Преобразователь частоты со звеном постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК H02M5/27 H02M7/515 

1

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике, и может быть использовано при построении преобразователей частоты, предназначенных, например, для частотно-управляемого электропривода.

Известны преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока. В большинстве случаев выходное напряжение в таких преобразователях регулируется по величине изменением напряжения на входе автономного инвертора посредством управляемого выпрямителя. При этом для обеспечения постоянной коммутационной способности коммутирующих конденсаторов в автономном инверторе независимо от напряжения управляемого выпрямителя используются отдельные источники подзаряда указаиных конденсаторов до определенной величииы напряжеиия.

Известен автономный тиристорный инвертор, еодержащий источиик иодзаряда коммутирующих конденсаторов, каждый из выводов в котором подсоединен через распределительные тиристоры к коммутирующим конденсаторам.

Основной недостаток известного автономного инвертора напряжения заключается в ограниченных функциональных возможностях и недостаточной надежности инвертора при использовании его в составе преобразователя частоты с промежуточным звеном постояииого тока при двухстороннем обмене энергией с питающей сетью, что особеиио важно при построении высокодина5 мичпых частотно-регулируемых электроприводов переменного тока. Как известно, для обеспечения рекуперации энергии в питающую сеть преобразователь частоты с промежуточным звеном иостоянного тока и автономным инвертором напряжения должен быть дополнительно снабжен ведомым сетью инвертором.

Целью изобретеиия является расщпренне функциональных возможностей и новыше15 нне надежности регулируемого преобразователя частоты с промежуточным звеном постоянного тока н автономным тиристорным инвертором.

Поставленная цель достигается тем, что в указанном известном инверторе, содержащем основной выирямитель, выводы иеременного тока которого образуют силовые входные выводы преобразователя частоты, а выводы постоянного тока через сглаживающий фильтр подключены к щинам питания основного инверторного моста, мост диодов обратного тока, к выводам постоянного тока которого через индуктивно-емкостной фильтр щинами питания подключен ведомый инвертор, выходными выводами

связанный с силовыми входными выводами преобразователя частоты, коммутирующий конденсатора также источник подзаряда коммутирующего конденсатора, включающий в себя всномогательный выпрямитель с резисторами и с фильтрующим конденсатором на выходе, и выводами переменного тока, подключенный к силовым входным выводам преобразователя частоты, нричем обкладки фильтрующего конденсатора связаны с одной из обкладок коммутирующего конденсатора и ,с щииами питания основного инверторного моста через вспомогательные тиристоры, обкладки фильтрующего конденсатора через дополнительно введенные коммутирующие тиристоры подключены к шинам питания ведомого инвертора.

Сущность иредложения поясняется на чертеже.

Преобразователь содержит основной управляемый выпрямитель на тиристорах 1- 6, выводы переменного тока 7-9 которого образуют силовые входные выводы преобразователя частоты. Выводы постоянного тока выпрямителя через сглаживающий фильтр 10 (в данном случае выполненный в виде Т-образного фильтра на дросселях 11, 12 и конденсаторе 13) подключены к щннам питания 14, 15 основного инверторного моста на тиристорах 16-21. К выходным выводам 22-24 этого моста подключены входные выводы моста диодов 25-30 обратного тока, а его выходы через фильтр 31, вынолненный на дросселе 32 и конденсаторе 33, подключены к щинам питания 34, 35 ведомого инвертора на тиристорах 36- 41. Выходные выводы ведомого инвертора в данном случае подключены к силовым входным выводам 7-9. В общем случае эта связь может быть выполнена через согласующий трансформатор.

Блок коммутации с общим коммутирующим конденсатором 42 может быть выполнен по любой известной схеме. В данном случае этот блок выполнен в виде коммутирующих тиристоров 43-50. Источник подзаряда конденсатора 42 включает в себя вспомогательный выпрямитель на диодах 51-56, на выходе которого через ограничивающие резисторы 57, 58 включен фильтрующий конденсатор 59. Обкладки последнего через ограничивающие резисторы 60, 61 подключены через вспомогательные тиристоры 62-65 к щинам питания 14, 15 основного инверторного моста и через вспомогательные тиристоры 64, 65 - к одной из обкладок коммутирующего конденсатора 42.

Коммутацию тиристоров 16-21 основного инверторного моста осуществляют за счет приложения к запираемому тиристору обратного напряжения коммутирующего конденсатора 42. Для этого отпирают соответствующие коммутирующие тиристоры 43-50.

Подзаряд коммутирующего конденсатора 42 осуществляют следующим образом. 5 Фильтрующий конденсатор 59, полярность напряжения на котором показана на чертеже, при включении, например, тиристоров 16, 46, 62, 65 подключается через сопротивления 60, 61 к коммутирующему 10. конденсатору 42, при этом осуществляется его дозаряд до напряжения на фильтрующем конденсаторе 59. При смене полярности напряжения на конденсаторе 42 (на чертеже показана в скобках) для его под15 заряда включают тиристоры 63, 64 и, нанрнмер, тиристоры 45, 17. В аварийных режимах преобразователя частоты происходит «опрокидывание ведомого инвертора (из-за включения двух последовательных 20 тиристоров в одной фазе, нанример, тиристоров 36, 37).

Указанная аварийная ситуация не может быть устранена снятием управляющих импульсов с тиристоров ведомого инвертора, 25 и поэтому требуется дополнительное устройство для их принудительного отключения. В качестве такого защитного устройства предлагается использовать фильтрующий конденсатор 59 источника подзаряда, 0 который в аварийном режиме через дополнительно введенные коммутирующие тиристоры 66, 67 нодключаются к выводам постоянного тока ведомого инвертора (36- 41).

5 При таком подключении конденсатора 59 к тиристорам ведомого инвертора прикладывается обратное напряжение, и они отключаются (при управ 1яющих импульсов). Время, предоставленное 0 тиристорам 36-41 для восстановления их запорных свойств, определяется длительностью разряда конденсатора 59 до нуля по контуру: 59-67-33-32-66. После разряда конденсатора 59 происходит его заряд 5 до противоположной полярности, показанной в скобках, по тому же контуру. Перезаряд конденсатора 59 в исходную полярность напряжения, показанную на чертеже без скобок, осуществляют после отключе0 ПИЯ тиристоров 66, 67 от выпрямителя на диодах 51-56 через резисторы 57,-58. Защита тиристоров 1-6 в основном управляемом выпрямителе надежно осуществляется снятием с них управляющих импульсов. 5 Устойчивость тиристоров 16-21 основного инверторного моста к ударным токам короткого замыкания при его «опрокидывании и разряде на указанные тиристоры конденсатора 13 осуществляется включением в цепь постоянного тока автономного этого моста дросселя 12. Таким образом, при использовании предложенного устройства решается вопрос быстродействующей защиты преобразователя частоты в целом. Оно реализовано в серии преобразователей

мощностью до 100 кВА для крановых электроприводов с частотно-управляемыми асинхронными двигателями.

Формула изобретения

Преобразователь частоты со звеном постоянного тока, содержащий основной выпрямитель, выводы переменного тока которого образуют силовые входные выводы преобразователя частоты, а выводы постоянного тока через сглаживающий фильтр подключены к щинам питания основного инверторного моста, мост диодов обратного тока, к выводам постоянного тока которого через LC-фильтр шинами питания подключен ведомый инвертор, выходными выводами связанный с силовыми входными выводами преобразователя частоты, коммутирующий конденсатор, основные коммутирующие тиристоры, а также источник подзаряда коммутирующего конденсатора, включающий в себя вспомогательный выпрямитель, с резисторами и с фильтрующим конденсатором на выходе, а выводами переменного тока подключенный к силовым входным выводам преобразователя частоты, причем обкладки фильтрующего конденсатора связаны с одной из обкладок коммутирующего конденсатора и с щинами питания основного инверторного моста через вспомогательные тиристоры, отличающийся тем, что, с целью новыщения

функциональной надежности обкладки фильтрующего конденсатора через дополнительно введенные коммутирующие тиристоры подключены к шинам питания ведомого инвертора.

да

fTTFl

iif