Преобразователь частоты

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

<»907738

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 30.06.80 (2!) 2949755/24-07 с присоединением заявки Лев (23) Приоритет— (51) М. К„.

Н 02 М 7/515

Гасударственный комитет

Опубликовано 23.02.82. Бюллетень Ме 7 (53) УДК 621.314..572 (088.8) по делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 05.03.82 (72) Авторы изобретения

О. Г. Булатов, В. Д. Поляков и А. И. Uàðåíêo

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике, может использоваться для питания активно-индуктивной нагрузки и нагрузки, включающей индуктивность, активное сопротивление и ЭДС и кроме того, может найти применение в электротехнологии, электроприводе и других областях.

Известны преобразователи частоты, принцип действия которых основан на дозированной передаче энергии от источника питания в нагрузку через конденсатор, включенный в диагональ переменного тока однофазного тиристорного моста. Смена полярности тока в таких преобразователях обеспечивается при помощи отдельного реверсора, выполненного на тиристорах. Переход к режиму рекуперации энергии осуществляется при помощи дополнительного тиристорного узла коммутации либо тиристорного моста, подключенного на входе преобразователя (1) и (2) .

Недостатками указанных преобразователей является их низкий КПД, что объясняется значительным количеством силовых вентилей, включенных последовательно по цепи тока нагрузки, а также ограниченный

САН ИЕ диапазон регулирования тока (напряжения! что вызвано сильной зависимостью частоты модуляции преобразователя от тока нагрузки.

Наиболее близким к изобретению является преобразователь частоты, содержащий первый однофазный тиристорный мост с конденсатором в диагонали переменного тока, подсоединенный между положительным входным выводом и первым выходным выводом, 1Î второй однофазный тиристорный мост с конденсатором в диагонали переменного тока, подсоединенный между первым выходным выводом и отрицательным входом выводом, первую пару тиристоров, каждый из которых соединяет соответствующую обкладку конденсатора первого упомянутого тиристорного моста с вторым выходным выводом, вторую пару тиристоров, каждый из которых соединяет второй выходной вывод с соответствующей обкладкой конденсатора

20 второго упомянутого тиристорного моста, третью пару тиристоров, соединяющих выходные выводы с отрицательным входным выводом, и четыре обратных вентиля, соединяющих выходные выводы с входными (3) 907738

SO

Недостатками известного преобразователя являются его высокая стоимость, что объясняется наличием значительного количества тиристоров, а также ограниченный диапазон регулирования выходного тока.

Цель изобретения — уменьшение стоимости и расширение диапазона регулирования преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что известный преобразователь частоты содержащий тиристорный мост с конденсатором в диагонали переменного тока, диагональ постоянного тока которого подключена к входным выводам через первый тиристор в непроводящем направлении, причем обкладки конденсатора через первую пару тиристоров в проводящем направлении и последовательно соединенный с ними второй тиристор в непроводящем направлении соединены с отрицательным входным выводом, а выходные выводы преобразователя соединены с положительным входным выводом через пару в проводящем направлении и с отрицательным входным выводом через вторую пару тиристоров, снабжен двумя цепочками из последовательно соединенных дополнительных тиристоров и дросселей включенными встречно-параллельно между выходными выводами преобразователя, причем точка соединения дросселей и дополнительных тиристоров цепочек подключены соответственно к точке объединения катода первого тиристора с катодами тиристорного моста и к точке объединения катодов первой пары тиристоров и катода второго тиристора.

На фиг, 1 приведена принципиальная схема преобразователя; на фиг. б — то же, дополнительные дроссели отсутствуют; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя. .Преобразователь частоты содержит мост на тиристорах 1 — 4 с конденсатором 5 в диагонали переменного тока, подключенный между положительным входным выводом и первым выходным выводом, тиристоры 6 и 7, соединяющие конденсатор 5 с вторым выходным выводом тиристоры 8 и 9, соединяющие выходные выводы с отрицательным входным выводом, обратные вентили 10 и 11, диоды 12 и 13, подключенные между выходными выводами и положительным входным выводом, тиристор 14, соединяющий второй выходной вывод с общими катодами тиристоров 2 и 4, тиристор 15, включенный между первым выходным выводом и катодами тиристоров 6 и 7, нагрузку 16, дроссель 17, подключенный между первым выходным выводом и катодом тиристора 10, дроссель 18, подсоединенный между вторым выходным выводом и катодом тиристора 11.

Преобразователь работает по принципу однопозиционного слежения за задающим сигналом i3. Допустим к моменту t конденсатор заряжен до напряжения источника питания с полярностью, указанной на фиг. 1, $

1С

15 го

40 а. В момент t включаются тиристоры 1, 2 и 9. При этом конденсатор 5 начинает перезаряжаться током нагрузки 1„и током, протекающим через диод 12 1 . В момент 1 ток дросселя 17 i становится равным току нагрузки i„и конденсатор 5 продолжает перезаряжаться по контуру: плюс источника питания — 1 — 5 — 2 — 17 — 16 — 9 — минус источника питания. В момент t напряжение на конденсаторе 5 достигает величины напряжения источника питания, перезаряд конденсатора заканчивается, открывается тиристор 14 и ток нагрузки, замыкаясь через него, начинает уменьшаться. В момент ток нагрузки 1„сравнивается по величине с задающим сигналом i и включаются тиристоры 3, 4 и 9. Тиристор 14 попадает под обратное напряжение и запирается. Конденсатор 5 вновь начинается перезаряжаться суммарным током нагрузки и диода 12 и процесс повторяется. Так формируется нарастающая часть синусоиды токонагрузки.

Процессы, протекающие на .спадающем участке синусоиды, характеризуются рекуперацией энергии, йакопленной в нагрузке.

Переход к режиму рекуперации начинается с момента, когда производная задающего сигнала становится отрицательной @3 < О.

dt

В момент 1„включается очередная пара тиристоров (1 и 2 либо 3 и 4). Тиристор 14 попадает под обратное напряжение и запирается. Ток нагрузки замыкается через включившиеся тиристоры и диод 13. Кроме того происходит перезаряд конденсатора 5 помимо тока нагрузки током, протекающим через диод 12, поэтому выходное напряжение на этом этапе равно нулю. В тот момент когда напряжение на конденсаторе 5 становится равным по величине напряжению питания, открывается тиристор 10 и ток нагрузки начинает протекать по контуру: минус источника питания — 10 — 17 — 16 — 13— плюс источника питания. Происходит возврат энергии, накопленной в нагрузке, в источник питания. В этом режиме преобразователь работает вплоть до того момента, когда ток нагрузки становится равным нулю.

Формирование отрицательной полуволны синусоиды начинается с момента t„„. Интервал времени, 1„ — 1„, представляется для восстановления управляющих свойств тиристоров, проводящих последними при формировании положительной полуволны тока.

Отрицательная полуволна формируется следующим образом. На нарастающей части синусоиды перезаряд конденсатора 5 осуществляется путем поочередного включения тиристоров 1, 7, 8 и 3, 6, 7, свободное снабжение тока происходит при отпирании тиристора 15. При формировании с падающего участка перезаряд конденсатора обеспечивается путем поочередного включения тиристоров 1, 7 и 3, 6. Протекание тока навстре907738 чу источнику питания осуществляется через вентили 11 и 12.

Анализ работы преобразователя (фиг. 1 а) показывает, что наличие дополнительного контура перезаряда повышает частоту модуляции преобразователя в режиме малых токов. При этом в отличие от известного преобразователя выходное напряжение всегда ограничено на уровне напряжения питания. Увеличение частоты модуляции преобразователя, а также ограничение выходного напряжения на уровне напряжения питания приводит к улучшению формы кривой выходного тока во всех режимах, в том числе и в режиме малой нагрузки, что расширяет диапазон регулирования преобразователя. 15

Преобразователь (фиг. 1, а) в отличие от известного содержит меньшее количество тиристоров, что по предварительным расчетам примерно в 1,5 раза уменьшает его стоимость.

При ограниченном диапазоне изменения токов нагрузки может применяться преобразователь (фиг. 1, б), в котором отсутствуют дополнительные дроссели.

Формула изобретения

Преобразователь частоты, содержащий тиристорный мост с конденсатором в диагонали переменного тока, диагональ постоянного тока которого подключена к входным выводам через первый тиристор в непроводящем направлении, причем обкладки конденсатора через первую пару тиристоров в проводящем направлении и последовательно соединенный с ними второй тиристор в непроводящем направлении соединены с отрицательным входным выводом, а выходные выводы преобразователя соединены с положительным входным выводом через пару вентилей в проводящем направлении с отрицательным входным выводом через вторую пару тиристоров, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных свойств, путем расширения диапазона регулирования преобразователя и уменьшения его стоимости, он снабжен двумя цепочками из последовательно соединенных дополнительных тиристоров и дросселей, включенными встречно-параллельно между выходными выводами преобразователя, причем точки соединения дросселей и дополнительных тиристоров цепочек подключены соответственно к точке объединения катода первого тиристора с, катодами тиристорного моста и к точке объединения катодов первой пары тиристоров и катода второго тиристора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 474088, кл. Н 02 М 7/515, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР № 600678 кл. Н 02 М 7/757, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2758821/24 — 07, кл. Н 02 М 7/515, 1976.

907738

Редактор Н. Джуган

Заказ б I 2/67

Составитель Г. Мыцык

Техред А. Бойкас Корректор У. Пономаренко

Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4