Преобразователь частоты Советский патент 1991 года по МПК H02M5/48 

8 г Фиг 1

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

Целью изобретения является повышение устойчивости работы.

На фиг.1 представлена схема преобразователя частоты; на фиг.2 - схема распределителя импульсов; на фиг.З - формы сигналов на выходах,элементов распределителя импульсов; на фиг.4 - формы сигналов управления тиристорами инвертора, формы напряжений на фазах нагрузки.

Преобразователь частоты содержит трансформатор 1, вторичная обмотка которого включена в звезду, трехфазный мостовой выпрямитель 2, подключенный к фазам вторичной обмотки трансформатора 1, инвертор 3, подключенный к выходу выпрямителя 2, нагрузку 4, включенную в звезду и соединенную с выходами инвертора 3, подключенные к фазам нагрузки вспомогательные трехфазный мост 5 и трехфазный диодный мост 6, соединенные между собой разноименными выводами постоянного тока, два конденсатора 7 и 8, соединяющие выводы постоянного тока вспомогательных мостов с нейтралями нагрузки и вторичной обмотки трансформатора, переключатель 9 режимов, подключенный входами к фазам и нейтрали нагрузки, а также к одному из конденсаторов, блок 10 управления,-который включает в себя систему 11 управления выпрямителем, выходы которой подключены к управляющим электродам тиристоров выпрямителя 2, и систему 12 управления тиристорами инверторного и вспомогательного мостов, включающую в себя шестиканаль- ный распределитель 13 импульсов,-подключенный входом к выходу переключателя 9 режимов.

Распределитель импульсов содержит одновибратор 14, на вход которого подают тактовые импульсы типа меандр (со скважностью два), собственно схему распределения импульсов для управления тиристорами инверторного и вспомогательного мостов 15, логическую схему 2И-НЕ 16, подключенную инверсным входом одновибратора 14, прямым входом - к выходу переключателя 9 режимов, и шесть логических элементов 2И- НЕ 17-22, подключенных первыми входами к выходу элемента 2И-НЕ 16, вторыми входами - к тем выходам схемы 15 распределения импульсов управления, которые предназначены для управления тиоистора- ми инвертора 3, а выходами - к соответствующим тиристорам инвертора 3.

На фиг.З представлены временные диаграммы работы распределителя 13 импульсов: входные тактовые импульсы Uy, импульсы выхода одновибратора . импульсы управления тиристорами вспомогательного моста, Us, сигнал с выхода переключателя 9 режимов Ug, импульсы с выхода элемента 2И-НЕ 16 Ui6, импульсы управления тиристорами инвертора Ue.

Трансформатор 1 служит для питания преобразователя частоты, выпрямитель 2 и инвертор 3 предназначены для формирования напряжения в фазах нагрузки 4, диодный мост 6 служит для заряда конденсаторов 7 и 8, тиристорный мост 5 служит для разряда конденсаторов 7 и 8 через фазы нагрузки 4. Переключатель 9 режимов необходим для перевода блока управления тиристорами инвертора в режим

меньшего дозаряда конденсаторов при по-- вышении величины напряжения на последних, система 10 управления предназначена для управления тиристорами преобразователя частоты, блок 11 управления выпрямителем служит для управления тиристорами выпрямителя 2, блок 12 управления предназначен для управления тиристорами инвертора и вспомогательного тиристорного моста, распределитель 13 импульсов служит

для получения на шести выходах импульсов длительностью 180 эл.град., сдвинутых один относительно другого на 60 эл.град. для управления тиристорами инвертора, а также шести импульсов, аналогичных предыдущим, но уменьшенной длительности для управления тиристорами вспомогательного моста 5. Длительность импульса на выходе одновибратора 14 определяет разность длительностей импульсов управления тиристорами инвертора и тиристорного моста. Логический элемент 2И-НЕ необходим для преобразования сигнала переключателя 9 режимов, логические элементы 2И 17-22 предназначены для формирования сигна5 лов управления тиристорами инвертора 3. Устройство работает следующим образом.

В начальный момент времени на выходе переключателя 9 режимов логический О на

0 выходе логического элемента 2И-НЕ 16 - логическая 1, логические элементы 2И 17- 22 повторяют сигналы, подаваемые на их вторые входы. Выпрямитель и инвертор формируют выходные напряжения фаз А, В,

5 С нагрузки, конденсаторы 7 и 8 подключаемые параллельно нагрузке с помощью вспомогательных диодного 5 и тиристорного 6 мостов, сглаживают выходное напряжение и компенсирует реактивную энергию, накапливаемую в индуктивностях нагрузки согласно описанию прототипа.

Предположим, в режиме малых нагрузок период времени ti-t2 (фиг.4), конденсаторы, незначительно разряжаясь через фазы нагрузки и регуляторно дозаряжаясь напряжением сети через выпрямитель и инвертор, достигают значения напряжения, выше которого возможно незапирание какого-либо из тиристоров вспомогательного тиристорного моста 5 вследствие малого прикладываемого запирающего напряжения и возможных колебаний напряжения нагрузки 4 и, следовательно, короткого замыкания через тиристоры вспомогательного моста 5 с полным разрядов конденсаторов 7 и 8,

При достижении напряжения конденсаторов предельно допустимого значения на выходе переключателя 9 режимов форми- руется логическая 1 при появлении которой на выходах логических элементов 2И 17-22 вместо импульсов длительностью 180 эл.град. подаются только короткие импульсы, длительность которых определя- ется одновибратором 14, и необходимые только для подачи тока сети при запирании тиристоров вспомогательного моста в конце полупериодов выходного напряжения. Например, конденсатор 8 разряжается через открытый тиристор вспомогательного моста 5 и фазу А нагрузки 4. Формируется отрицательная полуволна напряжения фазы А нагрузки, в конце которой отпираются по одному тиристору выпрямителя и инвертора, ток сети протекает по цепи: трансформатор 1, конденсатор 8, тиристор вспомогательного моста 5, открывшиеся тиристоры выпрямителя и инвертора, при этом тиристор вспомогательного моста 5 запирается, происходит дозаряд конденсатора 8, формирование отрицательной полуволны напряжения фазы А нагрузки закончилось.

Поскольку дозаряд конденсаторов про- исходит только при окончании полупериодов выходного напряжения, уровень напряжения на них понижается.В момент времени tj на выходе переключателя 9 режимов формируется логиче- ский О, устройство переходит в режим работы, описанной в известном преобразователе.

Использование изобретения позволяет увеличить устойчивость работы .преобразо-

вателя частоты при малых токах нагрузки, в том числе при нагрузках с режимами работы, близкими к холостому ходу, что значительно увеличивает нагрузочный его диапазон и, соответственно, расширяет область применения.

Формула изобретения Преобразователь частоты, содержащий два встречно-параллельно включенных по цепи постоянного тока выпрямительного и инверторного трехфазных моста, причем выходы переменного тока инверторного моста образуют выходные выводы преобразователя, вспомогательный диодный и тири- сторный мосты, соединенные между собой разноименными выводами постоянного тока и выводами переменного тока, причем последние подключены к выходным выводам преобразователя, между выводами постоянного тока упомянутых вспомогательных мостов подключена цепочка из последовательно соединенных конденсаторов, точка соединения которых предназначена для подключения к нулев и точке нагрузки, а также блок управления, включающий в себя систему импульсно-фа- зового управления выпрямительным мостом и систему управления инверторным и вспомогательным тиристорными мостами в виде шестиканального распределителя импульсов с одновибратором на входе, обеспечивающим формирование импульсов управления вспомогательным тиристорным мостов длительностью меньше заданной длительности импульсов управления инверторным мостом, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости работы, введены переключатель режимов, логи; ческий элемент 2И-НЕ и шесть логических элементов 2И, причем входы переключателя режимов подключены к выходным выводам преобразователя и к обкладкам одного из конденсаторов, а выход - к прямому „входу логического элемента 2И-НЕ, инверсный вход которого подключен к выходу одновибратора, а выход к первым входам логических элементов 2И, вторые входы последних присоединены к тем выходам шестиканального распределителя импульсов, которые предназначены для управления тиристорами инверторного моста, а выходы логических элементов 2И связаны с управляющими входами соответствующих тиристоров инверторного моста.

} Т Т Т1

Н тиристорам инвертора. Фие.2

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике. Цель - повышение устойчивости работы при малых нагрузках. Преобразователь содержит последовательно включенные трансформатор 7, выпрямитель 2 и инверторный мост 3. Вспомогательные тиристорный 5 и диодный 6 мосты с конденсаторами 7, 8 используются для уменьшения искажений тока нагрузки (для компенсации реактивной его составляющей). Переключатель 9 режимов и логические элементы (в системе управления мостами 3, 5) обеспечивают управляемый режим работы конденсаторов 7, 8. 4 ил.

Ui 4

с

u$.

--d.

2 J

-. t -#.

-.

- i -.t

Ј

Vt

-ft

-+J Ч-J

К)

40

С

с

:

tf

Ј

4J

-+j

s

Cvi

$