсаторов, либо этот источник должен питаться от сети переменного тока через разделительный трансформатор.

Для осуществления подзаряда коммутирующих конденсаторов необходимы два под- р зарядных тиристора. Введение подзарядньпс тиристоров- снижает надежность автономного инвертора и усложняет схему управ-. ления, что г,едет к увеличению стоимости устройства. 35

При прорывах инвертора и внешних коротких замыканиях в известном устройстве к коммутирующему тиристору прикладывается обратное напряжение, равное

2U (Uo - напряжение на коммутирую- 4 щем конденсаторе) при наличии импульса управления на коммутирующем тиристоре, что требует установки тиристоров более высокого класса, а это ведет к увеличению стоимости преобразователя.

При перегрузках преобразователя на базе автономного инвертора возможен рост напряжения на коммутирующих конденсаторах и тиристорах. Для устранения этого явления необходимо контролировать напря> 50 жение на коммутирующем конденсаторе и при повышении его допустимого значения включать подзарядные тиристоры, которые могут рассеять избыточную энергию, запасенную в коммутирующем дросселе. Для.55 этого необходимо вводить систему контроля напряжения коммутирующего конденсатора и дополнительную систему управле ния подзарядными тиристорами, что также с ! увеличивает стоимость преобразователя и снижает ei о Надежность.

Бель изобретения — снижение установленной мощности устройства, повышение его надежности, а также уменьшение габаритов и стоимости.

Поставленная, цель достигается тем, что преобразователь частоты, содержащий регулятор напряжения, выходными выводами постоянного тока подключенный к выводам постоянного тока моста основньас тиристоров инвертора, зашунтированных диодами моста обратного тока, мост коммутирующих тиристоров, выводы постоянного тока которого подключены к одноименным по полярности выводам постоянного тока моста основных тиристоров через цепочки из последовательно соединенных коммутирующего дросселя и разделительного диода, коммутирующие конденсаторы, включ енные между выводами переменного тока моста коммутирующих тиристоров и моста основных тиристоров, источник подзаряда, а также два основных импедансных элемента (ИЭ}, одними своими концами подключенные к выводам постоянного тока моста коммутирующих тиристоров, снабжен вторым источником подзаряда, двумя дополнительными ИЭ и вспомогательным вентильным мостом, причем выводы переменного тока послед: него соединены с аналогичными выводами моста коммутирующих тиристоров, выводы его постоянного тока подключены через цепочки из последовательно соединенных, дополнительного ИЭ и источника подзаряда к разноименным по полярности выводам постоянного тока моста основных тиристоров, а другие концы основных ИЭ подсоединены к соответствующим точкам соединения дополнительных ИЭ и источников подзаряда.

На чертеже представлена схема преобразователя частоты.

Устройство содержит выполненный в виде управляемого моста регулятор 1 напря>кения, подключенный к мосту 2 основных тиристоров 3-8. Встречно параллсльно мосту 2 включен мост 9 диодов 10-15 обратного тока. Мост 16 коммутирующих тиристоров 17-22 через последовательно включенные коммутирующие дроссели 23 и 24 и разделительные диоды 25 и 26 подключен к. мосту 2 основных тиристоров, причем к анодной группе моста 2 подключен анод диода 25, а к катодной группе моста 2 подключен катоод диода 26, Коммутирующие конденсаторы 27-2 9 одни5 748742 i ми обкладками подключены к входным торе 27 после перезаряда меньше напрявыводам моста 16 коммутирующих тирис-,ження до начала коммутации, при этом торов, а другими - к выходным выводам осуществляется дозаряд коммутирующего моста 2. Источник 30 подзаряда отрица- конденсатора по цепи 30-31-17-27-6 до тельным выводом подключен к отрицатель- 5 равенства напряжения на конденсаторе ному выводу регулятора 1, положительным 27 и источнике 30 подзаряда. выводом через резистор 31 подключен к В случае; когда W1 > W, т.е. в анодной группе моста 16, а через допол- дросселе накоплена дополнительная энернительный ИЭ 32-ккатоднойгруппевспомо- гия ьИ = WL — М/с, при достижении напрягательного моста 33 на диодах 34-3Э. >0 кения на коммутирующем конденсаторе

Мост 33 своими входными выводами под- .27 в результате перезаряда напряжения ключен к входным выводам моста 16 ком- источйика подзаряда 30 осуществляется мутирующнх тиристоров. Источник 40 под- .отпирание диода 34, а ток, протекающий заряда своим положительным выводом пор- через дроссель 23, начинает замыкаться ключен к положительному выводу регуля- !5 по цепи 23-17-34-32-30-13-10-25-23, тора 1, а отрицательным выводом через ари этом на ИЭ 32 происходит рассеиваИЭ 41 подключен к катодной группе мос- 1ние избытка энергии Ь%<, запасенной в та 16 и через дополнительный ИЭ 42» к коммутирующем дросселе 23. Работа друанодной группе вспомогательного моста,нх фаз аналогична рассмотренной.

33. Кагруэка 43 преобразователя частоты 20 Предложенный преобразователь частоты подключена к входным выводам моста 2 по сравнению с известным позволяет сниосновных тиристоров. зить установленную мощность элементов, Устройство работает следующим обра- уменьшить габариты и повысить надежность зом. работы преобразователя..

В какой-то момент. времени пропус- 25 Уменьшение массогабаритных показатекают ток нагрузки основные тиристоры лей достигается за счет соединения моста

3,4 и 8 моста 2, ток от регулятора 1 коммутирующих тиристоров с мостом ос» протекает через тиристоры 3,4 и 8 H фа- новных тиристоров через последовательно зы нагрузки 43 на другой полюс регу- включенные разделительные диоды и комлятора 1, Рассмотрим процесс коммута- 30 лутирующие дроссели, это позволяет источции тиристора 3 моста 2 и подзаряд юики подзаряда одним из выводов соедикоммутируюшего конденсатора 27. нить с основным источником питания, а

Перед коммутацией тиристора 3 мос- другими выводами через ограничивающие та 2 основных тиристоров: коммутирую- ИЭ соединить с анодно к н и соединить с анодной и катодной групщий ко денсатоР 27 эаРЯжен до напРЯж - 35 пой м та комутируюЬх ри пой моста коммутируюшнх тиристоров. ния с полярностью, указанной на чеРтеже, Такое подключение моста коммутирующих

Дпя выключения основного тиристора 3 тпристоров и источников подзаряда исклювключают коммутирующий тиристор 17 и чает возможность закорачивания источни- начинается процесс разряда конденсатора ков подзаряда через основной. источник, 27 по цепи 27-3-26-17-2 При равен- 4) что позволяет исключить из схемы подстве тока разряда конденсатора 27 и то- зарядные тиристоры и развяэываюший ка нагрузки происходит запирание основ- трансформатор, а также снизить класс ного тиристора 3. Йальнейший разряд ком- коммутирующих тнрнсторов. мутируюшего конденсатора 27 осущесч " Повышение надежности достигается за вляется по цепи 27-10-25-23-17-27. В 45 счет введения вспомогательного моста процессе коммутации через дроссель 23 диодов н подключения нх к точкам соеди-, протекает ток разряда конденсатора Эси ненни коммутирующих конденсаторов к ток нагрузки 3,, при этом в дросселе, мостам коммутирующих тиристоров, а так32 Ь да Ь же по учения анодной группы aononm запасается энергия у + . тельных диодов через сопротивление к н 50

2 минусу одного источника подзаряда, а

В случае, когда W < W p катодной группы через сопротивлениегде WL — энергия, запасенная в коммути- к плюсу другого источника питания. Тарующем дросселе от протекания тока наг- кое подсоединение моста дополнительных рузки и тока разряда конденсатора 27

55 диодов позволяет стабилизировать уровень

% - — энергия конденсатора 27 до на- напряжения на коммутирующих коиденса апа процесса коммутации тока нагрузки;,торах, что дает возможность снизить апряжеиие на коммутирующем конденса- класс коммутирующих тиристоров„и, та748742 ким образом, повысить надежность уст г ройства, Уменьшение массогабаритных и показателей на единицу мощности преоб- п разователя частоты позволяет снизить в,д народном хозяйстве расход черных и цветных металлов, так, например, на транст форматор подзаряда, мощность которого о составляет 5-7% мощности преобразова- л теля. частоты, необходимо 16 20 кг ста- и

iiH, в свою очередь снижение класса ти- to p ристоров уменьшает стоимость преобран зователя частоты на 50-100 руб. 3 в

Повышение надежности позволяет при п использовании преобразователей частоты н в народном хозяйстве снизить простои 15 электрооборудования потребителей. е

I ! !

I ! ! !

ЦНИИПИ Заказ 4381/19 Тираж 783 Поппйсное

Филиал ППП Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Преобразователь частоты, содержащий регулятор напряжения, выходными выводами постоянного тока подключенный к выводам постоянного тока моста основнйх тирйсторов"инвертора, заш йг фов иных диодами моста обратного тока, мост коммутируюших тиристоров, выводы постояйного- тока которого подключены к одноименным по полярности выводам постоянно"ю- 6:>ка Моста основных тиристоров через цепочкй из последовательно соединенных коммутирующего дросселя и разделительного диода; коммутирующие конденсаторы, : включенные между выводами переменно8 о тока моста коммутирующих тиристоров моста основных тиристоров, источник одзаряда, а также два основных импе- ансных элемента, одними своими конца- . ми подключенные к выводам постоянного ока моста коммутирующих тиристоров, т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с це-. ью уменьшения установленной мощности повышения надежност! он снабжен втоым источником подзаряда, двумя допопительными импедансными элементами и сйомогательным вентильным мостом,, ричем выводы переменного тока последегосоединеныс аналогичными выводами моста коммутируюпжх тиристоров, выводы го постоянного тока подключены через последовательно соединенные дополнительные импедансные элементы и источники подзаряда к разноименным по полярности выводам постоянного тока моста основных тиристоров, а другие концы основных импедансных элементов подсоединены к соответствующим точкам соединения дополнительных импедансных элементов и источников подзаряда.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

М 1 92915, кп. Н 02 N 7/48, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

Мо 2716381 кл, Н 02, N 7/52 °

3, Авторское свидетельство СССР

М 570167, кл. Н 02 N 7/515, 1975.