Преобразователь частоты Советский патент 1980 года по МПК H02M5/297 

Изобретение относится к устройствам силовой преобразовательной техники повышенно частоты, в частности к устройствам бесконтактного электровозного транспорта. Известен преобразователь частоты, содержащий трехфазный мостовой выпрямитель на тиристорах и инвертор с нагрузкой . Если потребитель энергии расположен на большом расстоянии от источника питания, то КПД системы низок из-за больших потерь в соединительных проводах (1. Наиболее близким по технической сути и достигаемому эффекту к изобретению является преобразователь со стабилизаш ей тока нагрузки, содержащий выпрямитель, инвертор и нагрузку в виде последовательно вклю ченных однотипных потребителей, имеющих цепи регулирования потребляемых мощностей 2. Недостатком данного преобразователя явля ется то, что регулирование мощности потреби телей осуществляется при неизменном токе 3 цепи нагрузки потребителя. Стабилизация ока исключает их взаимное влияние. Поте |РИ мощности не зависят от величины нагруз ки. Это обусловливает низкий КПД преобразователя при малой его загрузке. Целью Данного изобретения является повышение КПД преобразователя посредством регулирования тока в цепи нагрузки в зависи-. мости от потребляемой мощности. Эта цель достигается тем, что каждый потребитель имеет цепь регулирования тока в цепи нагрузки преобразователя, состоящую из порогового устройства, передатчика, канала связи, приемника, сумматора, регулятора тока, причем пороговое устройство соединено с передатчиком и регулятором, а устройство сравнения через передатчик, канал связи, приемник, сумматор, регулятор тока соединено с инвертором или выпрямителем. На фиг. I представлена функциональная схема преобразователя частоты; на фиг. 2 приведена зависимость выходной величины регулятора си- входной. Преобразователь частоты состоит из выпрямителя 1, инвертора 2 и цепи нагрузки 3, состоящей из нескольких последовательно

ключенных однотипных потребителей, наприер из потребителей 4. Потребитель 4 имеет епь регулирований потребляемой MOITIHOCTH . и цепь регулирования тока в цепи нагрузки реобразователя. Цепь регулирования потреб- j яемой моишасти потребителя 4 состоит из задатчика. мощности 5, блока сравнения 6, регулятора 7, Указанные элементы цепи установлены на потребителе. Цепь регулирования тока в цепи нагрузки преобразователя вклю- ю Чает элементы, которые располагаются как на потребителе 4 (пороговый элемент 8, передатчик 9), так и на инверторе 2 или выпрямителе 1 (приемник 10, сумматор 11, регулятор тока 12). Связь между передатчиком 9 js и приемником 10 осуи1ествляется по каналу связи 13, Устройство сравнения 6 имеет связь с потребителем 4, задатчиком мощности 5, регулятором 7, передатчиком 9. Регулятор 7 - с потребителем 4, и через пороговое устрой- 20 ство 8 - с передатчиком 9. Передатчик 9 через канал связи 13, приемник10, сумматор 11, регулятор тока 12 связан с инвертором 2 или выпрямителем 1.

Сигнал с датчика моищости, установленно- 25 го на потребителе 4, поступает на блок сравнения 6. Сюда же поступает сигнал уставки с задатчика мощности 5 Сигнал разности поступает на цегулятор 7, имеющий зависимость выходной величины от входной. Если зо при данном токе в цепи нагрузки 3 регулятор 7 не может отработать сигнал разности (регулятор 7 работает на участке 2-3), то срабатывает пороговый элемент 8, включающий передатчик 9. Дальнейшая отработка сиг- 35 нала разности идет по цепи регулирования тока в цепи нагрузки преобразователя. Сигнал с Передатчика 9 по каналу связи 13, приемнику 10, сумматору 11 поступает на регулятор тока 12, который, воздействуя на пара- 40 метры выпрямителя 1 или инвертора 2, повышает ток в Цепи нагрузки 3, что увеличивает мощность потребителя 4 и уменьшает сигналразности. Таким образом, потребитель 4, мощность которого в данный момент превосходит 45 мощность остальных потребителей (см. фиг. 2), обусловливает ток в цепи нагрузки 3. Регуляторы остальных потребителей работают на участке 1-2 (см. фиг. 2) и обработка сигнала разности идет по цепи регулированияJQ потребляемой мощности. Изменение мощности потребителей приводит к передаче управления током в цепи нагрузки 3 потребителю, имеющему в данный момент максимальную мощность. Сброс тока в цепи нагрузки 3 осущест- 55 вляется при отсутствии сигналов от потребителей. В тфотилопоставляемом ттреобразователе ток в цепи нагручка 3 неизменный и имеет величину, обеспечивающую максимальную мощность-потребителя. В предлагаемой схеме преобразователя ток в ц«пи нагрузки 3 будет иметь эту величину только в момент потребления максимальной мощности одним из потребителей. В остальных режимах работы ток в цепи нагрузки 3 будет ниже. Таким образом, усредненное значение тока ниже, что снижает потери мощности. КПД преобразователя выше.

Для примера рассмотрим реализацию предложения в бесконтактном электровозном транспорте. Нагрузкой преобразователя частоты служит тяговая сеть, представляющая собой два параллельных кабеля, подвешенных над движущимися электровозами. В конце участка движения кабеля закорочены. Передача энергии электровозам осуществляется посредством индуктивной связи между их энергоприемниками, имеющими по несколько витков кабеля, и тяговой сетью. Регулирование мощности на электровозе осуществляется изменением величины Напряжения, подаваемого с витков энергоприемника двигателям. При этом изменяется величина сопротивления, вносимого в тягбвую сеть. При работающих электровозах нагрузка нреобразователя может быть представлена их вносимыми сопротивлениями, включенными последовательно. С целью исключения взаимного влияния потребителей ток в тяговой сети поддерживается неизменным. Однако при большой ее протяженности уровень потерь высок, так как ток не определяется величиной потребляемой мощности. Возможен вариант,регулирования мощности, при котором ток в тяговой сети зависит от величины нагрузки, при этом исключается .Взаимное влияние электровозов. С этой целью каждый электровоз имеет цепь регулирования тока в тяговой сети, включающую выше указанные элементы. В качестве канала связи используется тяговая сеть.

Использование предлагаемого преобразователя для бесконтактной электровозной откатки позволит на уменьшить потери в линии.

Формула изобретения

Преобразователь частоты, содержащий выпрямитель, инвертор и цепь нагрузки в виде последовательно включенных однотипных потребителей, имеющих цепи pefyлиpoвaния потребляемых мощностей, состоящие из задатчика мощности, блока сравнения и регулятора, причем задатчик мощности через блок сравнения соединен с регулятором и пофебителем, отличающийся тем, что, с целью

повышения КПД преобразователя посредствол регулирования тока в цепи нагрузки в зависимости от потребляемой мощности, каждый потребитель имеет цепь регулирования тока в цепи нагрузки преобразователя, состоящую из порогового элемента, передатчика, канала связи, приемника, сумматора, регулятора тока, причем пороговый элемент соединен с передатчиком и регулятором, а блок сравнения через передатчик, канал связи, приемник, сумматор

И регулятор тока связан с силовыми блоками преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское сввдетельство СССР N 529529, ют. Н 02 М, 1970.

2.Розенфельд В. Е. и Староскольский Н. А. Высокочастотный бесконтактный электроводный транспорт. М.,Транспорт, 1975, рис. 3-15,

с. 105 (прототип).

13