Преобразователь частоты Советский патент 1984 года по МПК H02M5/27 H02M7/515 

Преобразователь частоты относится к преобразовательной технике и может быть использован в качестве источник питания установок индукционного нагрева и других высокочастотных устройств . Р1звестен преобразователь частоты, содержа1дий вьтрямитель, инвертор, вход которого зашунтирован диодом, проходной тиристор и защитный дроссель в цепи постоянного тока, а также, последовательную гасящую цепь из тиристора и конденсатора, подключенную параллельно защитному дросселю 1 . Известный преобразователь недоста точно надежен, что связано с наличием на тиристоре, конденсаторе и дрос селе защитной цепи высокого напряжения, превышающего напряжение выпрямителя. Кроме того, возможно отключение инвертора от выпрямителя при питании.от сети с заземленной нейтралью в случае короткого замыкания схемы инвертора на землю. Известен также преобразователь частоты, содержащий выпpя tитeль выполненный по трехфазной схеме с нуле вым выводом, инвертор, БXjDД которого зашунтирован диодом, проходной тирис тор и защитный дроссель в цепи посто янного тока, а также последовательну гасящую цепь из тиристора и конденса тора с источником подзаряда 2J. Применение схемы ограничено преоб разователями, мощность которых не пре вышает нескольких киловатт, а надежность также понижена из-за наличия п вышенного напряжения на элементах защитной цепи. Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь частоты, со держащий выпрямитель с цепью ограничения сетевых перенапряжений на зажимах постоянного тока, инвертор, вход которого защунтирован диодом, первый проходной тиристор и первйй защитный дроссель в цепи постоянного тока, а также последовательную гасящую цепь из двух тиристоров, между которыми включен конденсатор с цепью подзаряда 13 , Недостатками указанного устройств являются, во-первых, пониженная надежность, связанная с необходимостью высоковольтного источника подзаряда конденсатора и наличием высоких напряжений на элементах схемы, во-вторых, узкие функциональные возможности, поскольку применение схемы целесообразно лишь в преобразователях с трансформатором на входе выпрямителя или на выходе инвертора (в противном случае невозможно защитное отключение при замыкании выходных зажимов на землю), Цель изобретения - расширение области применения и повьшшния надежности за счет обеспечения работы непосредственно от сети с заземленной нейтралью. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь частоты, содержащий выпрямитель с цепью ограничения сетевых перенапряжений на выводах постоянного тока, инвертор, вход которого зашунтирован диодом, первый проходной тиристор и первый защитный дроссех в плюсовой шине постоянного тока, а также последовательную гасящую цепь из двух тиристоров, между которыми включен конденсатор с цепью подзаряда, введены второй проходной тиристор и второй защитный дроссель, причем первый проходной тиристор через первый защитный дроссель связан с плюсовым, второй проходной тиристор через второй защитный дроссель - с минусовым выводами выпрямителя, гасящая цепь включена между точками соединения защитных дросселей с проходными тиристорами, причем конденсатор гасящей цепи выполнен в виде двух последовательно соединенных секций, средняя точка которых заземлена, цепь ограничения сетевых перенапряжений выполнена в виде двух последовательно соединенных конденсаторов, общая точка которых заземлена последовательно с диодом, шунтирующим вход инвертора, включен дополнительно введенный диоД, а точка соединения этих диодов также заземлена. При этом встречно-параллельно тиристорам гасящей цепи подключены диодЬь На чертеже показана принципиальная электрическая схема преобразователя. Преобразователь частоты содержит выпрямитель на диодах 1-6 с цепью ограничения сетевых перенапряжений, состоящей из конденсаторов 7 и 8, инвертор 9, вход которого зашунтирован диодами 10 и 11, проходные тиристоры 12 и 13 и защитные дроссели 14 и 15, включенные в цепь постоянного тока, а также гасящую цепь из тиристоров 16 и 17, между которыми включены конденсаторы 18 и 19с цепью подзаряда, образованной резисторами 20 и 21. Проходной тиристор 12 через защитный дроссель 14 связан с плюсовым, проходной тиристор 13 через защитный дроссель 15 - с минусовыми зажимами выпрямителя, а гасящая цепь выполнена в виде моста, плечи которого образованы тиристорами 16 и 17, резисторами 20 и 21, и включена между точками соединения защитных дросселей 14 и 15 с проходными тиристорами 12 и 13, Инвертор 9 имеет на входе индуктивный фильтр, секции которого 22 и 23 включены в плюсовую и минусовую цепь питания. Тиристоры 16 и 17 могут быть зашунтированы встречными диодами 24 и 25. Преобразователь работает следующим образом. При подаче напряжения питания происходит заряд конденсаторов 18 и 19 через резисторы 20 и 21 напряжением полярности, указанной на чертеже. По ле заряда конденсаторов 18 и 19 пода ют управляющие сигналы на тиристоры 12 и 13, а также импульсы управления на тиристоры инвертора 9. В нормальном режиме работы проходные тиристоры 1 2 и 13 проводят ток, потребляемый инвертором В момент, когда происходит замыкание минусовой шины на землю, происходит нарастание аварийного тока ц тиристора 13. В момент, когда ток i,достигает значения, при котором система управления генерирует импульсы 1 включаются тиристоры 16 и 17. Конденсаторы 18 и 19, колебательно перезаряжаются по цепи 17 - дроссель 15 - конденсаторы, 7 и 8 - дроссель 14 - тиристор 16. При этом проходные тиристоры 12 и 13 выключаются и напряжение на проходных тиристорах, равное половине суммы напряжений на конденсаторах 18 и 19, в течение некоторого времени остается отрицатель ным. В течение этого времени тиристо ры 12 и 13 восстанавливают свою управляемость. Поскольку в момент выклю чения тиристоров 12 и 13 в дросселях протекают разные токи (вследствие короткого замыкания в минусовой цепи инвертора ток в дросселях 15 и 23, протекаюш;ий только через анодную группу выпрямителя, значительно больше тока в дросселях 14 и 22), спадание ка1ждого из этих токов к нулю должно происходить по отдельным контурам, а именно: для дросселя 14 по контуру 16-18-7, для дросселя 15 - по контуру 8-19-17, для дросселей 22, 23 через диоды 10 и 11 соответственно. При отсутствии зазекпения средних точек конденсаторов и диодов дросселя с разными начальными точками оказываются включенными последовательно и неизбежны большие перенапряжения, приводяпще к пробоям в схеме. В случае короткого замыка 1ия в схеме инвертора, например при срыве инвертирования, защитное отключение преобразователя происходит аналогично с той разницей, что токи плюсовой и п1нусовой цепей одинаковы (перенапряжений на индуктивных элементах нет) . Следует отметить, что благодаря введению диодов 24 и .25 происходит , практически полное восстановление первоначального напряжения на конденсаторе 18 и преобразователь, таким образом, снова готов к пуску, например, для автоматического повторного включения. Достоинством схемы по сравнению с известной следует считать более высокую надежность, связанную с отсутствием высоковольтного источника подзаряда гасящего конденсатора (напряжение на последнем равно напряжению на выходе выпрямителя). Кроме того, предлагаемый преобразователь обеспечивает защитное отключение при замыкании нагрузки инвертора на землю. Это позволяет питать преобразователь непосредственно от сети с заземленной нейтралью, что расширяет область его применения. Испытания схемы на макетном образце преобразователя частоты 100 кВт и 10 кГц при питании от сети 380 В, 50 Гц показали высокую надежность защитньк отключений преобразователя при срыве инвертирования и коротком замыкании на землю.

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий выпрямитель с цепью ограничения сетевых перенапряжений на выводах постоянного тока, инвертор, вход которого зашунтирован диодом, первый проходной тиристор и первый защитный дроссель в плюсовой шине постоянного тока, а также последова- тельную.гасящую цепь из двух тиристоров, между которыми включен конденсатор с цепью подзаряда, отличающийся тем, что, с целью повьшения надежности и расширения области применения за счет обеспечения работы непосредственно от, сети с заземленной нейтралью, в него введены второй проходной тиристор и второй защитный дроссель, включенные последовательно в минусовую шину постоянного тока, причем первый проходной тиристор через первый защитный дроссель связан с плюсовым, второй проходной тиристор через второй защитный дроссель - с минусовым выводами выпрямителя, гасящая цепь включе-. на между точками соединения защитных дросселей с проходными тиристорами, i причем конденсатор гасящей цепи вы(Л полнен в виде двух последовательно соединенных секций, средняя точка которых заземлена, цепь ограничения сетевых перенапряжений выполнена в виде двух последовательно соединенных конденсаторов, общая точка которых заземлена последовательно с диодом, о оо шунтирующим вход инвертора, включен дополнительно введенный диод, а точсо ка соединения этих диодов также за землена. 2. Преобразователь по п.с|, отсо личающийся тем, что встречvj но-параллельно тиристорам гасящей цепи подключены диоды.