Однополупериодный преобразователь частоты Советский патент 1986 года по МПК H02M5/27 

t

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, в частности в частотно-управляемом электропрово- де.

Цель изобретения - увеличение входного коэффициента мощности и придание преобразователю свойств источника тока.

На фиг, 1 приведен пример однофазного устройства; на фиг. 2 диаграмма его работы; на фиг. 3 - jгpимep трехфазного устройства; а на фиг. 4 и 5 - диаграммы его работы.

Преобразователь по фиг. 1 содержит тиристоры 1-4,собранные по мостовой схеме, реактор 5, включенный на выходе моста, и нагрузку 6, вклю- ченную во входной его депи. Тиристоры преобразователя управляются от системы импульсно-фазового управления (СИФУ) 7,два выхода которой соединены через делители частоты 8 и 9, подключенные к блоку изменения коэффициента деления 10, с входами усилителей-формирователей (УФ) И и 12 (плеч 1 . и 2), а входы УФ 13 и 14 (плеч 3 и 4) соеди нены с выходами СИФУ напрямую.

На диаграмме работы устройства (.фиг. 2) приняты следующие обозначения: i , /3 - углы регулирования; и - напряжение питания; U - им пульсы на выходе СИФУ, Ug , U,U , U,2 , , , - импульсы на выходах соответственно блоков 8, 9, 11, 12, 13, 14; IH - ток в нагрузке 6, IH, первая гармоника тока нагрузки 6.

Преобразователь по фиг. 3 содержит плечи трехфазного моста 1-4, 15, 16, реактор 5 в цепи выпрям ленного тока Т,, трехфазную нагрузку 6, СИФУ 7 с шестью выходами для соответствующих плеч моста, делители частоты 8 и 9 с переменным коэ фицие, деления, подключенные к блоку изменения коэффициента делени 10, усилители-формирователи 11-14, 17, 18, бистабильный триггер 19, эход которого соединен с выходом 20, бистабильные триггеры 21, 22 и 23.

На фиг. 4 и 5 Ua, и, , Uc - напряжения на входе устройства об,

|Э - углы регулирования; i g , i j, , ТОЧКИ в нагрузке; ig - первая

гармоника тока в нагрузке,цифры обознача ют номера плеч,проводящих ток в соответствующие отрезки времени.

Устройство по фиг. 1 работает следующим образом.

В установившемся режиме ток в реакторе 5 непрерывен и достаточно сглажен. На выходах СИФУ 7 в соответствии с заданными углами регулирования ot и / (установка по напряжению) имеются две последовательности импульсов, смещенные друг от-, носительно друга (на фиг. 2 это смещение равно 180 эл.град. В случае, если установка блока 10 равна 1 (деление частоты соответствует), то делители 8 и 9 пропускают всеимпульсы, идущие от СИФУ 7, и плечи

1-4 управляются как в обычном мосто- вом преобразователе парами 1-4 и 2-3 и в нагрузке 6 протекает переменный ток с частотой сети i F .

В случае, если уставка по часто-; те на входе блока 10 отличается от 1, например равна 1/3, как это представлено на фиг.2 (где пренебрежено углом коммутации), то в работе устройства происходят изменения. В момент cot ей (фиг. 2) на втором выходе СИФУ 7 появляется управляющий импульс, который вызывает появление выходного импульса делителя 9 и и выходных импульсов на УФ 12, 13 (фиг. 2). Поэтому плечи 2-3 в результате естественной коммутации .открываются и по ним начинает проходить ток нагрузки (ц (фиг. 2) .

В момент cjl, 11 + р появляется импульс На первом выходе СИФУ 7 и он вызывает появление выходного импульса УФ 14 (фиг. 2). УФ 11 при этом не сработает, так как делитель 8 еще закрыт,-идет отсчет (фиг.2). Включение в момент coi только плеча 4 вызовет замыкание реактора 5 на плечи 2-4, ток в нагрузке 6 прекращается (фиг. 2). Углы об и /3 не обязательно должны быть равны один другому, как показано на фиг.2. Меняя их, можно изменять длительность замкнутого состояния реактора 5, т. е. величину тока нагрузки.

в момент to I 2 возникает очередной импульс на втором выходе СИФУ 7 и включение через УФ 13 снова плеча 3 - делители 8 и 9 все еще закрыты. Включение плеча 3 снова переводит ток в нагрузку 6 и на участке coi проходит по цепи: нагрузка 6 - плечо 3 - реактор 5 - пле чо 2 - источник (фиг.1,2).

В момент Oij возникает очередной импульс.на первом выходе СИФУ 7 К этому моменту делитель 8 уже от- крыт (отсчитано 3 с последнего открытия) и это вызывает появление выходных-импульсов на УФ 11 и 14, происходит естественная коммутация с плеч 2-3 на плечи 1-4 (фиг. 1,2). Далее процесс продолжается аналогичным образом. Частота тока в на- груйке, как видно из фиг. 2, снижается в три раза (первая гармоник тока i, ) .

Однако можно было бы в момент W вновь зажечь плечо 4, для этого установка блока изменения коэффициента деления 10 должна иметь значение 1/5, ив этом случае частота тока Р в нагрузке 6 была бы равной l/5f. Кроме того, F - kn i где К - коэффициент деления делителей 8, 9.

Величина тока в нагрузке 6 регулруется путем изменения СИФУ 7 углов об и /3.

Трехфазное устройство (фиг. 3) работает аналогичным ббразом. В

установившемся режиме (К, -г- и

3 об /3 0) диаграмма его работы представлена на фиг. 4. В момент, после включения плеч 3, 15 ток начинает протекать по фазам а и с до момента Vg , когда включается плечо + 1 (плечо 3 продолжает гореть).. При этом возникает прямое горение плеч 1-3, так как после момента V, напряжение фазы а оказывается меньше, чем у фазы с и ток переходит с плеча 15 на плечо 1 в результате естественной коммутации (фиг. 3, 4). Таким образом, ток в нагрузке исчезает до момента V , когда включается плечо 2 (плечо 3 продолжает гореть. В этот момент напряжение фазы а оказывается большим чем у фазы и ток переходит с плеча 1 на плечо 2. Далее в момент

200814

V включается плечо 4 (плечо 2 го- ,рит) и возникает прямое горение по фазе Ь. Затем процесс повторяется аналогичным образом. 5 Из фиг. 4 следует, что в данном

to

случае F - f, а очередность включения плеч 1-2-4-16-15-1-3-4-2-15- 16-3-1-2-..., т. е. зажигание каждого плеча чередуется через два и через три периода преобразуемой частоты. Эти чередования бсуществ- ляются переключением делителей частоты 8 и 9 (фиг. 3) с по мощью бистабильного триггера 19, переключающий вход которого подключен к выходу делителей частоты канала данного плеча.

Однако можно бьшо бы после на чала прямого горения в точке Vj в момент еще раз включить плечо 15 и далее поступать подобным образом с отрицательными плечами. В

25 этом случае

11

В общем случае F

ai8) 4(4)

)

i

где Kj(g , К(, - коэффициен- ты деления частоты делителей 8 и 9, Минимальная частота F может быть получена близкой к нулю. Максимальное значение преобразованной частоты составляет F.. 35 ,

I Для этого (фиг. 5), включение плеч преобразователя должно происходить в следующей последовательности: 1-(2 и 16) - 15 - (1 и 4) - 2 (15иЗ)-1 и т.д. При этом

включение одного плеча анодной группы (1, 2, 15) вызывает прямое горение в соответствующей фазе, а включение плеч парами 2 и 16, 1 и 4,

15 и 3 соответствует прохождению тока по сопротивлениям нагрузки 6.

Режим F реализуется после

переключения от установки F xi

ключа 20 (фиг. 3). При этом управяющие импульсы 7 для плеч 1, 2, 15 начинают проходить через бистабильные триггеры 21-23 на соответствующие плечи преобразователя . Переключение триггеров 21 - 23 осуществляется от сигналов вы

S

ходов УФ 11, 12 и 17.Например, пусть переключение ключа 20 в нижнее положение (преобразователь находится в работе) произошло перед моментом V, (фиг. 5), в этом случа через триггер 23 включаются УФ 13 и 17 и ток начали проводить плечи 3 и 15, а триггер 23 сигналом с выхода УФ 17 переключается в верхнее положение. В момент (ф11г.5) на СИФУ 7 появляется импульс для плеча 1, которьш проходит через триггер 21 только на плечо 1, которое, вращаясь, закорачивает реактор 5 по плечам 1-3, а триггер 21 переключается в нижнее положение. В момент V от СИФУ 7 на триггер 22 приходит импульс для плеча 2, который через триггер 22 включает плечи 2 и 16, а триггер 22 переключается в верхнее положение. В момент Y происходит включение плеча 15 через триггер 23, который подготовлен (после вклчения ранее и в момент V, плеч 3 и 15) и находится в верхнем положении. Далее процесс идет аналогичным образом. На фиг. 5 принято оС /i 0. При необходимости регулирования напряжения на нагрузке

200816

значения этих углов могут меняться в соответствии с уставкой UH (фиг. 3).

В остальном работа трехфазного 5 устройства не отличается от работы однофазного устройства (фиг. 1).

Пуск рассмотренных устройств - набор непрерывного тока в реакто- 10 pax - может осуществляться в ре- жиме работы при 1 .

Формула изобретения

Однополупериодный преобразователь частоты, содержаЕЦИй подключенные к входным выводам одними разноименными силовыми электродами пары тиристоров, отлича-ющ и и с я тем, что, с целью по- вышения жесткости внешней характеристики за счет придания преобразователю свойств источника тока, другие одноименные силовые электроды всех пар тиристоров объединены между собой в две общие точки, образующие выводы постоянного тока мостового выпрямителя, а между этими выводами включен

введенный реактор.

tHs.

tf/niaSS от SMoAi,

IjJt-« 15d- «/

ffca ff

-113 g

.i fcir;

КиЯ

n

flats

3

T

Г tf ,., f ,

I /f Ttf-tf n

- f

r-to/

t-3

l 4

/

f-at

t-fS

ts-v

tr-ut

K

tkaif

Изобретение отно сится к электротехнике и может быть использовано в частотно-управляемом электроприводе. Цель изобретения - повышение жесткости внешней характеристики за счет придания преобразователю свойств источника Тока. Преобразователь содержит тиристоры 1-4, систему импульсно-фазного управления (СИФУ) 7, делители частоты 8 и 9 , блок изменения коэффициента деления 10, усилители-формирователи 11 и 12. Введение реактора () 5 и включение его между выходом моста и нагрузкой 6 обеспечивает увеличение входного коэффициента мощности. В результате изменения углов регулирования а6 и /3 (СИФУ) 7 имеются две последовательности импульсов, смещенные друг относительно друга.Величина тока нагрузки изменяется длительностью замкнутого состояния Р 5, что обеспечивается изменением углов od и /3 . 5 ил. (Л Ig-®ч --{«ь ND О О о эо «Vs./