Статический преобразователь частоты Советский патент 1992 года по МПК H02M5/45 

сл

00 00 О

ю

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания повышенной частоты для электротехнологических установок.

Известен статический преобразователь частоты , содержащий выпрямитель на тиристорах, выполненный по трехфазной мостовой схеме, подключенный к входным выводам автономный инвертор на тиристорах с встречно-параллельными диодами, выполненный по однофазной мостовой схеме с последовательно включенными в плечи моста коммутирующими дросселями и коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, подключенный к выходным выводам выпрямителя через дроссель фильтра, нагрузочную цепь, подключенную параллельно инверторному мосту через разделительные конденсаторы.

Недостатком статического преобразователя частоты является низкая надежность, что объясняется ухудшением условий пуска при изменении сопротивления нагрузки.

Известен статический преобразователь частоты, содержащий выпрямитель на тиристорах, выполненных по трехфазной мостовой схеме, подключенный к входным выводам, и автономный инвертор на тиристорах, выполненный по однофазной мостовой схеме с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, подключенным параллельно выходным выводам, соединенный с выпрямителем через дроссель фильтра.

Недостатком статического преобразователя частоты является низкая надежность, что объясняется ухудшением условий пуска при изменении сопротивления нагрузки в сторону К.З.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является статический преобразователь частоты, содержащий выпрямитель на тиристорах, выполненный по трехфазной мостовой схеме, подключенный к входным выводам, автономный инвертор на тиристорах, выполненный по однофазной мостовой схеме с последовательной цепью в диагонали переменного тока из коммутирующего дросселя и коммутирующего конденсатора, подключенного параллельно выходным выводам, с диодом, анод которого соединен с катодной группой, а катод - с анодной группой моста инвертора, соединенный с выпрямителем через дроссель фильтра, последовательную цепь из датчика тока,тиристора инвертора, блока управления инвертором и блока управления выпрямителем.

Недостатком прототипа является низкая надежность, что объясняется ухудшением условий пуска при изменении сопротивления нагрузки в сторону К.З.

Цель изобретения - повышение надежности статического преобразователя частоты.

Указанная цель достигается тем, что в статическом преобразователе частоты, со0 держащем выпрямитель на тиристорах, выполненный по трехфазной мостовой схеме, подключенный к входным выводам, автономный инвертор на тиристорах, выполненный по однофазной мостовой схеме с

5 последовательной цепью в диагонали переменного тока из коммутирующего дросселя и коммутирующего конденсатора, подключенного параллельно выходным выводам, с диодом, анод которого соединен с катодной

0 группой, а катод - с анодной группой моста инвертора, соединенный с выпрямителем через дроссель фильтра, коммутирующий дроссель выполнен с отводом, между положительным и отрицательным выходными

5 выводами выпрямителя включена последовательная цепь из второго дросселя фильтра и конденсатора, к общей точке соединения которых анодом подключен дополнительный тиристор, катод которого со0 единен с отводом коммутирующего дросселя.

На чертеже приведена принципиальная схема статического преобразователя частоты.

5Преобразователь частоты содержит выпрямитель на шести тиристорах 1-6, выполненный по трехфазной мостовой схеме, подключенный к входным выводам, айто- номный инвертор на четырех тиристорах 70 10, выполненный по однофазной мостовой схеме с коммутирующим конденсатором 11, подключенным параллельно выходным выводом 12, и коммутирующим дросселем 13с отводом в диагонали переменного тока,

5 подключенный анодной группой к положительному выходному выводу выпрямителя через дроссель фильтра 14, а катодной - к отрицательному выходному выводу выпрямителя непосредственно, последователь0 ную цепь из второго дросселя фильтра 15 и конденсатора 16, включенную между положительным и отрицательным выходными выводами выпрямителя, встречный диод 17, шунтирующий мост инвертора и дополни5 тельный тиристор 18, анод которого соединен с точкой соединения второго дросселя фильтра и конденсатора, а катод - с отводом коммутирующего дросселя.

Статический преобразователь частоты работает следующим образом.

На выходе выпрямителя при его включении имеем постоянное напряжение.

Конденсатор 16 заряжается через дроссель фильтра 15 до напряжения на выходе выпрямителя. При пуске инвертора подаются импульсы управления на тиристоры 7, 10. В этом случае ток через дроссель фильтра 14 нарастает по цепи: положительный выходной вывод выпрямителя (катодная группа моста выпрямителя- тиристоры 1, 3, 5) - дроссель 14 - тиристор 7 - коммутирующий дроссель 13 - нагрузочный контур (элементы 11, 12) - тиристор 10 - отрицательный выходной вывод выпрямителя (анодная группа моста выпрямителя - тиристоры 2, 4,

6).

Ток дросселя 14 нарастает до уровня 20-25% от номинального уровня тока (что обеспечивает наиболее благоприятные условия для пуска инвертора), после чего подается отпирающий импульс на дополнительный тиристор 18. При этом конденсатор 16 колебательно разряжается через коммутирующий дроссель 13 на коммутирующий конденсатор 11 по цепи: конденсатор 16 - отвод коммутирующего дросселя 13 - нагрузочный контур 11, 12 - тиристор 10 - конденсатор 16. Емкость и индуктивность в цепи выбираются из условия обеспечения колебательного разряда с частотой, превышающей вдвое собственную частоту нагрузочного контура. Это препятствует разряду коммутирующего конденсатора 11 через нагрузку 12. После спада тока в цепи разряда конденсатора 16 до нуля тиристор 18 выключается, а в нагрузочном контуре возбуждаются затухающие колебания. Спустя небольшой интервал времени (0,01-0,02 Т, где Т - период выходного напряжения преобразователя частоты) после прохождения амплитуды первой полуволны напряжения на коммутирующем конденсаторе 11 подаются управляющие импульсы на тиристоры 8. 9 противоположной диагонали моста инвертора. Далее при работе преобразователя импульсы управления на тиристор 18 не поступают, а на тиристоры 7-10 моста инвертора подаются периодически. Дроссель фильтра 15 ограничивает броски тока через тиристоры выпрямители 1-6. обусловленные зарядом конденсатора 16.

Работа инвертора на периоде выходного напряжения может быть разделена на шесть интервалов. При этом электромагнитные процессы на каждом полупериоде повторяются. При отпирании тиристоров любой из диагоналей (первый интервал), например 7, 10, начинается колебательный перезаряд коммутирующего конденсатора

11 (полярность напряжения на нем соответствует представленной на фиг.) по контурам: коммутирующий кон.понг - г 1 тиристор 9 - тиристор 7 - коммутирующий

дроссель 13 - конденсатор 11 и коммутирующий конденсатор 11 - тиристор 10 - тиристор 8 - дроссель 13 - конденсатор 11. Ток тиристоров 7, 10 колебательно нарастает, а ток тиристоров 8, 9 спадает. В момент равенства нулю тока тиристоров 8, 9 они выключаются. При этом конденсатор 11 еще заряжен с исходной полярностью напряжения и происходит включение встречного диода 17. Далее конденсатор 11

перезаряжается (второй интервал) через нагрузку 12 по цепям:конденсатор 11 -тиристор 10-диод 17 - тиристор7-дроссель 13

-конденсатор 11 и конденсатор 1 - тиристор 10 - отрицательный вывод выпрямителя - положительный вывод - дроссель фильтра 14 - тприсгор 7 - дроссель 13 - конденсатор 11. На втором интервале к тиристорам 8, 9 прикладывается небольшое отрицательное напряжение, равное сумме

падений напряжения на тиристоре 7 (10) и диоде 17. После перезаряда конденсатора 11 диод 17 выключается. Дальнейший перезаряд коммутирующего конденсатора 11 (третий интервал) происходит от выпрямителя по цепи: конденсатор 11 - тиристор 10

-отрицательный вывод выпрямителя - положительный вывод - дроссель 14 - тиристор 7 - дроссель 13 - конденсатор 11.

На всех трех интервалах работы конден- сатор 11 также разряжается на нагрузку 12. Третий интервал существует до момента включения тиристоров 8, 9. Далее процессы протекают аналогично. Индуктивность дросселя 14 выбирается из условия обеспе- чения питания инвертора сглаженным током.

По сравнению с прототипом заявляемый статический преобразователь частоты имеет более высокую надежность за счет обеспечения надежного пуска а условиях изменяющейся нагрузки.

Повышение надежности обеспечивается сокращением числа срывов инвертировэния в пусковых режимах в 2-3 раза. При срыве инвертирования могут иметь место перегрузки элементов по току, перенапряжения, опасные динамические усилия на элементы конструкции статического преобразователя. При выполнении преобразователя частоты по схеме прототипа диапазон изменения сопротивления нагрузки, в котором обеспечивается надежный пуск, в 1,5- 2,0 раза меньше, чем для заявляемого статического преобразователя частоты.

Повышение надежности оценивается по времени наработки на отказ. Согласно экспертным оценкам за счет повышения надежности пуска время наработки на отказ для заявляемого преобразователя частоты может быть увеличено в 1,1-1,2 раза по сравнению с прототипом.

Формула изобретения Статический преобразователь частоты, содержащий выпрямитель на тиристорах, выполненный по трехфазной мостовой схеме, подключенный к входным выводам, автономный инвертор на тиристорах, выполненный по однофазной мостовой схеме с последовательной цепью в диагонали переменного тока из коммутирующего

0

5

дросселя и коммутирующего конденсатора, подключенного параллельно выходным выводам, с диодом, анод которого соединен с катодной группой, а катод - с анодной группой моста инвертора, соединенной с выпрямителем через дроссель фильтра, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, коммутирующий дроссель выполнен с отводом, между положительным и отрицательным выходными выводами выпрямителя включена введенная последовательная цепь из второго дросселя фильтра и конденсатора, к общей точке соединения которых анодом подключен введенный дополнительный тиристор, катод которого со- единен с отводом коммутирующего дросселя.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания повышенной частоты для электротехнологических установок. Целью изобретения является повышение надежности. Устр-во содержит выпрямитель на шести тиристорах (Т) 1-6 и инвертор на четырех Т 7-10 с коммутирующим конденсатором 11, подключенным параллельно нагрузке 12, и дросселем 13. Последовательная цепь состоит из второго дросселя 15 и конденсатора 16 и включена между входными выводами. Встречный диод 17 шунтирует инвертор. Дополнительный тиристор 18 анодом подключен к точке соединения дросселя 15 и конденсатора 16, а катодом - к отводу дросселя 13. Выпрямитель выполнен по трехфазной, а инвертор - по однофазной мостовым схемам. 1 ил.