Преобразователь частоты Советский патент 1991 года по МПК H02M5/45 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике, и может быть использовано для частотного управления двигателем переменного тока.

Целью изобретения является улучшение формы выходного тока.

На фиг. 1 представлена силовая схема преобразователя частоты; на фиг. 2 - форма линейного напряжения между фазами А и В нагрузки, формы токов в элементах силовой схемы; на фиг. 3 - формы импульсов управления тиристорами преобразователя, форма напряжения между фазами А и В нагрузки; на фиг. 4 - система управления инверторным мостом и система управления вспомогательным тиристорным мостом.

Преобразователь частоты на фиг. 1 содержит выпрямительный мост 1-6, инверторный мост 7-12, подключенный к выходу выпрямительного моста 1-6, нагрузку 13, соединенную с выходными выводами ин- верторного моста 7-12, вспомогательный диодный мост 14-19, подключенный выводами переменного тока к нагрузке 13, вспомогательный тиристорный мост 20-25, также подключенный выводами переменного тока к нагрузке 13 и выводами постоянного тока встречно-параллельно вспомогательному диодному мосту 14-19, конденсатор 26, соединяющий выводы постоянного тока вспомогательных мостов, блок управления преобразователем, содержащей систему 27 управления выпрямительным мостом, входами соединенную с фазами сети, выходами - с соответствующими тиристорами выпрямительного моста 1-6, систему 28 управления инверторным мостом, входом соединенную с дополнительным выходом системы 27 управления выпрямительным мостом, выходом - с соответствующими тиристорами инверторного моста 7-12, систему 29 управления вспомогательным тиристорным мостом, входами соединенную с фазами сети, шестью выходами с соответствующими тиристорами вспомогательного- тиристорного моста, а дополнительными тремя выходами - с дополнительными входами 28 управления

(Л

С

о ю

XI

ю ю о

инвергорным мостом. Временные диаграммы 30-33, поясняющие принцип построения системы 28 управления, показаны на фиг. 3.

Система 28 управления инверторным мостом на фиг. 4 содержит три пороговых элемента 34-36, шесть логических элементов 21/1 37-42, подключенных первыми входами к прямым и инверсным выходам пороговых элементов 34-36, вторыми входами - к дополнительным выходам системы 27 управления выпрямительным мостом, а выходами - к соответствующим тиристорам инверторного моста 7-12. Система 29 управления вспомогательным тиристорным мостом содержит синхронизатор 43, соединенный входами с фазами сети, два генератора 44, 45 линейно изменяющегося напряжения, подключенных входами к выходу синхронизатора 43,три генератора 46- 48 синусоидального напряжения, шесть элементов 49-54 сравнения, первые входы которых подключены к генераторам линейно изменяющегося напряжения, вторые - к выходам генераторов 46-48 синусоидального напряжения и входам пороговых элементов 34-36. Последовательности импульсов 32 на выходах пороговых элементов 34-36 показаны на фиг. 3.

Система 28 управления инверторным мостом служит для включения в заданное время тиристоров 7-12. Система 29 управления вспомогательным тиристорным мостом предназначена для включения тиристоров 20-25. Пороговые элементы 34- 36 служат для преобразования синусоидального напряжения в прямоугольные сигналы, длительностью равные полупериоду синусоиды. Логические элементы 2И 37- 42 предназначены для формирования импульсов управления тиристорами инверторного моста. Синхронизатор 43 служит для согласования работы генераторов 44,45 линейно изменяющегося напряжения по частоте и фазе с напряжениями сети и подключен к фазам сети. Генераторы линейно изменяющегося напряжения имеют вертикальный фронт и л инейноспадающий срез импульсов обеих полярностей. Генераторы 46-48 синусоидального напряжения позволяют получать сдвинутые на 120 эл.град регулируемые по частоте и амплитуде синусоидальные напряжения, соответствующие выходным напряжениям преобразователя. Элементы 49-54 сравнения предназначены для определения моментов коммутации вспомо ательного тиристорного моста путем сравнения напряжения генераторов 4Р 48 и сигналов

генераторов 44, 45 линейно изменяющегося напряжения.

Преобразователь частоты работает следующим образом.

Предположим, что в начальный момент

времени открываются тиристоры 1, 7, 8, 2, ток протекает по цепи: тиристоры 1, 7, фазы Аи В нагрузки, тиристоры 8, 2. Одновременно через диоды 14 и 15 происходит заряд

0 конденсатора 26. Затем напряжение фазы сети уменьшается по амплитуде, ток через тиристоры 1, 7, 8, 2 уменьшается, реактивный ток, поддерживаемый индуктивностью нагрузки 13, протекает через диоды 18, 17,

5 конденсатор 26, дозаряжая последний. Затем открываются тиристоры 20, 21 и происходит разряд конденсатора 26 через фазы А, В нагрузки. Через определенное время открываются тиристоры 3, 7, 8, 2, ток протека0 ет по цепи: тиристоры 3, 7, фазы А и В нагрузки 13, тиристоры 8, 2. Одновременно через диоды 14, 15 дозаряжается конденсатор 26. Падение напряжения на диодах 14, 15 запирает тиристоры 20, 21. Затем напря5 жение фазы сети уменьшается по амплитуде, ток через тиристоры 3, 7, 8, 2 уменьшается, реактивный ток, поддерживаемый индуктивностью нагрузки 13, протекает через диоды 18, 17, конденсатор 26,

0 дозаряжая последний и т.д.

Временем включения тиристоров вспомогательного моста 20-25 можно изменять длительность разряда конденсатора 26 и тем самым формировать ток нагрузки по

5 синусоидальному закону.

В конце полупериода выходное напря жение, прикладываемое к фазам А, В нагрузки, снижается до нуля, а тиристоры 7, 8 запираются. При открывании тиристоров

0 10, 11 это напряжение меняет полярность. Реактивная энергия, накопленная в индуктивности нагрузки 13, через диоды 18, 17 дозаряжает конденсатор 26, который впоследствии разряжается через фазы нагрузки

5 . Происходит постоянный обмен реактивной энергией между нагрузкой 13 и конденсатором 26.

Аналогичные процессы происходят в других фазах нагрузки.

0 На фиг. 2 представлены 1)дв - форма линейного напряжения между фазами А и В нагрузки, IAB - форма тока между фазами А и В нагрузки, 1 - форма тока через тиристор 7, 120 - форма тока через тиристор 20, ИА 5 форма тока через диод 14, мо - форма тока через тиристор 10, i23 - форма тока через тиристор 23, ii - форма тока через диод 17. На фиг. 3 показаны 30 - принцип формирования синусоидального напряжения при вертикальном способе управления, 31 - импульсы управления тиристорами 20 и 23 фазы А нагрузки 13, сформированные при вертикальном способе управления, 32 - импульсы на выходе пороговых элементов (по сути представляющих собой шестика- нальный распределитель импульсов), 33 - импульсы управления тиристорами инвер- торного моста 7-12, UAB.- форма линейного напряжения между фазами А и В нагрузки.

Использование изобретения позволяет формировать напряжение на нагрузке, близкое к синусоидальному, что увеличивает КПД привода, уменьшает нагрев двигателя.

Формула изобретения Преобразователь частоты, содержащий встречно-параллельно включенные по цепи постоянного тока выпрямительный и инверторный мосты, вспомогатель- ный диодный и тиристорный мосты, соединенные между собой разноименными выводами постоянного тока и выводами переменного тока, подключенными к выводам переменного тока инверторного моста, образующим выходные выводы преобразователя, конденсатор, соединяющий выводы постоянного тока вспомогательных мостов, блок управления, включающий в себя систему импульсно- фазового управления выпрямительным мостом, систему управления инверторным мостом, входом соединенную с дополнительным выходом системы управления вы- прямительным мостом, и систему управления вспомогательным тиристор- ным мостом, отличающийся тем, что, с целью улучшения формы выходного тока,

система управления инверторным мостом содержит три пороговых элемента, шесть логических элементов 2И, причем первые входы логических элементов 2И подключены к прямым и инверсным выходам пороговых элементов, вторые входы - к дополнительным выходам системы им- пульсно-фазового управления выпрямительным мостом, а выходы связаны с управляющими входами соответствующих тиристоров инверторного моста, система управления вспомогательным тиристор- ным мостом содержит синхронизатор, два генератора линейно изменяющегося напряжения, три генератора синусоидального напряжения, шесть элементов сравнения, причем синхронизатор подключен к входным выводам преобразователя, два генератора линейно изменяющегося напряжения подключены к выходу синхронизатора, первый, третий и пятый элементы сравнения первыми входами подключены к выходу первого генератора линейно изменяющегося напряжения, второй, четвертый и шестой элементы сравнения первыми входами подключены к выходу второго генератора линейно изменяющегося напряжения, вторые входы первого и второго, третьего и четвертого, пятого и шестого элементов сравнения подключены соответственно к выходам первого, второго и третьего генераторов синусоидального напряжения, а также к входам пороговых элементов системы управления инверторным мостом, выходы элементов сравнения подключены к управляющим входам соответствующих тиристоров вспомогательного тиристорного моста.

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике. Его целью является улучшение формы тока в нагрузке. Преобразователь частоты содержит основные выпрямительный 1-6 и инверторный 7- 12 тиристорные мосты и вспомогательные диодный 14-19 и тиристорный 21-25 мосты. Цель достигается тем, что управление основным 7-12 и вспомогательным 21-25 мостами осуществляют по синусоидальному закону. 4 ил.

AB

VПИ

Чь

f

23

И /Ix/7

2f

„flfl.

л Л Л/

-t

L

ML

-пПП О

Зиг. 3