Преобразователь частоты Советский патент 1991 года по МПК H02M5/45 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано для питания и в качестве нагрузки электрических машин переменного тока.

Цель изобретения - улучшение энергетических и динамических показателей.

На фиг.1 изображена схема преобразователя частоты; на фиг.2 - схема импульсного фильтра блока управления преобразователем.

Преобразователь частоты (фиг.1) содержит трехфазный сетевой выпрямитель 1, включенный последовательно через фильтр

2 звена постоянного тока с трехфазным ведомым инвертором 3. Фильтр 2 содержит дроссели 4 и 5 в каждой шине постоянного тока, конденсатор 6, подключенный между разнополярными выходами постоянного тока выпрямителя 1 и инвертора 3. Последовательно с дросселями4и5 фильтра включены датчик 7 тока инвертора 3 и датчик 8 тока выпрямителя 1. Кроме того, преобразователь частоты содержит блок 9 управления выпрямителем 1, синхронизирующим входом соединенный с входом выпрямителя 1, блок 10 управления инвертором, синхронизирующим входом соединенный с входом

ON VJ О СП 00 00

ведомого инвертора 3. Регулятор 11 тока одним из,,входов соединен с задатчиком 12 тока, а выходом - с входом сумматора 13, Управляющий вход блока 9 управления выпрямителем соединен с выходом сумматора 13, второй вход которого соединен с выходом ПИ-регулятора 14. Первый вход ПИ-ре- гулятора 14 соединен с выходом датчика 8 тока выпрямителя 1, а вторые входы регулятора 11 тока и ПИ-регулятора 14 соединены между собой и через импульсный фильтр 15 подключены к выходу датчика 7 тока инвертора. Управляющий вход импульсного фильтра 15 соединен с синхронизирующим выходом блока 10 управления инвертором. Импульсный фильтр 15 содержит операционный усилитель 16, включенный по схеме повторителя сигнала, конденсатор 17, подключенный через управляемый ключ 18 к входу фильтра 15. Управляющий вход ключа 18 образует управляющий вход фильтра 15, а выход усилителя 16.- выход фильтра 15. Синхронная машина 19 подключена к выводам переменного тока инвертора 3 и в зависимости от режима выполняет роль источника или нагрузки.

Преобразователь частоты осуществляет передачу энергии из сети в цепь синхронной машины и наоборот. Направление потока энергии определяется режимом управления инвертором 3. Допустим, инвертор 3 работает в выпрямительном режиме, тогда сетевой выпрямитель будет работать в инверторном режиме. Амплитуда тока инвертора 3 определяется уставкой задатчика 12 тока, при этом регулируется величина среднего значения тока датчика 7. Пульсации тока, обусловленные пульсациями напряжения на выводах постоянного тока выпрямителя 1 и инвертора 3, система автоматического регулирования не подавляет.

Переменные составляющие постоянного тока выпрямителя 1 и инвертора 3 замыкаются через конденсатор 6, в результате чего не происходит наложение указанных пульсаций. В отсутствие конденсатора 6 при близости частот и напряжений синхронной машины и сети наложение пульсаций тока в результате работы выпрямителя 1 и инвертора 3 приводит к установлению в звене постоянного тока низкочастотных биений тока, что отрицательно сказывается на качестве как тока синхронной машины, так и сети. Первое обстоятельство зачастую недопустимо. Благодаря конденсатору 6 указанное явление отсутствует. В цепи постоянного тока выпрямителя 1 и инвертора 3 присутствуют пульсации тока, измеряемые датчиками 7 и 8, обусловленные работой каждого преобразователя.

Постоянный ток инвертора 3 и соответственно амплитуда основной гармоники тока синхронной машины, измеряемого датчиком 7, сравниваются с сигналом задатчика 12 тока на входе регулятора 11 тока и далее, воздействуя через блок 9 управления выпрямителем, устанавливают такой уро0 вень постоянного напряжения на выходе выпрямителя 1, который обеспечивает отработку задания тока. Наличие конденсатора б усложняет зависимость тока инвертора 3 от напряжения выпрямителя 1, Поэтому для

5 обеспечения высоких динамических характеристик системы автоматического регулиро- вания тока вводится параллельно основному регулятору корректирующий ПИ- регулятор 14, на входе которого сравнива0 ются токи датчиков 7 и 8. Второй особенностью системы автоматического регулирования тока является использование синхронного импульсного фильтра 15 на выходе датчика 7, Сигнал датчика 7 иоз5 действует через регуляторы 11 и 14 и сисде- му 9 управления на выпрямитель 1, который является импульсным устройством, синхронизируемым сигналами частоты сети. Если сигнал управления импульсным устройст0 вом будет содержать составляющую, близкую, но отличную от частоты коммутации выпрямителя 1, на выходе последнего получим низкочастотную переменную составляющую. Применение импульсного фильтра

5 устраняет указанное отрицательное явление.

Работа импульсного фильтра (фиг.2) протекает следующим образом. В выходном сигнале датчика 7 кроме постоянной состав0 ляющей содержится переменная составляющая шестикратной частоты синхронной машины, причем переменная составляющая фиксирована по фазе относительно моментов включения тиристоров инвертора 3.

5 Замыкание ключа 18 в моменты, привязанные по фазе к управляющим импульсам инвертора 3, позволяет получить на входе и соответственно на выходе усилителя 16 постоянный сигнал, не содержащий перемен0 ной составляющей. Преобразователь имеет улучшенные энергетические и динамические показатели за счет улучшения формы тока инвертора и повышения быстродействия системы автоматического регулирова5 ния.

Ф о р м у л а и з о б р ете н и я Преобразователь частоты, содержащий последовательно соединенные сетевой выпрямитель, фильтр звена постоянного тока и инвертор, а также систему автоматического регулирования тока включающую в себя блок управления выпрямителем, синхронизирующим входом подключенный к входу выпрямителя, блок управления инвертором, синхронизрующим входом подключенный к выводам переменного тока инвертора, регулятор тока, первый вход которого соединен сзадатчикомтока,отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических и динамических показателей, фильтр звена постоянного тока выполнен из двух дросселей, соединенных последовательно с введенными датчиком тока выпрямителя и датчиком тока инвертора и включенными между однополярными выводами постоянного тока выпрямителя и инвертора, и конденсатора, соединенного с разнополяр0

ными выводами постоянного тока сетевого выпрямителя и ведомого инвертора, а в систему автоматического регулирования тока дополнительно введены сумматор, ПИ-регу- лятор и импульсный фильтр, при этом выход сумматора соединен с управляющим входом блока управления выпрямителем, первый вход сумматора подключен к выходу регулятора тока, второй вход сумматора соединен с выходом ПИ-регулятора, один вход которого подключен к выходу датчика тока выпрямителя, а второй соединен с вторым входом регулятора тока и через импульсный фильтр с выходом датчика тока инвертора, при этом управляющий вход импульсного фильтра соединен с дополнительным синхронизирующим выходом блока управления инвертором.

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано для питания в качестве нагрузки электрических машин переменного тока. Цель изобретения - улучшение энергетических и динамических показателей. Устр-во содержит трехфазный сетевой выпрямитель 1, соединенный через фильтр 2 с трехфазным ведомым инвертором 3. Фильтр 2 содержит дроссели 4 и 5 и конденсатор 6, подключенный между однополярными выводами постоянного тока выпрямителя 1 и инвертора 3 Последовательно с дросселями 4 и 5 включены датчик 7 тока инвертора 3 и датчик 8 тока выпрямителя 1. Система управления включает блокЭ управления выпрямителем 1 и блок 10 управления инвертором 3. Регулятор 11 тока одним из входов соединен с задатчиком 12 тока, а выходом - с входом сумматора 13, второй вход которого соединен с выходом ПИ-регулятора 14. Первый вход ПИ-регулятора 14 соединен с датчиком 8, а вторые входы регулятора 11 тока и ПИ-регулятора 14 соединены между собой через импульсный фильтр 15 и подключены к датчику 7. Управляющий вход фильтра 15 соединен с синхронизирующим выходом блока 10 управления инвертором. 2 ил. (Л С