ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ Российский патент 2013 года по МПК H02M5/00 

Предложение относится к области электротехники и силовой электроники, в частности к преобразователям с двойным преобразованием электрической энергии.

Известен преобразователь частоты (журнал "Электротехника", сентябрь 2005, "Опыт разработки преобразователя частоты для асинхронного электропривода общепромышленного применения", авторы А. Гарганеев, А. Караулов, и др.) содержащий выпрямитель, инвертор, накопительный конденсатор, тормозную цепочку и зарядный резистор, установленный после выпрямителя и ограничивающий ток заряда конденсатора, а также контактор, шунтирующий зарядный резистор после окончания заряда. Недостатком известного устройства является необходимость установки дополнительного силового контактора, рассчитанного на полный ток нагрузки звена постоянного тока, и наличие дополнительного зарядного резистора.

Известно устройство и метод предварительного заряда накопительного конденсатора электрического преобразователя (патент US 20080239432, класс H02H 7/125, дата приоритета 26.09.2008 г., дата публикации 01.04.2010 г.), содержащее входной контактор, выпрямитель, инвертор, накопительный конденсатор и зарядный резистор, установленный после выпрямителя и ограничивающий ток заряда конденсатора, а также контактор, шунтирующий зарядный резистор после окончания заряда. Недостатком известного устройства является необходимость установки двух дополнительных контакторов и зарядного резистора.

Наиболее близким по технической сущности является преобразователь частоты (журнал "Электротехника", декабрь 2001, "Сравнительный анализ алгоритмов управления автономными инверторами напряжения в асинхронных электроприводах", автор Грузов В.Л. с.34-40), содержащий входной силовой контактор, выпрямитель, к положительному выводу которого через сглаживающий дроссель подключены положительные полюса автономного инвертора напряжения, тормозного модуля и накопительного конденсатора, а к отрицательному выводу подключены отрицательные полюса автономного инвертора напряжения, тормозного модуля и накопительного конденсатора. Заряд накопительного конденсатора производится с использованием трех токоограничительных зарядных резисторов, каждый из которых подключен параллельно силовым контактам входного контактора, один из выводов резистора подключен к фазе питающей сети, другой вывод подключен к выводу переменного тока выпрямителя.

Недостаток устройства заключается в необходимости использования трех дополнительных зарядных резисторов, ограничивающих зарядный (пусковой) ток конденсатора. В результате увеличиваются масса, габариты и стоимость устройства, снижается надежность. Кроме того, требуется регулярное наблюдение за цепью заряда накопительного конденсатора, так как она постоянно находиться под питающим напряжением.

Предлагаемый преобразователь частоты позволяет существенно упростить конструкцию устройства, повысить надежность, эффективность и улучшить габаритные и эксплуатационные характеристики.

Устройство, схема которого представлена на чертеже, содержит систему управления 1, трехфазный выпрямительный мост 2, к отрицательному полюсу которого подключены отрицательные полюса накопительного конденсатора 3, автономного инвертора напряжения 4 и тормозной цепочки 5. В состав предлагаемого устройства также входит зарядная цепочка 6 состоящая из зарядного резистора 7, выпрямительных диодов 8, 9, 10 и силового контактора с главными контактами 11 и катушкой 12, обеспечивающего силовое подключение преобразователя частоты к питающей сети. Один вывод каждого из трех главных контактов 11 силового контактора соединен с катодом одного из трех верхних диодов 13, 14, 15 выпрямительного моста 2, второй вывод всех контактов объединяется в узел и соединен с положительным полюсом автономного инвертора напряжения 4, тормозной цепочки 5, накопительного конденсатора 3 и одним выводом зарядного резистора 7. Второй вывод зарядного резистора 7 соединен с катодами трех диодов 8, 9, 10 аноды, которых подключены к фазам питающей сети. Трехфазный выпрямительный мост состоит из шести диодов 13, 14, 15, 16, 17, 18 собранных по схеме "Ларионова", три из которых 16, 17 и 18 участвуют в процессе заряда накопительного конденсатора 3. Контакты контактора 11 управляются катушкой 12 подключенной к системе управления 1.

Работа преобразователя частоты происходит следующим образом. При подключении преобразователя частоты к питающей сети начинается заряд накопительного конденсатора 3 по цепям фазы А, В, С, искусственно созданный трехфазный двухполупериодный выпрямитель на диодах 8, 9, 10, 16, 17, 18, положительный вывод выпрямителя зарядный резистор 7, накопительный конденсатор 3 и отрицательный вывод выпрямителя.

После окончания процесса заряда система управления 1 осуществит включение катушки 12 входного силового контактора, обеспечивающего "силовое" подключение преобразователя частоты к питающей сети контактами 11, и начинается работа инвертора напряжения и целиком всего преобразователя частоты по заданному алгоритму.

Следует отметить, что каждый из контактов 11 силового контактора. должен быть рассчитан на пропускание меньшего тока, при одной и той же мощности преобразователя частоты, по сравнению со схемой прототипа, следовательно, может быть выбран контактор меньшего габарита.

Таким образом, предлагаемое устройство существенно упрощает конструкцию устройства, повышает эффективность и надежность работы, упрощает его изготовление, монтаж и эксплуатацию, снижает вес, габариты и стоимость.

Настоящее изобретение относится к области электротехники и преобразовательной техники, в частности к статическим преобразователям электрической энергии, построенным по схеме двухзвенных электрических преобразователей. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и надежности статического преобразователя частоты посредством упрощения конструкции, монтажа и эксплуатации устройства, уменьшения веса, габаритов и стоимости изделия. Кроме того, предлагаемое устройство обладает достаточной универсальностью и может быть использовано для построения преобразователей частоты в широком диапазоне мощностей. При этом преобразователь частоты может как содержать, так и не содержать тормозной цепочки. В схему электрического преобразователя добавлены слаботочные выпрямительные диоды, организующие вместе с силовым выпрямительным мостом цепь заряда накопительного конденсатора, ток заряда которого ограничен зарядным резистором. 1 ил.

Преобразователь частоты, содержащий систему управления, трехфазный выпрямительный мост, к отрицательному полюсу которого подключены отрицательные полюса автономного инвертора напряжения, тормозной цепочки и накопительного конденсатора, отличающийся тем, что он снабжен контактором с тремя контактами, один вывод каждого из которых соединен с катодом одного из трех верхних диодов выпрямительного моста, второй вывод всех контактов объединяется в узел и соединен с положительным полюсом автономного инвертора напряжения, тормозной цепочки, накопительного конденсатора и одним выводом зарядного резистора, второй вывод которого соединен с катодами трех диодов, аноды которых подключены к фазам питающей сети.