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

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и быть применено при построении источников питания для индукционных нагревательных устройств.

Известен преобразователь частоты, содержащий выпрямители, включенные параллельно, причем цепи переменного тока выпрямителей содержат ограничивающие дроссели, и многолюстовой резонансный инвертор, состоящий из входных реакторов, инверторных мостов и нагрузки, которая включена между общими точками плюсовых шин инверторных мостов и входных реакторов р..

Недостатками известного преобразователя частоты являются наличие нескольких входных дросселей инвертора, габариты которых при больших мощностях могут быть довольно значительными, а также то, что переменное напряжение нагрузки прикладывается непосредственно к зажимам входных дросселей и через них протекает переменная составлйющая с частотой, равной выходной частоте. Это вызывает дополнительные потери, увеличивает габариты лросселей и снижает КПД преобразователя.

Известен также преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока, в котором выпрямитель выполнен по шес тифазной схеме с уравнительным реактором, а выпрямительная часть собрана по cxeNje многомостового резонансного инвертора, в котором плюсовые шины инверторных мостов объединены с пл19совыми шинами

10 соответствующих выпрямительных групп, а минусовые шины инверторных мостов объединены и подключены к общей точке уравнительного реактора. -Нагрузка включена между плюсовыми этих двух

15 групп инверторных мостов 2.

Однако место включения реактора и обусловленная этим его конструкция приводит к увеличению его массы и габаритов.

20 Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов преобразователя за счет уменьшения массы реактора.

Поставленная цель достигается тем, что в известном преобразователе, содержащем выпрямители, выводами переменного тока связанные со входными выводами преобразователя для подключения их к сети переменного тока, а также многомостовой резонансный ии30 вертор, выполненный в виДе реактора и инверторных мостов, причем одни одноименные по полярности выводы постоянного тока.каждого из выпрямитепей совместно с соответствующими одноименными по.полярности выводами постоянного тока инверторных мостов образуют выходные выводы преобраэователя, а другие выводы постоянного тока выпрямителей связаны с точкой объединения других выводов постоянно го тока инверторных мостов через реактор, упомянутые другие выводы постоянного тока быпрямителей объеди,нены и через реактор подключены к I точке объединения других выводов постоянного тока инверторных мостов. На чертеже изображена схема предлагаемого преобразователя. Преобразователь частоты состоит из двух выпрямителей, выполненных по трехфазной и мостовой схеме и включенных параллельно, которые состоят из вентилей 1 и 2. Соответст-вующие фазы выпрямителей со стороны перемен ного тока разделены ограничивающими дросселями 3, средняя точка которых подключена, к питающей сети. Между об щими точками плюсовых выпрямителей и инверторных мостов включена нагрузка 4. Инверторные мосты собраны по схеме резонансного последовательного ин вертора и Состоит из управляющих вен тилей-тиристоров 5-12, параллельно которым подключены встречно неуправляемые вентили-диоды 13-20. Одна из диагоналей мостов образована коммути рующими дросселями 21 и 22 и руЮщими конденсаторами 23 и 24. Плюсовые шины инверторных мостов подклю чены к плюсу соответствующего выпрямителя, а минусовые шины объединены и через реактор 25 подключены к обще му минусу выпрямителей. Преобразователь работает следующим образом. Коммутирующие конденсаторы 23 и 24 заряжаются предварительно до напряжения, превшиающего входное напря жение инвертора U полярностью, указанной на чертеже. При включении тиристоров б и 7 начинается перезаряд конденсаторов 23 и разряд конденсато ра 24 по цепи: тиристор 5 - коммутирующий дроссель 21 - коммутирующий конденсатор 23 - тиристор 7 - диод 1 - коммутирующий конденсатор 24 - ком мутирующий дроссель 22 - диод 17 нагрузка 4. Одновременно через коммутирующий конденсатор 23 начинает протекать входной ток выпрямителей, смыкающийся через реактор 25. Процес имеет колебательный характер и как только напряжение на коммутирующем конденсаторе 24 становится равным входному, диоды 17 и 19 выключаются и через тиристоры б и 7 и через коммутирующие дроссель 22 и конденсатор 24 продолжает протекать составляющая тока, замыкающаяся через реактор 25 и источник питания. Так как индуктив ность реактора 25 выбирается на порядок выше, чем индуктивность коммутирующего дросселя 21, то эту составляющую тока можно принять постоянной. При включении очередных тиристоров 10 и 12 происходит коммутация тока с тиристоров 5 и 7 на тиристоры 10 и 12 и, так как конденсатор 23 в течение первого полупериода перезаряжается обратной полярностью до напряжения, большего чем входное напряжение инвертора, то происходит разряд конденсатора 23 по цепи: коммутирующий дроссель 21 - диод 13 - нагрузка 4 - тиристор 10 - коммутирующий дроссель 22 - коммутирующий конденсатор 24 - тиристор 12 - диод 15. Процесс имеет колебательный характер, через нагрузку протекает полуволна тока в обратном направлении. Как только конденсатор 23 разрядится до напряжения, равного входному напряжению инвертора, диоды 13 и 15 закрываются, а через тиристоры 10 и 12 продолжает протекать входной ток инвертора. При включении очередных тиристоров 6 и 8 происходит коммутация тока с тиристоров 10 и 12 на диоды 18 и 20 и перезаряд коммутирующего конденсатора 23 и разряд коммутирующего конденсатора 24. Процесс имеет колебательный характер. Через нагрузку при этом протекает полуволна тока в прямом направлении. Затем, включают тиристоры 9 и 11 и происходит коммутация тока с тиристоров б и 8 на диоды 14 и 16, начинается разряд конденсатора 23 и перезаряд конденсатора 24. При этом через нагрузку протекает полуволна тока в обратном направлении. Как только напряжение на конденсаторе 23 становится равным входному напряжению, диоды 14 и 16 гаснут и через тиристоры 9 и 11 продолжает протекать входной ток инвертора. Затем включают тиристоры 5 и 7 и процесс повторяется. Таким образом, за один цикл работы тиристоров инвертора через нагрузку протекает два периода выходного тока. Из принципа действия предлагаемой схемы вытекает, что для нормгипьной ее работы необходим только один однообмоточный реактор 25. Кроме того, переменное напряжение выходной частоты прикладывается к реактору через выпрямитель, поэтому действующее значение переменной составляющей тока выходной частоты, протекающего через реактор, меньше, чем в известных схемах. Следовательно, уменьшаются и потери от переменной составляющей входного тока, что уменьшает габариты реактора и потери в нем, а это ведет к уменьшению габаритов и повышению кпд преобразователя частоты. Предлагаемая схема преобразователя частоты особенно эффективна при

больших единичных мощностях установок, когда по условиям загрузки вентилей выпрямителя приходится включать их паргишельно.

По предлагаемой схеме выбран тиристорный преобразователь частоты мос ностью 160 кВт, частотой 2600 Гц, КПД которого оказался выше на 0,5% по сравнению с известным, а габариты уменьшены на 5%. Ориентировочный экономический эффект от применения такой схеки преобразователя частоты при разработке тиристорного преобразователя частоты мощностью 2000 кВт, частотой 100 Гц составляет около 2 тыс. руб.

Формула изобретения

Преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока, содержащий выпрямители, выводами переменного тока связанные со входными выводами преобразователя для подключения их к сети переменного тока, а также многомостовой резонансный инвертор, выполненный в виде реактора и инверторных мостов, причем одни одноименные по полярности выводы постоянного тока каищого из выпрямителей совместно с соответствующими одноименными по полярности выводами постоянного тока инверторных мостов образуют выходные вывод преобразователя для подключения нагрузки, а другие выводы постоянного тока выпрямителей связаны с точкой объединения

0 других выводов постоянного тока инверторных мостов через реактор, о тличающийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов, упомянутые другие выводы постоянного

5 тока выпрямителей объединены и через реактор подключены к точке объедине-i ния других выводов постоянного тока инверторных мостов,

Источники информации,

0 принятые во внимание при экспертизе

1.Авторгкое свидетельство СССР № 395038, кл. Н 02 М 7/52, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР

426291, кл. Н 02 М 5/42, 05.04.74.