Преобразователь напряжения Советский патент 1984 года по МПК H02M7/515 

О)

ю

а Изобретение относится к области электротехники, а именно к преобразователям постоянного напряжения в переменное напряжение (ток) регулируемой частоты и формы, и может быть использовано для регулирования скорости асинхронных и синхронных двигателей переменного тока. Известны трехфазные преобразователи для частотного управления двигателями переменного тока, сконструированные на базе параллельного инвертора (инвертор с межвентильной коммутацией) С 1 1. Одйако форма выходного напряжения существенно отличается от синусоидаль ной. Кроме того, при управлении двигателями переменного тока одновременно с изменением частоты необходимо пропорционально менять величину напряжения питания,для чего питание осуществляю от регулируемого тиристорного выпрямителя, что существенно усложняет устройство. При этом в случае исчезновения напряжения в цепи управления схема останавливается в аварийном состоянии с открытыми тиристорами. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является схема инвертора, каждая фаза которой содержит два тиристорных моста, в диагонали переменного тока которых включены последовательно соединенные индуктивность и емкость, а диагонали постоянного тока соединены последовательно и подключены к входным зажимам постоянного напряжения, причем нагрузка одним своим полюсом подключена к общей точке диагоналей постоянного тока -указанных тиристорнык мостов t 2. Недостатком известной схемы является то, что величина тока и напряжения нагрузки существенно зависят от величины нагрузки и практически не поддаются регулированию путем изменения режима управления тиристорами указанных мостов, что практически исключает возможность использования инвертора для управления скоростью двигателями переменного тока. Целью изобретения является расширение функциональных во-зможностей схемы путем обеспечения импульсной модуляции выходного параметра и повышение надежности. Указанная цель достигается тем, что в преобразователе напряжения, каждая фаза которого содержит два тиристорных моста, в диагональ переменного тока одного из которых включены последовательно соединенные дроссель и конденсатор, упомянутые мосты соединены последовательно и подключены к входным выводам, общая точка тиристорных мостов образует вывод для .подключения нагрузки, два последовательно соединенных конденсатора, подключенные к входным выводам, диагонали переменного тока двух указанных тиристорных мостов объединены и подключены к диагонали переменного тока дополнительно введенного в каждую фазу обратного диодного моста, подключенного к входным выводам, а общая точка указанных конденсаторов соединена с выводом для подключения нагрузки. Указанная конструктивная особенность при постоянстве напряжения на входных зажимах делает величину выходного тока независящей от величины напряжения на выходных зажимах и линейно зависящей от частоты включения тиристоров. Направление тока в нагрузке зависит от того, какой тиристорный мост (верхний или нижний) включается в работу. При использовании преобразователя в качестве трехфазного источника тока регулируемой частоты для управления скоростью двигателя переменного тока, подключенного к выходным зажимам, повышенную частоту включения соответствующих тиристорных мостов изменяют по закону синусоид, фаза и частота которых соответствует необходимой на выходных зажимах трехфазной системе переменного тока. На фиг. 1 показана схема преобразователя и блок-схема управления им на примере трехфазного преобразователя; на фиг, 2 - временные диаграммы напряжений и токов. Три одинаковых преобразователя 1-3 подключены к входным зажимам 4 и 5 постоянного напряжения. Преобразователь каждой фазы содержит два тиристорных моста 6-9 и 10-13, Объединенная диагональ переменного тока этих мостов, в которую включены последовательно соединенные дроссель 14 и конденсатор 15, соединена с диагональю переменного тока дополнительно введенного диодного моста 16-19, К общей точке 20 тиристорных мостов подключена фаза 21 нагрузки и точка соединения конденсаторов 22 и 23, Устройство преобразователей 2 и 3, питающих фазы 24 и 25 нагрузки, полностью аналогично. Схема управления содержит трехфазный задающий генератор 26, на выходах 27-29 которого генерируются синусоидальные напряжения одинаковой величины и частоты но сдвинутые по фазе на 1/3 периода. Выходную частоту и величину выходного напряжения задают сигналами, поступающими на, входы 30 и 31 генератора 26. Напряжение с каждой фазы (27, 28, 29) генератора 26 поступает на соответствующий блок 32, 33, 34 формирования импульсов управления. Каждый из них содержит генератор 35 импульсов, частота импульсов на выходе которого (до 5000 Гц) прямо пропорциональна модулю входного напряжения. Импульсы с блока 35 поступают на делитель 36 каналов, с выходов которого импульсы управления (после соответствующего усиления) подают на управляющие элек роды тиристоров верхнего (6-9) или нижнего (10-13) мостов в зависимости от полярности сигнала на выходе 27 генератора 26. Аналогично с выходов 28 и 29 формируют импульсы управления для преобразователей фаз 2 и 3. На диаграмме 37 (фиг. 2) показано напряжение на выходе 27 задающего генератора 26; на диаграмме 38 - сла боточные импульсы, формируемые на выходе генератора 35 импульсов; на диаграммах 39 и 40 - импульсы на выходах блока делителя 36 каналов; на диаграмме 41 - силовые импульсы тока на выходе 20 фазы 1 преобразователя где 42 - среднее значение тока в фазе нагрузки 21, сглаженного конденса торами 22 и 23. Схема работает следующим образом Воздействием сигналов 30 и 31 на выходе задающего генератора 26 формируют систему трехфазного напряжения. На диаграмме 37 показано напряжение на одном из выходов (27) генератора 26. Напряжение на двух других выходах (28, 29) при любой частоте сдвинуты по отношению к указанному и друг к другу на 1/3 периода. Это напряжение, подаваемое на вход гене ратора 35, модулирует частоту генерируемых в нем импульсов управления При этом на величину частоты влияет модуль напряжения. В делитель 36 им пульсы делятся на два канала в зави . симости от полярности напряжения. подаваемого на генератор 35. С одного канала после усиления импульсы управления подают на управляющие электроды верхнего тиристорного моста 6, 8 и 7, 9. При открытии, например, тиристоров 6, 8 ток проходит по следующей цепи: 4-6-14-15-8-20. После каждого интервала зарядки конденсатора 15 (в фазе 1) через тиристоры 6, 8 (или 7, 9) происходит перезарядка конденсатора через ди- . оды 16 и 18 по цепи: 5-18- 15-14-16-4. Аналогично после работы тиристоров 7 и 9 работают диоды 17 и 19. Особенностью схемыявляется то, что величина импульса TOKaj подаваемого на выходной зажим 20 (для фазы 1), не зависит от величины напряжения на выходном зажиме 20. Аналогичные процессы со сдвигом на 1/3 периода формируют в фазах 2 и 3. Поскольку частота импульсов тока на выходе весьма велика (до 5000 Гц), высшие гармонические составляющие легко сглаживают конденсаторами 22 и 23. Ток в нагрузке имеет практически синусоидальную форму. В каждом плече преобразователя может быть установлено не по одному, а несколько коммутирующих мостов, что существенно уменьшит пульсацию тока на выходе. Предлагаемый преобразователь позволяет осуществлять токовое управление двигателями переменного тока, что повышает надежность работы привода в целом, так как исключает перегрев двигателя от сверхтоков при пуске и перегрузке. Повьпвенная надежность преобразователя и системы в цепом обусловлена также тем, что при исчезновении напряжения в системе управления преобразователь останавливается в неаварийном режиме при запертых тиристорах. Особенностью преобразователя является также то, что введенные диодные мосты позволяют осуществлять генераторный режим при любой выходной частоте, скорости вращения двигателя и чередовании фаз, что существенно повышает КПД управления двигателем. Повьпиенная частота, на которой работают дроссели и конденсаторы преобразователя, существенно снижает их габариты и массу. Устройства, выполненные на основе рассмотренных принципов, имеют массу и габариты в 1,5-2 раза меньше чем существующие аналогичного назначения.

0З:

Si7X3

W 15 .-

±:

1

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, каждая фаза которого содержит два тиристорных моста, в диагональ переменного тока одного из которых включены последовательно соединенные дроссель и конденсатор, упомянутые мосты соединены последовательно и подключены к входным выводам, общая точка тиристорных мостов образует вывод для подключения нагрузки, два последовательно соединенных конденсатора, подключенные к входным выводам, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей схемы путем обеспечения импульсной модуляции выходного параметра и повышения надежности, диагонали переменного тока двух указанных тиристорных мостов соединены параллельно и подключены к диагонали переменного тока дополнительно введенного в каждую фазу обратного диодного моста, подключенного к входным выводам, a общая точка указанных конденсаторов соединена с выводом для подключения нагрузки.