Преобразователь частоты Советский патент 1980 года по МПК H02M7/515 

I

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в частотно управляемом, электроприводе.

Известен преобразователь частоты, состоящий из аналогичных вентильных групп, число групп которых определяется фазнр стью схемы преобразователя. Koaiyp искусственной коммутации выполнен с дросселями насыщения. Для восполнения потерь в контуре коммутации используется схема последовательного подзаряда коммутирующих конденсаторов ll .

Применение в известном устройстве д;росселей насыщения в коммутирующем контуре вызывает увеличение потерь в контуре, увеличение веса и габаритов преобразователя, а применение последователь/ ного подзаряда требуеГ двух независимых источников напряжения пбдзаряда, кроме того, в режимах перегрузки преобразователя частоты возможен неконтролируемый рост напряжения на коммутирующих Конденсаторах. Для устранения этого явления источник подзаряда необходимо выполнять

регулируемым и вводить систему регулирования напряжение подзаряда. Введение дополнительного регулирующего устройства также ведет к увеличению габаритов преобразователя и к уменьшению его надежности.

Известен преобразователь частоты, который выполнен с контуром искусственной, коммутации в каждой фазе инвертора

10 Коммутирующие дроссели включены в цепь основных тиристоров и выполнены с под-) , магничиванием. Восполнение потерь в контуре коммутации осуществляется по па- раллельной схеме подзаряда коммутирую15щих конденсаторов. Для осуществления, подзаряда применены два независимых источника подзаряда и два тиристора, подключенные к коммутирующему конденсатору в каждой фазе инвертора 2 .

20

Недостатком известного устройства является наличие двух независимых источников подзаряда и большого количес-гва подзарядных тиристоров, что приводит 374 к увеличению габаритов преобразователя и снижению его надежности. Известен также трахфазный инвертор, сбдержащий коммутирующие ковденсаторы и дроссели, основной тиристорный мост, мост обратных диодов и мост из комму- тйрутащи.х тиристоров, выходом связанный с вьшрдами для подключения источника подзаряда и через разделительные вентили и встречно включенные с ними подзарядные тиристоры подключен к вьхводам для подключения основного источника-питания, коммутирующие дроссели включены последовательно с каждым из разделительных вентилей, а последовательно с каждым подзарядным тиристором включен импедансный элемент 3 . Недостатком известного устройства является то, что источник подзаряда требует гальванической развязКи от источника питания инвертора, а это приводит к тому, что при питании автономного инвертора от сети переменного тока необходим либо отдельный источник постойнного тока для подзаряда коммутирующих конденсаторов, либо этот источник должен нитаться от сети переменного тока через разделительный трансформатор. Для осуществления подзаряда коммутирующих конденсаторов необходимы два подзарядных тиристора. Введение подзарядных тиристоров- снижает надежность аВ|Тономного инвертора и усложняет схему управления, что педет к увеличению стоимости устройства. При прорывах инвертора и внешних коротких замыканиях в известном устройстве к коммутирующему тиристору прикладьюается обратное напряжение, равное 2иск( напряжение на коммутирующем конденсаторе) при наличии импульса управления на коммутирующем тиристоре, что требует установки тиристоров более высокого 1сяасса, а это ведет к увеличению стоимости преобразователя. При перегрузках преобразователя на базе автономногх инвертора возможен рост напряжения на коммутирующи.х конденсаторах и тиристорах. Для устранения этого явления необходимо контролировать напрянсение на коммутирующем конденсаторе и при повышении его допустимого значения включать подзарядные тиристоры, которые MOITT рассеять избьггочную энергию, запасенную в коммутирующем дросселе. Для этого необходимо вводить систему кошроля напряжения коммутирующего .конде сатора и дополнительную систему управлания подзарядными тиристорами, что также 2 величивает стоимость преобразователя и снижает его йадежность. Цель изобретения - снижение установленной мощности устройства, повышение его надежности, а также уменьшение габаритов и стоимости. Поставленная;цель достигается тем, что гфеоёразователь частоты, содержащий регулятор напряжения, выходными вьюодами постоянного тока подключенный к выводам постоянного тока моста основных тиристоров инвертора, зашунтироваНных диодами моста обратного тока, мост коммутирующих тиристоров , выводы постоянного тока которого подключены к одноименным по полярности выводам постоянного тока моста основных тиристоров через цепочки из последовательно соединенньк коммутирующего дросселя и разделительного диода, коммутирующие конденсаторы, включенные между выводами переменного тока моста коммутирующих тиристоров и. моста основных тиристоров, источник подзаряда, а также два основных импедансных элемента (ИЭ), одними своими концами подключенные к выводам постоянного тока моста коммутирующих тиристоров, снабжен вторым источником подзаряда, двумя дополнительными ИЭ и вспомогательным вентильным мостом „ричем вьшоды переменного тока последнего соединены с аналогичными вьтодами моста коммутирующих тиристоров, вьшоды его постоянного тока подключены через цепочки из последовательно соединенныхдополнительного ИЭ и источника подзаряда к разноименным по полярности выво- . дам постоянного тока моста основных тиристоров, а другие концы основных ИЭ подсоединены к соответствующим точкам соединения дополнительных ИЭ и источников подзаряда,. . На чертеже представлена схема преобразователя частоты. /1 Устройство содержит выполненный в виде управляемого моста регулятор 1 напряжения, подключенный к мосту 2 основных тиристоров 3-8. Встречно параллельно мосту 2 включен мост 9 диодов 10-15 обратного тока. Мост 16 коммутирующих тиристоров 17-22 через последовательно включенные коммутирующие дроссели 23 « и разделитальные диоды 25 и 26 подключен к. мосту 2 основных тиристоров, Р « аноиной группе моста 2 подклю « «. «анодной группе моста 2 подключен катод диода 26. Коммутирующие конденсаторы 27-29 однимиобкладками подключены к аходным выводам моста 16 коммутирующих тирис торов, а другими - к выходным вьюодам моста 2. Источник 30 подзаряда отрицательным вьюодом подключен к отрицатель ному выводу регулятора 1, положительны вьшодом через резистор 31 подключен к анодной группе моста. 16, а через дополнительный ИЭ 3 2 - к катодной группе вспомо гательного моста 33 на диода 34-39. Мост 33 своими входными вьшодами подключен к входным вьшодам моста 16 KON мутирующих тиристоров. Источник 4О под заряда своим положительным выводом под ключен к положительному выводу, регулятора 1, а отрицательным выводом через ИЭ 41 подключен к катодной группе моста 16 и через дополнительный ИЭ 42- к анодной группе вспомогательного моста 33. Нагрузка 43 преобразователя частот подключена к входньгм выводам моста 2 основных тиристоров. Устройство работает следующим образом.. В какой-то момент времени пропус- кают ток нагрузки основные тиристоры 3,4 и 8 моста 2, ток от регулятора 1 протекает через тиристоры 3,4 и 8 и фазы нагрузки 43 на другой полюс регулятора 1. Рассмотрим процесс коммутагции тиристора 3 моста 2 и подзаряд коммутирующего конденсатора 27. Перед коммутацией тиристора 3 моста 2 основных тиристоров - коммутирующий конденсатор 27 заряжен до напряжения с полярностью, указанной на чертеже, Для вьишючения основного тиристора 3 включают коммутирующий тиристор 17 и начинается процесс разряда конденсатора 27 по цепи 27-3-25-17-2/. При равенстве тока разряда конденсатора 27 и тока нагрузки происходит запирание основного тиристора 3. Дапьнейщий разряд ком мутирующего конденсатора 27 осуществпяется по цепи 27-10-25-23-17-27. В процессе коммутации через дроссель 23 протекает ток разряда конденсатора J. и .ток нагрузки 3 , при этом в дросселе Т2. 14.1 с - н , запасается энергия : 4- 22 . В случае, когда Wi. W , где Wi -.энергия, запасенная в коммутирующем дросселе от протекания тока нагрузки и тока разряда конденсатора 27; - энергия конденсатора 27 до на1ала процесса коммутации тока нагрузки; 1апряжение на коммутирующем кондевса- 742 6 торе 27 после меньше напря-. :жешгя до начала коммутацгаг, при этом осуществляется дозаряд коммутирующего конденсатора по цепи ЗО-31-17-27-6 до равенства напряжения на конденсаторе 27 и источнике 30 подзаряда. В случае когда W , т.е. в дросселе накоплена дополнительная энет гия AW.WI - W , при достижении напряжения на коммутирующем конденсетЪре 27 в результате перезаряда напряжения источника подзаряда 30 осуществляется отпирание диода 34, а ток, протекающий через дроссель 23, начинает замыкаться до цепи 23-17-34-32-30-13-10-., Ьри этом на ИЭ 32 происходит рассеива|ние избытка энергии AW, запасенной в коммутирующем дросселе 23. Работа дружх фаз аналогична рассмотренной. Предложенный преобразователь частоты по сравнению с известным позволяет сни зить установленную Мощность элементов, уменьщить габариты и повьгсить надёжность работы преобразователя. . Уменьшение массогабаритных показателей достигается за счет соединения моста ком. утиру1ощих тиристоров с мостом основных тиристоров через последовательно В1тюченные разделительные диоды и ком)1утирующие дроссели, это позволяет источники подзаряда одним из выводов соединить с основным источником питания, а другими выв.одами через ограничивающие ИЭ соединить с анодной и катодной группой моста коммутирующих тиристоров. Такое подключение моста коммутирующих тиристоров и источников подзаряда исключает возможность закорачивания источни- ков подзаряда через основной.источник, что позволяет исключить из схемы подзарядные тиристоры и развязывающий трансформатор, а тшсже снизить класс коммутирующих тиристоров. Повышение надежности достигается за счет введения вспомогательного моста диодов и под1шючения их к точкам, соеди-, нения коммутирующих конденсаторов к мостам коммутирующих тиристоров, а также подктпочения анодной группы дополниельных диодов через сопротивление к минусу одного источника подзаряда, а катодной группы через сопротивление к плюсу другого источника питания. Такое подсоединение моста дополнительных диодов позволяет стабилизировать уровень напряжения на коммутирующих конденсаTopax, что дает возможность снизить класс коммутирующих тиристоров,- и, таКИМ образом, повьюить надежность устройства. Уменьшение массогабаритных показателей на единицу мощности преобразователя частоты позволяет снизить в народном хозяйстве расход черных и цвет ных металлов, так, например, на трансформатор цодзаряда, мощность которого составляет 5-7% мощности преобразовагвля. часто1ы, необходимо 16-20 кг сталЩ в Ьйою очередь снижение класса тиристоров уменьшает стоимость преобразователя частоты на 50-100 руб. Повьшедае надёжности позволяет при использовании преобразователей чистоты в народном хозяйстве снизить простои электрооборудования потребителей. Формула изобретения Преобразователь частоты, содержащий регулятор на;пряжения, выходными вьтодами постоянного тока подключенньш к вьтодам постоянного тока моста основ НЬ1Х Тйрй стор6в иквертора, aaiayfifSpdB&Hньрс диодами моста обратного тока, мост коммутирующих тиристоров, выводы посто HWdt JtoKa которого подключень к одной меннь1М по полярности вьшрдам постоян1ю основных тиристоров через аепЪчКй из последовательно соединенных Коммутирующего дросселя и разделительного диода-, коммутируюише Конденсаторы ввапоченные между вьтодами переменного тока моста коммутирующих тиристоров и моста основных тиристоров, источник подзаряда, а также два основных импе.дансных элемента, одними своими Тконца -. ми подюооченные к выводам постоянного тока моста коммутирующих тиристоров, отличающийся тем, что, с це-. лью уменьшения установленной мощности и повышения надежности он снабжен вторым источником подзаряда, двумя дополнительными импедансными элементами и вспомогательным вентильным мостом,, причем выводы переменного тока последнего соединены с аналогичными вьшодами моста коммутирующих тиристоров, выводы его постоянноготока подключены через послёдоватШьно ШедиНенные дополнительные импедансные элементы и источники подзаряда к разноименным по полярности выводам постоянного тока моста основных тиристоров, а другие конды основных импеДансньрс элементов подсоединены к соответствутощим точкам соединения дополнительных ймпеДансньгх элементов и источников подзаряда.. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР NO 192915, кл. Н 02 М 7/48, 1967. 2, Авторское свидетельство СССР № 271638, кл. Н 02. М 7/52.. 3. Авторское свидетельство СССР К% 570167, кп. Н 02 М 7/515, 1975.