Непосредственный преобразователь частоты

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсккхСоцкалмстимескихРеслублнк(и)658679 61) Дополнительное к авт. свид-ву -22) Заявлено 12,06.75 (21) 2143593/24-07 1) М. Кл 02 М 5/27 п исоединением заяв сударстаенный кеикт СССР па делам иэабретеннй н открытий. Фокин порожский машиностроительный институт и Заявител. Чуб 4) НЕПОСРЕДСТВЕННЫЛ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ласти преобет быть искомплексном управляемых ных) диодных м выводы преобразо,Однако для в же характерны пе ментах, что треб. класса полупрово жает и снижает е Ниже описыва от указанного и концы одной из мн форматора образ ц подключения прео цы другой многофют вых Изобретение относится к об разовательной техники и мож пользовано, например, при подходе к построению частотно электроприводов. Известны преобразователи,на базе многообмоточных трап и диодных мостов, нагруженны тью управляемые ключи 1,Негативным свойством пер разователя является повышенн ние на его элементах, а второ ватель, не имеющий этого недо нительно сложен 2.выполненныесформаторовх на полнос 2. вого преобое напряжей преобразостатка, сравСущность предложения поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная электрическая схема трехфазного преобразователя частоты. Преобразователь состоит из трехфазного (в общем случае многофазного) трансформатора с первичной 1 и вторичной 2 трехфазными обмотками трехфазного диодного моста 3, зашунтиро ванного ключом в виде цепочки из тиристора 4 и индуктивности 5, а также трехфазного диодного моста 6, зашунтированного ключом в виде цепочки из тиристора 7 и индуктивности 8: между анодами тиристоров иболее близким по совокупности совщих существенных признаков являетническое решение, где преобразователь жит многофазный (трехфазный) транстор с двумя многофазными (трехфазобмотками, которые одними располоми концами подключены ко входам фазных (трехфазных) диодных мостов, женных на полностью управляемыевыполненные, например, в виде тиов с блоком принудительной коммутаричем входы многофазных (трехфазпадаю ся техсодер форма ными) женнь много нагру ключи ристор ции, п остов образу одныевателя 3 .того преобразователя такренапряжения на его элеует применения высокогодниковых приборов, удорого надежность.емое решение отличаетсязвестного тем, что другиеогофазных обмоток трансуют входные выводы длябразователя к сети, а коназной обмотки объединены,включен коммутирующий конденсатор 9, а между их катодами - коммутирующий конденсатор 10.Отдельные фазы многофазного трансформатора и нагрузки 11 (например, обмотка статора асинхронного двигателя с коротко- замкнутым ротором Р) соединены пофазно последовательно между имеющими согласную магнитную связь первичной 1 и вторичной 2 обмотками трансформатора; другие концы первичной обмотки 1 трансформатора подключены к питающей сети переменного тока, а концы вторичной обмотки 2 объединены в общую нулевую точку. Общие точки фаз первичной обмотки 1 трансформатора и нагрузки 11 соединены со входом переменного тока диодного моста 3, а общие точки вторичной обмотки 2 и нагрузки 11 - со входом переменного тока диодного моста 6.Особенность работы данного преобразователя заключается в том, что трансформатор переменного с частотой переключения тиристоров работает в двух режимах; в режиме трансформатора напряжения и в режиме трансформатора тока. При этом токи в первичной и вторичной обмотках трансформатора протекают непрерывно, что позволяет исключить вредное влияние индуктивности рассеяния трансформаторов и снизить вдвое напряжение на полупроводниках элементов преобразователя.Преобразователь частоты работает следующим образом. После подачи импульса на управляющий вход тиристора 4 происходит закорачивание диагонали постоянного тока моста 3 и одноименные зажимы нагрузки 11, так же, как и первичной обмотки 1 трансформатора, замыкаются в общую нулевую точку.Вследствие этого первичная обмотка 1 трансформатора оказывается подключенной по всему напряжению питающей сети, что приведет к наведению во вторичной обмотке 2 трансформатора напряжения, примерно равного сетевому (если выбрать одинаковое число витков в первичной и вторичной обмотках трансформатора). Соединенная в звезду нагрузка таким образом является подключенной к зажимам вторичной 2 обмотки трансформатора, работающего в этот интервал времени в режиме трансформатора напряжения. Благодаря напряжению обмотки 2 на входе моста 6 происходит заряд коммутирующих конденсаторов 9, 10 до напряжения с полярностью, показанной без скобок по цепи, содержащей тиристор 4. Через половину периода коммутации подают отпирающий импульс на управляющий вход тиристора 7. В результате его отпирания к ранее открытому тиристору 4 прикладывается напряжение обратной полярности конденсаторов 9, 10, что приводит к запиранию тиристора 4. Одновременно происходит пере- заряд конденсаторов через дроссели 5, 8,5 о 15 20 2 зо зз 4 О 45 диодный мост 3, обмотку 1 и питающую сеть, а также тиристор 7 до полярности, показанной в скобках.Теперь у нагрузки оказываются замкнутыми накоротко другие зажимы, одновременно закорачивается обмотка 2 трансформатора, в результате чего в много раз уменьшается падение напряжения на обмотке 1 и потому практически все напряжение питающей сети оказывается приложенным к нагрузке 11.При этом напряжение на нагрузке имеет фазу, противоположную фазе в предшествующем интервале коммутации. Трансформатор в этот интервал времени работает в режиме трансформатора тока. Основная составляющая выходного напряжения имеет частоту, равную разности частоты сети и частоты циклов коммутации,При подаче отпирающего импульса на тиристор 4 тиристор 7 запирается и процессы повторяются. В предлагаемом преобразователе при прочих равных условиях среднее значение магнитного потока в магнитной системе трансформатора уменьшается вдвое по сравнению с прототипом 3, Это обусловлено особенностью работы предлагаемого преобразователя, где передача электромагнитной энергии от питающей сети к нагрузке происходит в первую половину цикла коммутации трансформированием через магнитную систему трансформатора, а во вторую половину - непосредственно от питающей сети, поскольку магнитный поток в закороченных обмотках трансформатора в этом случае оказывается равным нулю.Если выбрать одинаковыми поперечные сечения магнитопроводов трансформаторов предлагаемого и известного 3 преобразователей, то число витков каждой из обмоток трансформатора предлагаемого преобразователя может быть выбрано в два раза меньше числа витков каждой из секций обмотки автотрансформатора указанного известного преобразователя.Из изложенного следует, что по массо- габаритным показателям трансформаторов в силовой части предлагаемый преобразователь имеет преимущества перед известным. Вместе с тем, описываемый преобразователь позволяет уменьшить вдвое обратные напряжения на полупроводниковых элементах при их обесточенном состоянии, что повышает надежность предлагаемого преобразователя частоты.Повышению надежности отвечает также непрерывность тока, которая имеет место во всех электромагнитных элементах преобразователя. Следует также отметить особенность преобразователя, состоящую в том, что при равенстве витков обмоток трансформатора фазное выходное напряжение преобразователя меньше фазного напряжения сети в 1/2 раз. При этом трансформатор выполняет функцию снижения перенапряже658679 Формула изобретения Составитель Г. Мыцык Редактор А. Садомов Техред О. Луговая Корректор И. Муска Заказ 2072/51 Тираж 856 Подписное ЦИ И ИП И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4ний на элементах, не позволяя за счет коэффициента трансформации получить требуемое значение выходного напряжения. Это определяет в частности целесообразную область применения преобразователя. Это те случаи, где требуется преобразование повышенного напряжения и возможно специальное изготовление двигателя. Непосредственный преобразователь частоты, содержащий многофазный трансформатор с двумя многофазными обмотками, которые одними разноплечими концами подключены ко входам многофазных диодных мостов, нагруженных на полностью управляемые ключи, выполненные, например, в виде тиристоров с блоком принудительной комбмутации, причем входы многофазных диодных мостов образуют выходные выводы преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности за счет уменьшения перенапряжений на его элементах, другие концы одной из многофазных обмоток образуют входные выводы для подключения преобразователя к сети, а концы другой многофазной обмотки объединены.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР133950, кл. 21 д 14/02, 1952.2. Авторское свидетельство СССР256053, кл. 21 д 14/02, 1968.3. Фокин В. А. и др. Трехфазный тиристорный преобразователь инфранизкой выходной частоты. Изв. вузов. Энергетика,8, 1972.