ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ С НЕПОСРЕДСТВЕННОЙСВЯЗЬЮ Советский патент 1968 года по МПК H02M5/27 

Известны преобразователи частоты с непосредственной связью, содержащие входной трансформатор, блок преобразования и систему управления.

Отличие описываемого преобразователя от известных заключается в том, что он снабжен блоком регулирования амплитуды напряжения, выполненным, например, в виде групп соединенных встречно-параллельно управляемых вентилей. Вход блока регулирования подключен к отпайкам вторичной обмотки входного трансформатора, а выход - к блоку преобразования. При этом электроды управления вентилей блока регулирования амплитуды напряжения подключены к системе управления, содержащей узел исключения управляющих импульсов.

Преобразователь такой конструкции обеспечивает повышение к.п.д. и улучшение характеристик нагрузки.

На фиг. 1 показана принципиальная схема описываемого преобразователя частоты с непосредственной связью; на фиг. 2-блок-схема системы управления этим преобразователем.

Преобразователь содержит блок / преобразования (узел преобразования частоты), входной трансформатор 2 и блок 3 регулирования амплитуды напряжения (полупроводниковый узел с двусторонней проводимостью). Блок 1 состоит из вентилей 4-15, соединенных по схеме фазорасщепителя, ограничительных реакторов 16-21, маломощных пусковых сопротивлений 22-27, шунтирующих реакторы и через две цепочки с сопротивлениями 28, 29 и

конденсаторами 30, 31 подключенных к входу блока I. Один из входных зажимов блока V соединен с отпайками вторичной обмотки трансформатора через блок , состоящий либо из симметричных управляемых вентилей,

либо из групп встречно-параллельно включенных вентилей 32-55 по числу отпаек трансформатора. Электроды управления вентилей блоков / и 5 соединены соответственно с блоками 36 и 37 распределения импульсов. Первые два двухканальных входа блока 36 соединены соответственно с первыми двухканальными выходами генератора 38 сдвоенных выпрямительных импульсов и генератора 39 сдвоенных инверторных импульсов. Третий вход блока 36 соединен с кольцевым переключателем 40. Одноканальный выход генератора 39 соединен с первым входом кольцевого переключателя 40 через делитель 41 частоты импульсов. Два вторых двухканальных выхода генераторов 38 и 39 соединены с двумя двухканальными входами переключателя 42 импульсов, многоканальный выход которого подключен к входу блока 37. Одноканальные входы блоков 36 и 37 соединены с выходами блока 5

ыичного выпрямительного импульса, первый вход которого соединен с одноканальным выходом генератора 38, соответствующим второму каналу двухканальных выходов.

Преобразователь содержит также задающий блок 44, имеющий четыре выхода, соединенные соответственно с генератором 38, делителем 41, переключателем 42 и блоком 43. Питание генераторов 38 и 39 осуществляется от блока 45 питания переменного тока, а переключателей 40 и 42, делителя 41, блоков 43 и 44 - от блока 46 питания постоянного тока. Входы блоков 45 и 46 нодключены к сети, питающей преобразователь. При автоматическом регулировании на вход блока 44 подается соответствующий электрический сигнал.

Блок 3 может быть включен как на первичной, так и на вторичной обмотках трансформатора.

Работает преобразователь следующим образом. Блок / преобразует однофазное напряжение в трехфазное напряжение регулируемой частоты. При этом обеспечиваются регулирование вторичного напряжения вследствие изменения угла отпирания вентилей в выпрямительном режиме (фазовое регулирование), свободное прохождение через преобразователь активного и реактивного тока нагрузки и возможность работы нагрузки в генераторном . Для осуществления этих режимов работы на блок 36 подаются имнульсы выпрямительного режима от генератора 38 и инверторного релшма от генератора 39, а переключатель 40 обеспечивает требуемую последовательность чередования импульсов, подаваемых на вентили блока /. При этом в каждой четверке вентилей 4-7, 8-11 и 12-15, когда в соединенной с ними фазе нагрузки формируется положительная полуволна напряжения, на катодную пару вентилей поочередно подаются выпрямительные импульсы, на анодную инверторные, а при формировании отрицательной полуволны напряжения - наоборот. Перевод вентилей из режима в режим осуществляется с частотой, соответствующей вторичной частоте преобразователя, и задается делителем 41. Трехфазный ток нагрузки проводят одновременно три вентиля, т. е. по одному вентилю из каждой четверки (например вентили 4, 11 и 15). Выпрямительные и инверторные импульсы, имеющие те же фазовые углы, что и импульсы, подаваемые на вентили 4-15, от генераторов 38 и 39 через переключатель 45 и блок 37 подается также на требуемую группу вентилей 32 и 33 или 34-35 блока 3. Эти импульсы поступают в каждый полупериод питающего напряжения на тот вентиль, к которому положительная полуволна питающего напряжения приложена в прямом направлении.

Генераторы 38 и 39 вырабатывают сдвоенные импульсы, следующие по разным каналам с малым относительным сдвигом, зависящим от времени коммутации и восстановления управляющих свойств вентилей силовой схемгл.

Фаза инверторных импульсов по отнощению к питающему напряжению остается постоянной и максимально возможной во всем диапазоне регулирования вторичной частоты, а фаза выпрямительных импульсов может регулироваться блоком 44.

Амплитудное регулирование вторичного напряжения происходит следующим образом. Пусть в момент поступления на переключатель 42 и блок 43 сигнала на переключение на новую отпайку трансформатора от блока 44 на вторичной обмотке трансформатора сверху «плюс, а снизу «минус, и ток нагрузки 47, работающей в двигательном режиме, проводят вентили 32, 4, 11 и 15, работая в выпрямительном режиме. Срабатывание переключателя 42 и блока 43 происходит одновременно в интервале между подачей на переключатель 42 выпрямительных и инверт.орных импульсов.

При этом переключатель 42 переключается в новое положение, в котором остается до поступления нового сигнала от блока 44, что обеспечивает перевод управляющих импульсов выпрямительного и инверторного режимов с

вентилей 32 и 33 на вентили 34 и 35. Блок 43 остается в работе в течение времени, равном половине периода первичной частоты, причем с вентилей 7 и 34 будет исключен прищедший после срабатывания блока 43 первый импульс

от генератора 39, а с вентилей 5 н 35 - первый выпрямительный импульс от генератора 38.

Приходящие на вентили 8 и 12 первый после поступления сигнала от блока 44 сдвоенный

инверторный импульс, а на вентили 7 и 34 - одиночный инверторный импульс не влияют на прохождение тока нагрузки через работающие вентили. Приходящий после смены полярности на вторичной обмотке трансформатора на вентили 10 и 14 первый выпрямительный импульс отпирает их, а вентили //, 15 и 32 запираются посредством питающего напряжения, что обеспечивает отключение блока / и нагрузки 47 от трансформатора, а ток нагрузки 47 до подачи

повторного выпрямительного импульса замыкается внутри схемы блока / через вентили 4, 10 и 14. Приходящий на вентили 5, 10 н 14 повторный выпрямительный импульс, который подается также на вентиль 35, обеспечивает

начало работы блока / на новой отпайке трансформатора.

Рассмотрим случай, когда в момент поступления сигнала на переключение от задающего блока 44 на вторичной обмотке трансформатора сверху «плюс, снизу «минус, а ток нагрузки 47, перешедщей в генераторный режим, проводят вентили 35, 5, 10 и 14, работая в инверторном режиме. Приходящий на вентили // и 15 первый после поступления сигнала от

блока 44 инверторный импульс отпирает их, вследствие чего вентили 10 и 14, а также вентиль 35 запираются посредством питающ.его напряжения. Это обеспечивает отключение блока / и тока нагрузки 47 от трансформатоверторного импульса замыкается внутри схемы блока / через вентили 5, 11 и 15. Приходящий на вентили 4, 11, 15 повторный инверторный импульс, который подается также на вентиль 32, обеспечивает начало работы блока 1 на новой отпайке трансформатора.

Предложенные решения могут быть использованы для построения преобразователя частоты с амплитудно-фазовым регулированием напряжения при многофазном входе, в частности, при трехфазном.

Предмет изобретения

Преобразователь частоты с непосредственной связью, содержащий входной трансформатор, блок преобразования и систему управления, отличающийся тем, что, с целью повышения к.п.д. и улучшения характеристик нагрузки, например, двигателя, он снабжен блоком регулирования амплитуды напряжения, выполненным в виде групп соединенных встречно-параллельно управляемых вентилей, вход которого подключен к отпайкам вторичной обмотки указанного входного трансформатора, а выход - к блоку преобразования, причем электроды унравления вентилей блока регулирования амплитуды напряжения подключены к системе управления, содержащей узел

исключения управляющих импульсов.