Преобразователь частоты Советский патент 1984 года по МПК H02M7/537 

2. Преобразователь по п.1, о т личающийся тем, что регулятор напряжения выполнен в виде счетчика с переменным коэффициентом пересчета , в котррый введены двоичный счетчик дешифратор, инвертор,D-триггер и залатчик коэффициента пересчета, причем выходы счетчика поразрядно соединены с входами дешифратора, выходы которого через задатчик коэффициента пересчета соединены с входом ;инвертора, вькод которого соединен со

счетным входом D -триггера, установочный вход которого соединен с прямым выходом формирователя синхронизирующих импульсов, при этом инверсный (ВЫХОД D -триггера соединен с входом сброса двоичного счетчика и с тактируккцим входом распределителя импульсов, а информационный вход и вход сбооса ЗЭ -триггера соединены соответственно с положительным и отрицательным полюсами источника питания ,

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий задающий генератор, связанный со счетным входом распределителя импульсов, логический узел, выходы которого через усилительноразвязывающий узел связаны с входами управления трехфазного инвертора. силовые входы которого предназначены для подключения к выходам внешнего источника преобразуемой частоты, а также регулятор напряжения, отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя, повышения его надежности, а также повышения экономичности путем снижения коммутационных потерь инвертора, в него введен формирователь синхронизирующих импульсов с прямым и инверсным выходами, а инвертор выполнен на ключах с односторонней проводимостью при этом входы формирователя синхронизирующих импульсов подключены к силовым входам трехфазного инвертора,Q а прямой и инверсный выходы - к вхо- S ду регулятора напряжения, выход кото(Л рого соединен с тактирующим входом распределителя импульсов. с: о о

, Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для управления двигателями переменного тока различных типов (синхронных, асинхронных и пр.) , когда требуется широкий диапазон регулирования частоты вращения.

Известен преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, содержащий однофазный трансформатор с тремя вторичными обмотками, выполненными с отпайкой, а также шесть трехфазных ключей переменного тока, выполненных в виде трехфазных диодных мостов с транзисторами, включенными на их выходах. Выходы мостов подключены к разновитковым отпайкам каждой

,из вторичных обмоток трансформатора 1 .

Недостатками преобразователя

.являются сложность структуры и огрйниченные функциональные возможности из-за невозможности регулирования выходной частоты, а также невысокие массогабаритные показатели из-за плохого использования обмоток трансформатора.

Наиболее близким к предлагаемому является прес5бразователь частоты, содержащ)яй задающий генератор, «связанный со счетным входом распределителя импульсов, логический узел, выход которого через усилительно-развязывающий узел связаны с входами управления трехфазного инвертора, силовые входы которого подключены к внешнему источнику преобразуемой частоты, а также регулятор напряжения 2 .

Однако известный преобразователь имеет сложную структуру трехканального узла регулирования напряжения и логического узла. Кроме того, большое количество переключений ключевых элементов трехфазного инвертора в течение периода выходного напряжения

снижает надежность преобразователя и повышает коммутационные потери.

Целью изобретения является упрощение преобразователя, повышение его

надежности, а также повышение экономичности путем снижения коммутационных потерь инвертора.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь, содержеиций

o задающий генератор, связанный со

счетным входом распределителя импульсов, логический узел, выхо,цы которого через усилительно-развязывающий узел связаны с входами управления

трехфазного инвертора, силовые входы которого предназначены для подключения к внешнему источнику преобразуемой частоты, и регулятор напряжения, снабжен формирователем синхронизирующих импульсов с и инверсным

0 выходами, а инвертор выполнен на

ключах с односторонней проводимостью, при этом входы формирователя синхронизирующих импульсов подключены к силовым входам трехфазного инвертора, а

5 прямой и.инверсный выходы - к входу регулятора напряжения, выход которого соединен с тактирующим входом распределителя импульсов.

При этом регулятор напряжения выполнен в виде счетчика с переменным коэффициентом пересчета, в который введены двоичный счетчик, дешифратор, инвертор, 15 -триггер и задатчик коэффициента пересчета, причем выходы

5 счетчика поразрядно соединены с входами дешифратора, выходы которого |Через задатчик коэффициента пересчета соединены с входом инвертора, выход которого соединен со счетным вхо0 дом D -триггера, установочный вход которого соединен с прямым выходом формирователя синхронизирующих импульсов, при этом инверсный выход D-триггера соединен с входом сброса

5 двоичного счетчика и с тактирующим входом распределителя импульсов, а информационный вход и вход сброса и-триггера соединены соответственно с положительным и отрицательным полюсами источника питания. На фиг.1 изображена структурная схема преобразователяf на фиг.2 принципиальная схеМа преобразовател на фиг.З - временные диаграммы, поясняющие принцип его работы. Преобразователь частоты (фиг.1) содержит задающий генератор 1, связанный со счетным входом распределителя 2 импульсов, выходы которого соединены с логическим узлом 3. Логи ческий узел 3 своими выходами соеди нен сусилительно-развяэызающим узлом 4. Блоки 2, 3 и 4 образуют формиров тель 5 тактов преобразования. Выходы усилительно-раэ.вязывакмего узла 4 соединены с входами управления трехфазного инвертора б, силовые вх ды которого предназначены для подклю чения к выходным клеммам .внешнего источника 7 преобразуемой частоты, а также к входам формирователя 8 си хронизирующих импульсов, прямой и инверсный выходы которого соединены с входами регулятора 9 напряжения. выходам инвертора б подключены фазы выходного напряжения А, В и С, а вы ход регулятора 9 напряжения подключей к тактирующему входу распредели теля 2 импульсов. Формирователь синхронизирующих импульсов 8 (фиг.2) содержит триггер 10, входы которого через оптоэлектронные развязки 11 и 12 соединены с клеммами внешнего источника 7 преобразуемой частоты. В качестве внешнего источника пре образуемой частоты может быть исполь зована как промышленная сеть перемен ного тока, так и промежуточное звено высокой частоты, например генератор, задающий независимую промежуточ ную высокую частоту. Светодиоды оптоэлектронных развязок 11 и 12 включены между собой встречно-параллельно. Инверсный выхо триггера 10 соединен со счетным входом двоичного счетчика 13 регулятора 9 напряжения. Схема регулятора 9 напряжения представ(ляет собой счетчик с переменным коэффициентом пересчета и включает в себя двоичный счетчик 13, дешифратор 14, переключатель-задатчик 15 коэффициента пересчета, инвертор 16 и С -триггер 17 Выходы счетчика 13 поразрядно сое динены с входами дешифратора 14, выходы которого через задатчик 15 коэффициента пересчета, соединены с входом инвертора 16. Выход инвертора 16 соединен со счетным входом D-триггера 17, установочный вход которого соединен с прямым выходом фор мирователя 8 синхронизирукяцих импульсов. Инверсный выход И-триггера 17 соединен с входом сброса двоичного счетчика 13 и с тактирующим входом дешифратора 18 распределителя 2 импульсов. Информационный вход и вход сброса D -триггера 17 соединены соответственно с положительным и отрицательным полюсами источника питания. Опорная частота поступает с задающего генератора 1, собранного на инверторах 19-21, на установочный вход триггера 22, а также через инвертор 23 на счетный вход двоичного счетчика 24. Выходы счетчика 24 поразрядно соединены с входами дешифратора 18, при этом шестой выход дешифратора 18 через инвертор 25 соединен со счетным входом триггера 22, инверсный выход которого соединен с входом сброса счетчика 24. Выходы дешифратора 18 от нулевого до пятого соединены с входами собранного на двухвходовых схемах И 26-31 логического узла 3 в следующем порядке. Нулевой выход дешифратора 18 соединен с первыми входами схем И 26 и 29. Первый выход - с вторым входом схемы И 29 и первым входом cxeNM И 30. Второй выход - с первым входом схемы и 27 и вторым входом схемы И 30, Третий выход - с вторым входом схемы Ц 21 и первым входом схемы И 28. Четвертый выход - с вторым входом схемы И 28 и первым входом схемы И 31. Пятый выход - с вторыми входами схем И 26 и 31. Выход каждой из схем И подключен к анодам светодиодов коммутационных элементов - тиристорным оптронам 32-37. Катоды т иристорных оптронов 32.1 - 37.1 попарно соединены друг с другом и с первыми выводами резисторов 38-40, вторые выводы которых подключены к отрицательному полюсу источника питания. Светодиоды тиристорных оптронов 32.1 37.1 и соединенные с ними .резисторы образуют усилительно-развязывающий узел 4. Фототиристоры оптронов 32.237.2, представляющие собой ключи с односторонней проводимостью, соединены в схему трехфазного инвертора 6, при этом аноды тиристоров 32.2, 34.2 и 36.2 соединены между.собой и с первой клеммой внешнего источника 7 преобразуемой частоты, а катоды тиристоров 33.2, 35.2 и 37.2 соединены между собой и с второй клеммой внешнего источника 7 преобразуемой частоты. Фаза А выходного напряжения подключена к катоду тиристора 32.2 и аноду тиристора 33.2, фаза В - к катоду тиристора 34.2 и аноду тиристора 35.2, фаза С - к катоду тиристора 36.2 и аноду тиристора 37.2 инвертора б. Период каждой фазы выходного напряжения рагчбивается на шесть тактов.

Каждый такт характеризуется включением только двух определенных тиристоров в последовательности, задаваемой формирователем 5 тактов преобразования (фиг.1): 1 такт - тиристоры 32 и 35; II такт - тиристоры 35 и 36; ill такт - тиристоры 36 и 33; IV такттиристоры 33 и 34; V такт - тиристоры 34 и 37; VI. такт - тиристоры 37 и 32.

При такой посу1едовательности пер;еключений тиристоров линейное напряжение нагрузки, подключаемой к выводам А, В и С изменяется согласно временной диаграмме (фиг.З). Резистором 41 меняется частота задающего генератора, а следовательно длительность такта преобразования, что в кон€;чном итоге приводит к изменению выходной частоты преобразователя, а переключателем задатчика 15 коэффициента пересчета регулируется напрясжение на выходе преобразователя путем пересчета количества импульсов, поступающих непосредственно от внешнех о источника преобразуемой частоты или через промежуточное звено, и зад€5ржания каждого П -го из поступающих импульсов, где 11 - коэффициент пересчёта схемы регулятора напряжения.

Предлагаемый преобразователь работает следующим образом.

На вход распределителя 2 импульсов поступают с генератора 1 прямоугольные импульсы, из которых формирователь 5 тактов преобразования формирует шесть тактов преобразования частоты, характеризуемых определенной последовательностью попарного включения ко1 Еиутационных элементов с односторонней проводимостью {:тиристорных оптронов 32-37) инвертора 6. Под воздействием сигналов, поступающих от формирователя 5 тактов преобразования, инвертор 6 преобразует напряжение, поступающее йа него от клемм внешнего источника 7 преобразуемой частоты или промежуточного Звена высокой частоты, в трехфазное

двухступенчатое напряжение (фиг.З). Каждая ступень трехфазного напряжения формируется пачкой импульсов, поступающих от источника 7 преобразуемой частоты. При этом частота трех фазного напряжения регулируется изменением частоты задакндего генератора 1.

Формирователь 8 синхронизирующих импульсов преобразует поступающее на

0 его вход напряжение от внешнего источника 7 преобразуемой частоты в синхронизированные с ним прямоугольные импульсы. Синхроимпульсы поступают в схему регулятора 9 напряжения,

5 которая не пропускает в- формирова,тель 5 тактов каждый Ц -и синхроимпульс и может быть любым положительным целым числом (в предлагаемом преобразователе п изменяется от 1 до

Q 10 ) п является коэффициентом пересчета регулятора напряжения и вводится в схему с помощью задатчика 15 коэффициента.

Таким образом регулируется напол5 нение пачки импульсов, формирующих Каждую ступень выходного трехфазного напряжения.

Структура преобразователя позволяет уменьшить количество переключений ,. ключевых элементов трехфазного инвертора, что уменьшает коммутационные потери и повышает надежность работы схемы. Преобразователь может работать от любого внешнего нерегулируемого источника преобразуемой часто5 хы как от .промышленной сети переменного тока, так и через промежуточное звеновысокой частоты. Кроме этого, повышается плавность регулирования напряжения за счет того, что регули0 рование производится не модулированием ширины каждого уровня выходного напряжения, а как бы разбиением его на несколько составляющих, причем промежутками между этими ссставляю5 щими является каждый П -и из поступающих от внешнего источника преобразуемой частоты импульсов, задерживаемый регулятором напряжения.