Преобразователь частоты Советский патент 1991 года по МПК H02M5/27 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве преобразователя трехфазного переменного напряжения одной частоты в трехфазное переменное напряжение другой частоты.

Цель изобретения - улучшение энергетических характеристик за счет уменьшения потребления реактивной мощности от источника питания.

На фиг.1 изображена схема силовой части преобразователя частоты; на фиг.2 - блок-схема системы управления; на фиг.За- д - эпюры импульсов высокой частоты fo, шестифазных импульсов входной частоты fi-fe, шестифазных импульсов выходной частоты , входных фазных напряжений UA, UB, Uc, выходных фазных напряжений Ua,Ub,Uc соответственно, г.

Преобразователь частоты содержит

тиристоры 1-12, первые шесть из которых образуют первый мост, а вторые шесть - второй мост, фазные выходы первого моста являются входами преобразователя частоты, а второго - выходами.

Анодные группы тиристоров первого моста соединены с катодными группами тиристоров второго моста через реактор 13, а катодные группы тиристоров первого моста соединены с анодными группами тиристоров второго моста через реактор 14. Конденсаторы 15-17, 18-20-и 21-23 соединены соответственно в трехфазную звезду и подключены фазными выходами и входам, а нулевыми точками - соответственно к выходам. Система управления (фиг.2) состоит из генераторов шестифазных импульсов входной 24 и выходной 25 частот, генератора 26 импульсов высокой частоты и двенадцати двухвходовых элементов И 27. Выходы генератора 24 подключены к одним входам первых шести элементов И, а их выходы через усилитель - к входам соответствующих тиристоров первого моста. Выходы генератора 26 подключены к одним входам вторых шести элементов И, а их выходы через усилитель - к входам соответствующих тиристоров второго моста. Другие входы всех элементов И подключены к выходу генератора 26.

Преобразователь частоты работает следующим образом.

К входным выводам А,В,С подключена трехфазная симметричная система синусоидальных напряжений UA, UeUc (фиг.Зг)..

На тиристоры К 16 первого моста поступают импульсы управления FK fo-fk (фиг.За.б).

Импульсы управления тк синхронизированы с входными напряжениями UA, Us. Uc таким образом, что первый мост работает в

режиме неуправляемого выпрямителя. Это позволяет уменьшить потребление реактивной мощности от источника входных напряжений. На тиристоры К 712 второго

моста поступают импульсы управления FK fo тк(фиг.3а,в).

Если управляющие импульсы отсутствуют, то между нулевыми точками а,Ь,с конденсаторных батарей 15-23 напряжения

равны нулю. Пусть в нулевой момент времени, при котором f5 f6 0, приходит импульс 1Ъ(фиг.З). В этом случае на тиристоры К 5,6,7 и 12 поступают управляющие импульсы FK fofK. Тиристоры открываются

и образуются колебательные контуры: первый - из элементов 5,14,7 и 17, второй - 12,13,6 и 19. Ток, протекающий по колебательным контурам, обратной полуволной погашает тиристоры 5,6,7 и 12 и перезаряжает конденсаторы 17 и 19. Частота собственных колебаний контуров определяется индуктивностями реакторов 13 и 14 и емкостью конденсаторов.

При малых величинах индуктивностей

реакторов 13 и 14 период колебаний контуров и время открытого состояния тиристоров 7 и 12 будут достаточно малыми (время равно полупериоду колебаний).

Время перезаряда конденсаторов в

этом случае также мало, а напряжение до момента начала перезаряда равно напряжению после перезаряда взятому со знаком минус. Ограничением на скорость перезаряда служит время запирания тиристоров.

После перезаряда конденсаторов между нулевой точкой а батареи конденсаторов 15Д6 и 17 и нулевой точкой b батареи конденсаторов 18,19 и 20 образуются разность потенциалов. Если принять потенциал нулевой точки, образованной системой напряжений UA, UB, Uc, за нулевой то потенциал точки a Ua UB - Uba, а точки b -Ub - Uc - Ucb, где Uij - напряжение между точками i А,В,С и j a,b,c. Так как Uc и Uca до прихода импульсов FS и F были положительны, то после перезаряда конденсаторов Ua 0. Так как UB и Ueb до прихода импульсов Fe и Fia были отрицательными, то после перезаряда Ub 0.

Под воздействием возникшей между точками а и b разности потенциалов по нагрузке, подключенной к выводам а, Ь.с, потекут токи и конденсаторы начнут перезаряжаться таким образом, что их напряжения будут стремиться к напряжениям UA,UB,UC, а напряжения Ua,Ub,Uc - к нулю. В момент прихода второго импульса fo управляющие импульсы Fi.Fe.F и Fi2 поступают на тиристоры 1,6,7 и 12 и все процессы повторяются.

В момент прихода третьего импульса f0 управляющие импульсы Fi,F2,F и FB поступают на тиристоры 1,2,7 и 8. В результате после перезаряда конденсаторов потенциал точки а будет положительный, а точки с - отрицательный.

Далее процессы протекают аналогично. На фазных выводах а,Ь,с образуется трехфазная система напряжений. Частота выходного напряжения определяется частотой импульсов f7,...,f 12, а действующее значение частотой импульсов f0.

Форма кривой выходного напряжения может быть улучшена путем модуляции частоты импульсов fo и соответствующего под- бора скважности импульсов, тк: К 112.

Так как структура преобразователя симметрична относительно выводов А.В.С и а.Ь.с, то для передачи энергии от выводов а,Ь,с, к выводам А,В,С необходимо поме- нять управление мостами - перевести второй мост в выпрямительный режим, а первый в инверторный, в котором распределительные импульсы должны быть синхронизированы с частотой сети.

В предлагаемом преобразователе частоты основную нагрузку берут конденсаторы. Время, в течение которого тиристоры находятся в проводящем состоянии, мало. Уменьшается также потребление от сети реактивной мощности. Последнее обеспечивается работой моста, подсоединенного к сети в режиме неуправляемого выпрямителя.

Формула изобретения Преобразователь частоты, содержащий два трехфазных тиристорных моста, фазные выводы первого из которых образуют вход, а второго - выход, реактор, соединяющий катоды тиристоров первого моста с анодами второго, трехфазную батарею конденсаторов, подключенную фазными выводами к выходам, и систему управления, состоящую из двух генераторов шестифазных импулъ- сов входной и выходной частоты, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических характеристик за счет уменьшения потребления реактивной мощности от источника питания, он снабжен реактором, соединяющим аноды тиристоров первого моста с катодами второго и двумя трехфазными батареями конденсаторов, которые соединены, как и первая, в звезду и подключены фазными выводами к выходам, а нулевыми точками - к входам, третьим генератором импульсов, высокой частоты, выходом подключенным к одним из входов двенадцати введенных двухкодовых элементов И, другие входы первых шести из которых подключены к соответствующим выходом генератора шестифазных симметричных импульсов входной частоты, а их выходы - к входам соответствующих тиристоров первого моста, другие входы других шести элементов И подключены соответственно к выходам генератора шестифазных симметричных импульсов выходной частоты, а их выходы - к входам соответствующих тиристоров первого моста.

fa

VlAS E

f M I M I r I M,,

hh-5-1ht-тНnhr-ih-

3 P i i :m

I 2| | I «I I I | sl I I | г

Ы

I7 I1 igi i1 l;/ I I1

i ,« I - § л IIJ л I I I

(«л jg{ j I | J1 i | j I1 .

ftff

{

Ua

в

LK

I I I I I

I I I I I

I I I

w

i KKMV i

W

uc i I

I I I I I I

I I I I I I

V i

W

Kkkkiyf

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве преобразователя переменного напряжения одной частоты в переменное напряжение другой частоты. Его целью является улучшение энергетических характеристик за счет уменьшения потребления реактивной мощности. Преобразователь содержит два моста, образованных тиристорами 1 - 12. Выходы постоянного тока мостов соединены через реакторы 14, 15. Фазные выводы первого моста являются входами преобразователя, а второго - выходами. Конденсаторы 15 - 23 соединяют входы и выходы так, что каждый из выходов соединен с каждым входом. Система управления состоит из генераторов шестифазных импульсов соотв. входной и выходной частот, генератора высокой частоты и двенадцати двухвходовых элементов И. Выходы генератора входной частоты подключены к одним входам первых шести элементов И, а их выходы через усилители - к входам соответствующих тиристоров первого моста. Выходы генератора выходной частоты подключены к одним входам вторых шести элементов И, а их выходы через усилители - к входам соответствующих тиристоров второго моста. Другие входы всех элементов И подключены к выходу генератора высокой частоты. 3 ил.

AT/. J