Преобразователь частоты

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

< 951599 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.12.80 (21) 3220782/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. К .

Н 02 М 5/458

Гесудэрстеелкмй кемлтет

СССР

Опубликовано 15.08.82. Бюллетень №30

Дата опубликования описания 25.08.82 (53) УДК 621.314..58 (088.8) ле аллам лэебретеллй и етермтлй (72) Авторы изобретения

А. В. Иванов, М. М. Мульменко и П. С. Ройзман-(71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕ,ЛЬ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к тиристорным преобразователям частоты с защитой от сверхтоков.

Известны преобразователи частоты со звеном постоянного тока, в которых защита от сверхтоков осуществляется с помощью устройств принудительного гашения тиристоров управляемого выпрямителя либо посредством ключа постоянного тока на выходе выпрямителя.

Известен преобразователь частоты, содержащий выпрямитель на управляемых вентилях, автономный инвертор с индуктивным фильтром на входе, диод, подключенный параллельно входным зажимам инвертора, и две гасящие цепи, каждая из которых содержит конденсатор с цепью подзаряда, дроссель, тиристор и три разделительных диода (1).

Однако данный преобразователь сложен и не обладает достаточной надежностью вследствие использования управляемого выпрямителя и двух отдельных устройств принудительного гашения анодной и катодной групп вентилей.

Известен также преобразователь частоты, содержащий выпрямитель, автономный инвертор с индуктивным фильтром на входе и гасящую цепь, состоящую из конденсатора с цепью подзаряда, дросселя и тиристора, соединенных последовательно, а также проходной тиристор в цепи постоянного тока, причем гасящая цепь подключена параллельно проходному тмристору (2).

При питании от сети с.заземленной нейтралью данная схема в случае короткого замыкания на землю не обеспечивает защиту сети и собственных элементов от сверхтоков.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является пре15 образователь частоты, содержащий выпрямитель, к выводам постоянного тока которого подключен узел ограничения сетевых перенапряжений, автономный инвертор с индуктивным фильтром на входе, диод, подключенный параллельно входным выводам инвертора, узел гашения, состоящий из конденсатора с цепью подзаряда, дросселя и тиристора, соединенных последовательно, а также проходной тиристор в цепи постоянного тока (3) .

При аварийном отключении инвертора от выпрямителя в данной схеме происходит запирание проходного тиристора с помощью узла гашения. Однако при питании преобразователя от сети с заземленной нейтралью короткое замыкание на земле одной из шин выпрямителя приводит к неограниченному нарастанию тока, протекающего через вентильную группу выпрямителя, соединенную с шиной, в которой отсутствует проходной тиристор, на земле непосредственно через упомянутую шину либо через вентили инвертора. Это снижает надежность преобразователя частоты.

Цельк> изобретения является повышение надежности при питании от сети с заземленной нейтралью.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь частоты, содержащий выпрямитель, узел ограничения перенапряжений, выполненный в виде последовательно соединенных диода и конденсатора, включенный на выходе выпрямителя, проходной тиристор, включенный последовательно в цепь одного из полюсов постоянного тока выпрямителя, узел гашения, выполненный в виде последовательно соединенных гасящих конденсатора с блоком подзаряда, дросселя и тиристора, автономный инвертор со входным индуктивным фильтром, зашунтированный на входе обратным диодом, и датчик аварийного сигнала, выход которого связан с управляющим переходом гасящего тиристора, снабжен дополнительным проходным тиристором, включенным последовательно в цепь другого полюса постоянного тока выпрямителя, каждый проходной тиристор зашунтирован введенным дополнительным обратным диодом, а узел гашения подключен к входу инвертора.

В узле гашения могут быть использованы два гасящих тиристора, между которыми последовательно включен гасящий конденсатор, при этом блок подзаряда выполняется в виде диодно-конденсаторного выпрямителя-умножителя напряжения.

Узел гашения может быть также выполнен в виде резисторно-конденсаторного моста с гасящими тиристором и дросселем в диа гонали. Подзаряд гасящего конденсатора можно производить через дополнительный резистор от конденсатора угла ограничения перенапряжении.

На фиг. 1 и фиг. 2 показаны варианты принципиальной схемы преобразователя частоты.

Преобразователь частоты (фиг. I ) содержит выпрямитель на диодах 1 — 6, к выводам постоянного тока выпрямителя подключен узел ограничения сетевых перенапряжений, состоящий из диода 7, конденсатора 8 и резистора 9. Автономный инвертор 10 имеет индуктивный фильтр 11, 12 на входе и диод 13, подключенный параллель1599

15 го

25 зо

4 но входу инвертора. На входе инвертора включен также узел гашения, состоящий из конденсатора 14 с блоком подзаряда 15, дросселя !6 и тиристора !7. Инвертор связан с выпрямителем через проходные тиристоры 18 и 19, зашунтированные обратными диодами 20 и 21. Датчик аварийного сигнала 22 включен также на входе инвертора.

Выход его через формирователь аварийных импульсов 23 связан с управляющим переходом тиристора 17.

На фиг. 2 приведен другой вариант схемы преобразователя, не требующий отдельного источника подзаряда конденсатора узел гашения. Узел гашения выполнен в виде моста, два противоположных плеча которого образованы конденсаторами 14, 24, два других — резисторами 25 и 26, в диагональ включены дроссель 16 и тиристор 17, и параллельно проходным тиристорам 18 и 19 подключены резисторы 27 и 28. В схему может быть дополнительно введен резистор 29, связывающий между собой конденсаторы 8 и 24.

При нормальной работе преобразователя (фиг. 1) проходные тиристоры 18, 19 включены и проводят ток, потребляемый инвертором IO, а конденсатор 14 с помощью блока подзаряда 15 заряжен до напряжения, превышающего напряжение выпрямителя. В частности, при использовании в цепи подзаряда 15 диодно-конденсаторного удвоителя напряжения напряжение на конденсаторе 14 вдвое больше выпрямленного напряжения.

В случае возникновения аварийной ситуации (например, короткого замыкания шины выпрямителя на землю) на тиристор 17 с формирователя 23 поступает отпирающий испульс. Тиристор 17 включается и через него протекает синусоидальная полуволна тока перезаряда конденсатора 14, которая ,протекает сначала по контуру дроссель 16— тиристор 18 — диод 7 — конденсатор 8 и тиристор 19 — тиристор 17, а после спадания тока в тиристорах 18 и 19 до нуля — по контуру дроссель 16 — диод 20 — диод 7— конденсатор 8 — доод 2! — тиристор 17.

Амплитуда тока перезаряда пропорциональна разности напряжений на конденсаторах

14 и 8 и обратно пропорциональна волновому сопротивлению контура перезаряда.

Эти параметры выбираются таким образом, чтобы амплитуда тока в гасящей цепи была заведомо больше максимального тока в шинах выпрямителя. В течение времени протекания тока по диодам 20 и 21 происходит восстановление запирающей способности проходных тиристоров. После выключения диодов 20 и 21 выпрямитель отключается от инвертора. При этом происходит разряд конденсатора 14 током, проходящим через индуктивный фильтр инвертора 11 и 12. После уменьшения напряжения на конденсаторе 14 до нуля этот ток продолжает протекать че951599 рез диод 13, медленно уменьшаясь, что предотвращает возникновение перенапряжений на дросселях 11 и 12.

Таким образом, данная схема позволяет с помощью одного узла гашения одновременно отключить от инвертора оба зажима выпрямителя, что исключает развитие сверхтоков при коротком замыкании на землю.

Преобразователь, схема которого изображена на фиг. 2 — работает аналогично и отличается выполнением узла гашения.

В нем предварительный подзаряд конденсаторов осуществляется через резисторы 25—

28. При включении тиристора 17 конденсаторы 14 и 24, каждый из которых заряжен до напряжения выпрямителя, оказываются включенными последовательно в контур гашения проХодных тиристоров, причем напряжения на конденсаторах суммируются.

Преобразователь не требует высоковольтного источника подзаряда и поэтому более прост и надежен. Введение резистора 29 позволяет уравнять напряжения на конденсаторах 8 и 24 и избежать уменьшения времени восстановления проходных тиристоров, которое наблюдается при повышении напряжения на конденсаторе 8 вследствие заряда его напряжением пульсаций, возникающих при работе инвертора.

В установках индукционного нагрева повышенной частоты применение такого преобразователя позволяет повысить надежность работы, так как большинство отказов вызывается коротким замыканием индуктора на заземленные металлические части кон-, струкций. Кроме того, преобразоваль имеет повышенную надежность аварийного отключения при срыве инвертирования, так как в нем используются два последовательных ключа в цепи постоянного тока, а напряже- з ния, прикладываемые к каждому из них, вдвое ниже, чем в известном преобразователе.

Формула изобретения

1. Преобразователь частоты, содержащий выпрямитель, узел ограничения перенапряжений, выполненный в виде последовательно соединенных диода и конденсатора, 45 включенный на выходе выпрямителя, проходной тиристор, включенный последовательно в цепь одного из полюсов постоянного тока выпрямителя, узел гашения, выполненный в виде Последовательно соединенных гасяп,их конденсатора с блоком подзаряда, дросселя и тиристора, автономный инвертор с входным индуктивным фильтром, зашунтированный на входе обратным диодом, и датчик аварийного сигнала, выход которого связан с управляющим переходом гасящего тирнстора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности при питании от сети с заземленной нейтралью, он снабжен дополнительным проходным тиристором, включенным последовательно в цепь другого полюса постоянного тока выпрямителя, каждый проходной тиристор зашунтирован введенным дополнительным обратным диодом, а узел гашения подключен к входу инвертора.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что в узел гашения введен дополнительный гасящий тиристор, включенный последовательно с гасящим конденсатором, причем гасящий конденсатор включен между двумя гасящими тиристорами, а блок подразряда выполнен в виде диодно-конденсаторного выпрямителя-умножителя напряжения, вход которого соединен с входом выпрямителя.

3. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что в узел гашения введены дополнительный конденсатор и два резистора, конденсаторы и дроссели узла гашения образуют мост, в два противолежащих плеча которого включены резисторы, в два других плеча — конденсаторы, а в диагональ гасящие тиристор и дроссель, причем проходные тиристоры зашунтированы дополнительно введенными резисторами.

4. Преобразователь по п. 3, отличающийся тем, что в него введен дополнительный резистор, включенный между общей точкой диода и конденсатора узла ограничения перенапряжений и общей точкой резистора, тиристора и конденсатора узла гашения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. «Тиристорные преобразователи частоты для индукционного нагрева металлов», Труды УАИ. Вып. 39, Уфа, 1972, с. 108 — 116. . 2. «Тиристорные преобразователи частоты для индукционного нагрева металлов», Труды УАИ. Вып. XXII, Уфа, 1971, с. 65 — 81.

3. «Тиристорные преобразователи частоты для индукционного нагрева металлов».—

Межвузовский научный сборник. Уфа, 1979, № 9, с. 63 — 68.

951599

Фиг. 1

Составитель А. Сытин

Редактор А. Доли нич Техред А. Бойкас Корректор В. Бутяга

Заказ 5715 70 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам Изобретений и открытий

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

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