Преобразователь частоты

 

Сева Советския

Соцналистическнк

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23.04.79 (21) 2758821/24-07 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 230181, 6!оллетень N9 3

Дата опубликования описания 30. 01. 81 5 <,.(„з

Н 02 М 7/515

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (53) УДК 821.314. .572(088.8) (72) Авторы изобретения

О.Г.Булатов, В.Д.Поляков и A.È.Öàðåíêo

Московский ордена Ленина энергетический институт (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к электротехнике, представляет собой тиристорный преобразователь частоты и может быть использовано в электроприводе переменного тока.

Известны преобразователь частоты, содержащие тиристорный мост с конденсатором в диагонали переменного тока, реверсор тока нагрузки,и обратные вентили. Принцип действия таких преобразователей основан на формировании кривой тока нагрузки путем однопоэиционного слежения за задающими сигналом (11 .

Недостатком этих устройств является невозможность двустороннего обмена энергией между источником питания и нагрузкой, что ухудшает форму и частоту выходного .сигнала преобразователя.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь .частоты, который содержит тиристорный мост с конденсатором в диагонали, реверсор тока нагрузки в виде тиристорного моста и обратные тиристоры.

Обеспечение двустороннего обмена энергией в данном преобразователе достигается благодаря включению, на:, его входе управляемого тиристорного моста, к диагонали которого подсоединен источник питания (2j.

Недостатком данного преобразователя является наличие значительного количества полупроводниковых приборов, последовательно соединенных по цепи тока нагрузки, что приводит к ухуцшению КПД устройства.

Цель изобретения — устранение указанного недостатка, т. е. повышение

КПД устройства.

Указанная цель достигается тем, что преобразователь .содержащий тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, катодная группа которогo связана с первым, выходным выводом, а также четыре дополнительных тиристо2О ра, подключенных к выходным выводами два обратных.тиристора, аноды которых соединены с отрицательным входным выводом, снабжен двумя вспомогательными тиристорами и вторым иден25. тичным тиристорным мостом, включенным последовательно с первым тиристорным мостом, катодная группа которого непосредственно соединена с первым выходным выводом и с анодной групЗр пой второго моста, аноды двух допол799089 нительных тиристоров соединены с соответствующими обкладками коммутирующего конденсатора первого моста, а катоды — co вторым выходным выводом и с.анодами двух других дополнительных тиристоров, подключенных катодами к соответствующим обкладкам коммутирующего конденсатора второго Мос та, причем катод каждого обратного тиристора соединен с соответствующим выходным выводом, подключенным через соответствующий вспомогательный тиристор к положительному входному выводу.

С той же целью в преобразователь дополнительно могут быть включены два тиристора, каждый из которых подсоединен встречно-параллельно одному из обратных тиристоров.

На фиг. 1 изображены принципиальная схема преобразователя и функциональная схема системы управления; на фиг. 2 - принципиальная схема . преобразователя, содержащего пару тиристоров, включенных в прямом направлении между выходными выводами и отрицательным входным выводом; на фиг. 3 — временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя.

На входе преобразователя включен источник питания, последовательно с которым включен мост на тиристорах 1-4 с коммутирующими конденсаторами 5 в диагонали и мост на тиристорах б-9 с коммутирующими конденсатором 10 в диагонали. Общая точка соединения тиристорных мостов подключена к первому выходному выводу нагрузки 11. Второй выходной вывод нагрузки 11 через дополнительные тиристоры 12 и 13 соединяется с об. кладками конденсатора 5 и через дополнительные тиристоры 14 и 15 — c конденсатором 10. Выходные выводы нагрузки через вспомогательные тиристоры 1б и 17 подключены к положительному входному выводу, а,через обратные .тиристоры 18 и 19 — к отрицательному входному выводу. Сигналы с датчика тока нагрузки 20 и генератора синусоидального напряжения 21 поступают на вход схемы. сравнения 22, подключенной к логическому устройству

23, которое в зависимости от режима работы при помощи выходного устройства 24 включает силовые тиристоры.

Принцип работы устройства, изображенного на фиг. 1 заключается в слежении за задающим. сигналом формируемым генератором 21. Преобразователь может работать в двух режимах, в одном из которых (режим 1) двусторонний обмен энергией между источником питания и нагрузкой осуществляется- на всем. протяжении формирования полуволны выходного тока, в другом (режим 2) при формировании нарастающей части синусоиды передается только от источника питания к

d0 мент „аналогичные процессы протекают в цепях, замыкающихся через открытые тиристоры 1, 13, б, 7 и

3, 12, 8, 9. Возврат энергии, накопленной нагрузкой 11, осуществляется через тиристоры 16, 19. Интервал времени t - t предоставляется

A+a. для восстановления управляющей способности тиристоров 17 и 18.

Во втором режиме схема работает следующим образом.. При формировании нарастающей части положительной полуволны выходного тока проводят поочередно тиристоры 1, 2 и 3, 4. Ток. нагрузки течет через постоянно включенные тиристоры 15, 7. В момент появления на тиристоре 18 прямого напряжения он открывается и ток нагрузки замыкается по контуру. тиристор

18 — нагрузка 11 — тиристор 15 и 7.

Перевод преобразователя в режим рекуперации осуществляется следующим образом.. Производится. включение тиристоров-9 или 14..в зависимости от полярности напряжения. на конденсаторе 10 и ток нагрузки начинает протекать через конденсатор 10. В тот мрмент, когда на тиристоре 17 появляется положительное напряжение, он отпирается, замыкая через себя ток нагрузки. нагрузке, а на спадающей части синусоиды только от нагрузки к источнику питания. В первом из укаэанных режимов обеспечивается простота управле. ния, во втором — лучшая форма выходного сигнала.

Допустим преобразователь работает в первом режиме. В момент t (фиг. 3) включаются тиристоры 1, 2, 14, 7 и конденсаторы 5 и 10, заряженные до напряжения питания с полярностью указанной на фиг. 1 без скобок, перезаряжаются через нагрузку 11. В момент появления на тиристорах 17 и 18 прямого напряжения (конденсаторы 5 и 10 перезарядились до обратного напряже-

15 иия) они открываются и ток нагрузки начинает уменьшаться, замыкаясь по контуру минус источника питания тиристор 18 вЂ, нагрузка 11 — тиристор

17 — плюс источника питания. В моЩ мент t напряжение,,снимаемое о датчика тока 20, совпадает с напряжением генератора 21, включаются тиристоры 3, 4, 15, 9 и конденсаторы

5 и 10 вновь переэаряжаются через нагрузку 11, а тиристоры 1, 2, 14, 7 восстанавливают управляющие свойства. В тот момент, когда конденсаторы 5 и 10 перезаряжаются до обратного напряжения открываются тиристоры 17 и 18 и ток нагрузки начинает спадать, замыкаясь навстречу источнику питания.

В таком режиме преобразователь может работать в течение всего полу,периода задающей синусоиды. В следуЗ ющий полупериод, начинающийся в мо799089

Формула изобретения

В режиме рекуперации этап формирования спадающей части синусоиды вклю чается поочередно либо тиристоры 1, 2, 17 либо 3, 4, 17 и ток нагрузки протекает, замыкаясь через них и конденсатор 5. В момент появления на тиристоре 18 прямого напряжения, он открывается и ток нагрузки замыкается через него и тиристор, 17, протекая навстречу источнику питания. Происходит возврат энергии в питающую сеть.

Процессы, протекающие при формировании отрицательной полуволны выходного тока, аналогичны рассмот-. ренным. При этом на этапе формирования нарастающей части полуволны работают тиристоры 1, 3, 12, 13, 6, 9 и 19, а на этапе формирования спадающей части — тиристоры 1, 12, 3, 13, 16 и 19.

Преобразователь, схема которого представлена на фиг. 2,позволяет получить при работе во втором режиме еще больший КПД благодаря тиристору 25, шунтирующему последовательно соединенные тиристоры 6, 9 и тиристору 26, шунтирующему последовательно соединенные тиристоры 15 и 7.

В этом случае ток нагрузки замыкается всегда не более чем через три вентиля.

1. Преобразователь частоты, содержащий тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, катодная группа которого связана с первым выходным. выходом, а также четыре дополнительных тиристора, подключенных к выходным выводам и два обратных тиристора, аноды которых соединены с отрицательным входным выводом, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД, он снабжен двумя вспомогательными тиристорагли и вторьм идентичным тиристорным мостом, включенным последовательно с первым тиристорным мостом, катодная группа которого непосредственно соединена с первым выходным выводом и с анодной группой второго моста; аноды двух дополнительных тиристоров соединены с соответствующими обкладками коммутирующего конденсатора первого моста, а катоды — со,вторым выходным выво15 дом и с анодами двух других дополнительных тиристоров, подключенных катодами к соответствующим обкладкам коммутирующеМ> конденсатора второго моста, причем катод каждого общ ратного тиристора соединен с соответствующим выходным выводом, подключенным через соответствующий вспомогательный тиристор к положительному

O входному выводу.

2. Преобразователь частоты по и. 1, отличающийся тем, что он снабжен двумя тиристорами, подключенными каждый встречно-парал. лельно соответствующему обратному

30 тиристору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Булатов О.Г. и др. Преобразователь постоянного напряжения в синусоидальный ток. — Электротехническая промышленность". Сер. "Преобразовательная техника", 1975, вып. 362, с. 8-11.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 474088, кл. Н 02 М 7/515, 1972.

799089

Хуце If,Ц,Й7 я<е» 4 1

Составитель И.Жеребина

Техред Н.Ковалева

Корректор:В.Синицкая

Редактор A.màíäîð

Заказ 00 филиал PIIII "Патент", г. Ужгород, Ул. Проектная, уаир

Ly 163 t9

Тираж 741 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5