ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ Российский патент 2003 года по МПК H02M5/27 H02M5/297 H02P7/42 

Изобретение относится к электротехнике и предназначается для использования в системах автономного электроснабжения для стабилизации частоты и напряжения генераторов электроэнергии, привод которых осуществляется от высокоскоростных двигателей.

Известен преобразователь частоты, который имеет трехфазный вход и трехфазный выход (Быков Ю. М. Непосредственные преобразователи частоты с автономным источником электроэнергии. - М.: Энергия, 1977, рис.1-4, с.14), и содержит три комплекта тиристоров. Каждый комплект имеет по три пары тиристоров, включенных встречно-параллельно. Основной недостаток преобразователя частоты - низкое качество выходного напряжения.

Наиболее близким по техническому решению является трехфазно-трехфазный преобразователь частоты, выполненный на шести комплектах тиристоров, по два на каждую выходную фазу (Джюджи Л., Пелли Б. Силовые полупроводниковые преобразователи частоты. - М.: Энергоатомиздат, 1983, рис.8.28, с.313). Недостатком данного преобразователя являются низкая надежность и высокий уровень электромагнитных помех из-за большого числа силовых тиристоров и сложности системы управления преобразователем.

Техническим решением поставленной задачи является повышение надежности работы преобразователя частоты и уменьшение уровня электромагнитных помех.

Поставленная задача достигается тем, что в составе преобразователя применяется два комплекта тиристоров, причем выход первого комплекта подключен к началу первой первичной обмотки дополнительно введенного трансформатора с вращающимся магнитным полем, а выход второго комплекта подключен к концу первой первичной обмотки этого трансформатора, вторая первичная обмотка трансформатора смещена в пространстве относительно первой на угол 90^o, конец которой соединен с концом первой первичной обмотки, а ее начало через фазосдвигающий конденсатор соединено с началом первой первичной обмотки, три вторичные обмотки трансформатора сдвинуты одна относительно другой на угол 120^o, их начала соединены по схеме "звезда", а концы являются выводами для подключения трехфазной нагрузки.

Новизна заявляемого технического решения заключается в том, что вместо шести комплектов тиристоров применяются два комплекта тиристоров и дополнительно введенный тансформатор с вращающимся магнитным полем, двумя первичными и трехфазной вторичной обмотками.

По данным научно-технической и патентной литературы, авторам не известна заявляемая совокупность признаков, направленная на достижение поставленной задачи, и это решение не вытекает с очевидностью из известного уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии решения изобретательскому уровню.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема трехфазного преобразователя частоты. Преобразователь содержит трехфазно-однофазный непосредственный преобразователь частоты 1, содержащий два комплекта тиристоров 2 и 3 соответственно, в каждом из которых имеется по три пары включенных встречно-параллельно тиристоров и схему искусственной коммутации 4, трансформатор с вращающимся магнитным полем 5 содержит первую и вторую первичные обмотки 6 и 7 соответственно, фазосдвигающий конденсатор 8, вторичные обмотки 9-11. На чертеже показаны выводы А1, В1 и С1 для подключения источника напряжения повышенной частоты f₁ и выводы А2, В2 и С2 для подключения нагрузки с частотой напряжения f₂.

Преобразователь частоты работает следующим образом. Трехфазное напряжение источника электроэнергии повышенной частоты f₁ поступает на входные выводы преобразователя А1, В1 и С1 соответственно. Система управления преобразователем частоты формирует управляющие сигналы для комплектов тиристоров 2 и 3 и схемы искусственной коммутации 4 таким образом, что на выходе преобразователя формируется однофазное напряжение, стабилизированное по частоте и амплитуде, которое поступает на первичные обмотки 6 и 7, трансформатор с вращающимся магнитным полем 5. Поскольку первая и вторая первичные обмотки трансформатора смещены в пространстве одна относительно другой на угол 90^o и подключены между собой через фазосдвигающий конденсатор 8, то они образуют вращающееся магнитное поле, вызывающее ЭДС во вторичных обмотках. Вторичные обмотки трансформатора с вращающимся магнитным полем 5 сдвинуты одна относительно другой на угол 120^o, поэтому на выводах А2, В2 и С2 преобразователя формируется симметричная трехфазная система переменного напряжения с частотой f₂.

Использование трехфазно-однофазного непосредственного преобразователя частоты и трансформатора с вращающимся магнитным полем выгодно отличает предлагаемый преобразователь от известного, так как уменьшается число тиристоров, упрощается схема системы управления, что повышает надежность преобразователя частоты и уменьшает уровень электромагнитных помех.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автономного электроснабжения для стабилизации частоты и напряжения генераторов электроэнергии, привод которых осуществляется от высокоскоростных двигателей. Техническим результатом является повышение надежности работы преобразователя частоты и уменьшения уровня электромагнитных помех. Трехфазный преобразователь частоты содержит два комплекта тиристоров. Выход одного комплекта тиристоров подключен к началу первой первичной обмотки трансформатора с вращающимся магнитным полем, а выход другого комплекта тиристоров - к концу первой первичной обмотки трансформатора. Вторая первичная обмотка трансформатора смещена относительно первой его первичной обмотки на угол 90^o, и их концы соединены между собой. Начало второй первичной обмотки через фазосдвигающий конденсатор соединено с началом первой первичной обмотки. Три вторичные обмотки трансформатора сдвинуты относительно друг друга на 120^o и их начала соединены по схеме "звезда", а концы являются выводами для подключения трехфазной нагрузки. 1 ил.

Трехфазный преобразователь частоты, содержащий два комплекта тиристоров, каждый из которых содержит три пары включенных встречно-параллельно тиристоров, входы каждого комплекта тиристоров соединены с источником трехфазного напряжения повышенной частоты, выход каждого комплекса тиристоров подключен к схеме искусственной коммутации, причем выход первого комплекта тиристоров подключен к началу первой первичной обмотки дополнительно введенного трансформатора с вращающимся магнитным полем, а выход второго комплекта тиристоров подключен к концу первичной обмотки этого трансформатора, вторая первичная обмотка трансформатора смещена в пространстве относительно первой на угол 90° и конец которой соединен с концом первичной обмотки трансформатора, а ее начало через фазодвигающий конденсатор соединено с началом первой первичной обмотки, три вторичные обмотки трансформатора сдвинуты одна относительно другой на 120°, их начала соединены по схеме "звезда", а концы являются выводами для подключения к трехфазной нагрузке.