Устройство для защиты от перенапряжений непосредственного преобразователя частоты Советский патент 1985 года по МПК H02H7/12 

Изобретение относится к электроте нике и может быть использовано в системах -частотнорегулируемого синхрон ного электропривода. Известно устройство для ограничения коммутационных перенапряжений в преобразователе, содержащее первый неуправляемый выпрямитель, вход кото рого предназначен для подключения к входным выводам преобразователя, а выход подсоединен к конденсатору., рараллельно конденсатору включены последовательно соединенные резистор и ключ постоянного тока, который управляется триггером, вход которого че рез инвертор соединен с выходом ком ратора, один из входов которого подключен к конденсатору, а другой к источнику опорного напряжения l3. Недостатком указанного устройства является низкая эффективность защиты. Это связано с тем, что в сл чае применения этого устройства для защиты тиристоров непосредствен ного преобразователя частоты, оно не обеспечивает защиту тиристоров о совместного г:уммарного действия напряжения со стороны питающей сети и нагрузки. В связи с этим задача создания устройств,обеспечивающих эффективную защиту тиристорных преобразователей частоты, является актуальной, так как к тиристорам непосредственного преобразователя час тоты (в случае использования его в тяговом синхронном электроприводе может прикладываться как ЭДС питающей сети или нагрузка, так л их сумма. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст ройство для защиты от перенапряжени преобразователя, снабженного блоком управления, содержащее первый неуправляемый выпрямитель, вход которог предназначен для подключения к вход ным выводам преобразователя, а выход подсоединен к кЬнденсато у и разрядном: -элементу 2. Однако известное устройствоне обеспечивает эффективной защиты тиристоров преобразователя частоты в случае возникновения перенапряжений, со стороны нагрузки, а также в случае появления на тиристорах су 1марного напряжения, равного напряжеHiflo сети и ЭДС синхрон ного дви гателя . 92 Кроме того, использование схемы с зарядом через ыпрямитель и разрядом tero через вспомогательный инвертор, ведомьй сетью, в данном случае неэффективно ввиду существенной малости рекуперируемой энергии через инвертор и усложнения схемы защиты. Целью изобретения являются повыщение эффективности защиты от перенапряжений непосредственного преобразователя частоты. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты от перенапряжений тиристорного преобразователя частоты, снабженного блоком управления, содержащее первый неуправляемый выпрямитель, вход которого предназначен для подключиния к входным выводам преобразователя, а выход подсоединен к конденсатору и разрядному элементу, введен второй неуправляемый выпрямитель, а разрядный элемент выполнен в виде резистора, при этом вход второго неуправляемого вьшрямителя предназначен для подключеняи- к выходным выводам преобразователя, а выход подключен параллельно выходу первого неуправляемого выпрямителя. Кроме того, в устройство могут быть введены пороговый элемент, тиристорный оптрон и источник опорного напряжения, при этом светодиод тиристорного оптрона через пороговый элемент подключен к выходам обоих неуправляемых выпрямителей, а источник опорного напряжения через фототиристор оптрона соединен с выходом устройства, предназначенным для подключения к аварийному входу блока управления преобразователем. На чертеже представлена схема непосредственного преобразователя частоты с устройством для защиты. Устройство 1 для защиты подключено к преобразователю 2,а синхронный генератор 3 через блок 4 защиты от коротких замыканий - к входу преобразователя 2, выход которого подключен к синхронному двигателю 5. Блок 6 управления преобразователя 2 содержит задающий генератор 7, элемент ИЛИ 8 и усилитель 9 выходных импульсов. Устройство 1 для защиты от перенапряжений содержит первый неуправляемый выпрямитель 10, вход которого предназначен для подключения к вход-: ным выводам преобразователя 2, а выН ход подсоединен к конденсатору 1 1 и разрядному элементу (резистору) 12, второй неуправляемый выпрямитель 13, вход которого предназначен для подК1Щ)чения к выходным выводам преобраз.ователя 2, а выход подключен параллельно выходу первого неуправляемого выпрямителя 10, пороговый элемент 14 тиристорный оптрон 15 и источник 16 опорного напряжения, при этом светодиод тиристорного оптрона 15 через пороговый элемент 14 подключен к выходам обоих неуправляемых выпрямителей 10 и 13, а источник 16 опорного напряжения через фототиристор оптрона 15.соединен с аварийным входом бл ка 6 управления преобразователя 2. В нормальных режимах работы тирис торного преобразователя 2 частоты блок управления вырабатывает импульсы управления тиристорами, каждьй из кото рых через элемент ИЛИ 8 и усилитель подается на тиристо зы преобразователя 2, При этом на аварийный вход блока 6 управ гения сигнал управления не подается. Тиристоры преобра.зователя 2 как со стороны его входа, ;так и выхода, через неуправляемые ;рыпрямители 10 и 13 оказываются под;Ключеннымнк обкладкам конденсатора 11 что обеспечивает ограничение перенапряжений, возникающих при коммутации не только со стороны питающей сети через первый неуправляемый выпрямитель 10, но и со стороны нагрузки через второй неуправляемый выпрямитель 13, чем обеспечивается более эффективная защита преобразователя 2 частоты, - Работа устройства в случае одновременного возникновения перенапряжений на зажимах синхронного генератора 3 и на зажимах синхронного двигателя 5 осуществляется следующим образом. Пусть в определенный момент времени, в которой одновременно возникли перенапряжения на зажимах А и В синхронного генератора 3 полярностью + на фазе В и на зажимах ы и Ь синхронного двигателя 5 полярностью .+ на фазе «, состояние тиристоров такое, при котором соединены фазы 8. и С синхронного генератора 3 соответственно с фазами Ъ и с синхрониого двигателя 5, При этом в случае отсутствия устройства 1 к тиристорам преобразователя 2, подключенным меж794ду фазами А синхронного генератора 3 и « синхронного двигателя 5, прикла-, дывалась бы величина перенапряжения, равная сумме перенапряжения на зажимах, синхронного генератора 3 и синхронного двигателя 5. При подключении устройства 1 перенапряжения ограничиваются по цепи фаза а синхронного двигателя 5 - диод катодной группы второго неуправляемого вьтрямителя 13 одна обкладка конденсатора 11 - другая обкладка конденсатора 11 - диод анодной группы первого неуправляемого выпрямителя 10 - фаза синхронного генератора 3, которая оказывается подключенной параллельно к непроводящим тиристорам, между фазами А синхронного генератора 3 и « синхронного двигателя 5, обеспечивая тем самым ограничение величины перенапряжений. Резистор 12 обеспечивает рассеивание энергии, запасенног в конденсаторе 10 в процессе ограничения коммутационных перенапряжений. Таким образом, применение предлагаемого устройства для ограничения перенапряжений позволяет повысить эффективность защиты от перенапряжений. В нормальных режимах работы во всем диапазоне регулирования скорости синхронного двигателя 5 напряжение на конденсаторе 11 ниже напряжения срабатывания порогового элемента (стабилитрона) 14, а поэтому в цепи управления оптрона 15 отсутствует сигнал управления. При этом на аварийньш выход блока 6 управления не поступает напряжение источника 16 опорного напряжения. В аварийных режимах как только напряжение на тиристорах преобразователя 2, а следовательно, и на конденсаторе 11 достигнет уровня срабатьгеания порогового элемента 14, то в цепи управления оптрона 15 появляется сигнал управления При этом оптрон 15 включается. Через элемент ИЛИ 8 от источника 16 опорного напряжения поступает сигнал на .аварийный вход блока 6 управления и в виде постоянного сигнала управления поступает на все . входы управления тиристоров, что обеспечивает однорременное включение всех тиристоров преобразователя 2 и короткое замыкание ими зажимов синхронного генератора 3 и синхронного

двигателя 5, При этом срабатывает блок 4 защиты от коротких замьжаний. Таким образом, благодаря использованию практически безынерционных управляемого ключа (оптрона) 15 и блока 9 усиления импульсов, величина напряжения на тиристорах в айарийных режимах не успевает дорасти до опасной для тиристора величины, тем самым обеспечивается более эффективная защита тиристорного прёобразователя частоты во всех возможных рабочих режимах ,элёк 2ропривода.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным позволит снизить величину коммутационных перенап1)яжений в рабочих режимах с 900-950 до 650-700 В, а в аварийных с 1600до 750-800 В, благодаря чему оказывается возможным снизить класс используемых тиристоров.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ, снабженного блоком управления, содержащее первый }1еуправляемый выпрямитель, вход которого предназначен для подключения к входньгм выводам преобразователя, а выход подсоединен к конденсатору и разрядному элементу, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности защиты, в него введен второй неуправляемый выпрямитель, а разрядный элемент выполнен в виде резистора, при этом вход второго неуправляемого выпрямителя предназначен для подключения к выходным выводам преобразователя, а выход подключен параллельно выходу первого неуправляемого вьтрямителя. 2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что в него введены пороговый элемент, тиристорный оптрон и источник опорного напряжения, при этом светодиод тиристорного оптрона череэ пороговый элемент подключен к выходам обоих не-управляемых выпрямителей, а источник опорного напряжения через фототиристор оптрона соединен с выходом уст- , (ройства, предназначенным для подключения к аварийному входу блока управления преобразователем. . 00 00