ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ Советский патент 1968 года по МПК H02M5/27 

Известен преобразователь частоты, содержащий автономный тиристорный инвертор и узел коммутации на двух коммутирующих тиристорах, подсоединенных через конденсаторы к нагрузке.

Особенность предлагаемого преобразователя заключается в том, что конденсаторы подключены через сопротивления ко входу автономного тиристорного инвертора. Такое выполнение тиристора позволяет повысить надежность запуска.

На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя частоты и системы его управления; на фиг. 2 - принципиальная схема преобразователя.

Преобразователь (см. фиг. 1) состоит из управляемого выпрямителя 1, инвертора 2 с двухступенчатой искусственной коммутацией, датчика 3 выходного напряжения, задающего генератора 4, распределительного устройства 5 и восьми усилителей-формирователей 6-13.

Асинхронный двигатель 14 является нагрузкой.

Управляется выпрямитель 1 устройством 15 и блоком 16.

Устройство 15 представляет собой либо фазорегулятор (трехфазный), либо трехфазную сдвигающую цепочку, либо устройство, позволяющее сдвигать импульсы с помощью одновременного смещения перехода через нуль синусоид линейных напряжений сети. Блок 16 представляет собой шесть усилителей-формирователей импульсов, подаваемых на управляющие электроды тиристоров выпрямителя.

Управляемый выпрямитель 1 (см. фиг. 2) собран по трехфазной мостовой схеме на тиристорах 17-22. В цепи постоянного тока на выходе выпрямителя 1 включен сглаживающий дроссель 23. Инвертор тока с двухступенчатой искусственной коммутацией собран также по мостовой трехфазной схеме на тиристорах 24-29 и включенных последовательно с ними насыщающихся дросселях 30-37. Для искусственной коммутации используются два управляемых вентиля 38 и 39, подсоединенных через три коммутирующих конденсатора 40-42 к фазам нагрузки 14. Один из коммутирующих конденсаторов 42 через зарядные сопротивления 43 и 44 большой величины, шунтирующие соответственно элементы 39 и 24, подсоединяются к выпрямителю 1 (подзаряд может осуществляться и от отдельного источника постоянного напряжения).

Конденсаторы 45, 46 и 47, подключаемые на выходе инвертора, служат для улучшения формы кривой выходного напряжения (они могут и отсутствовать).

Принцип, действия преобразователя заключается в следующем.

Напряжение сети переменного тока подается на управляемый выпрямитель 1. Выпрямляемый ток сглаживается дросселем 23 и поступает на инвертор 2. На выходе инвертора 2 в зависимости от параметров двигателя 14 устанавливается определенное напряжение. Это напряжение подается на датчик 3 напряжения, а затем на задающий генератор 4, частота которого изменяется пропорционально величине выходного напряжения. Импульсы задающего генератора 4 подаются на устройство 5, в котором они распределяются по каналам в соответствии с порядком включения тиристоров 24-29 инвертора 2.

Затем эти импульсы с помощью усилителей-формирователей 6-13 усиливаются и преобразуются в импульсы, достаточные для отпирания тиристоров 24-29 инвертора 2.

При изменении напряжения на входе инвертора 2 (с помощью изменения фазы управляющих импульсов выпрямителя 1) изменяется напряжение и частота на выходе инвертора 2, чем обеспечивается частотное регулирование асинхронного короткозамкнутого двигателя 14.

Инвертор 2 преобразователя работает следующим образом.

Предположим, что схема находится в таком состоянии, когда проводят вентили 24 и 29. Очередным вентилем, вступающим в работу, является вентиль 25. Однако до отпирания вентиля 25 отпирающий импульс подается на вентиль 38.

Под действием напряжения на конденсаторе 42, полярность которого в этот момент времени обозначена знаками «+», «-», ток переходит с тиристора 24 на вентиль 38 и, проходя через элементы 39 и 29, перезаряжает коммутирующие конденсаторы. Заряд на них приобретает полярность, обозначенную знаками «+», «-». Через время, необходимое для перезаряда коммутирующих конденсаторов, подается отпирающий импульс на вентиль 25, и ток под действием напряжения на конденсаторе 41, имеющего к этому моменту полярность «+», «-», переходит на тиристор 25. Время перезаряда коммутирующих конденсаторов определяется временем, необходимым для восстановления запирающих свойств проводящего тиристора. Так как это время составляет для существующих тиристоров 20-50 мксек, то величина необходимой емкости оказывается небольшой. Изменяя время перезарядки коммутирующих конденсаторов 40-42, можно изменять напряжение на них и, следовательно, изменять напряжение на вентилях. Величину емкости коммутирующих конденсаторов 40-42 и время их перезаряда следует выбирать так, чтобы обратное напряжение на тиристорах 24-29 не превышало расчетной величины. Ток в тиристорах 24-29 коммутируется через коммутирующие конденсаторы 40-42, а не через генератор 14, что позволяет уменьшить углы коммутации и повысить частотный диапазон использования вентилей-тиристоров. Верхний предел частоты работы инвертора 2 определяется запирающими свойствами тиристоров.

Отпадает необходимость в установке дополнительного источника питания, обладающего обратной проводимостью и подсоединенного к соответствующим выводам первичной или вторичной обмотки силового трансформатора через неуправляемые вентили. Коммутирующие конденсаторы 40-42 используются не только для коммутации тока, но и для частичной компенсации индуктивности нагрузки по основной частоте.

Дроссели 30-37, установленные последовательно с каждым вентилем инвертора, предотвращают резкие броски тока и кумулятивный прожиг вентилей.

Сопротивления 43 и 44 служат для подзаряда коммутирующих конденсаторов и обеспечивают пуск инвертора 2.

Преобразователь частоты, содержащий автономный тиристорный инвертор и узел коммутации на двух коммутирующих тиристорах, подсоединенных через конденсаторы к нагрузке, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности запуска, конденсаторы подключены через сопротивления ко входу автономного тиристорного инвертора.