Преобразователь частоты

тент О Л И С А"Н"И Е ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 474088 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУосударстеенный комитеСовета Министров СССРпо делам нзооретенийи открытий 2) Прцорцтет -53) 621.314 (088.8) Бютлетець Ъ Опубликовано 14.06,75Дата опубликовацця исацця 04.02.76. 72) Авторы изобретения О. Г. Булатов и А. И. Царенко сковский ордена Ленина энергетический ццстцтут(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ Известны преобразователи частоты, содержащие последовательно соединенные по цепи постоянного тока тирцсторцый мост с коммутирующим конденсатором в диагонали переменого тока, реверсор тока нагрузки также 5 в виде тиристорного моста и обратные тиристоры.Предлагаемый преобразователь частоты позволяет улучпить форму кривой тока в нагрузке. Это достигается тем, что катоды об О ратных тиристоров подключены к обкладкам коммутирующего конденсатора.На фиг. 1 дана принципиальная схема описываемого преобразователя; на фиг. 2 - блок-схема системы управления преобразова телем; на фиг. 3 и 4 - принципиальные схемы преобразователей, у которых источник питания подключен при помощи управляемого моста; на фиг. 5 - временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя. 2 оНа входе преобразователя включен источник питания, последовательно с которым подсоединены мост, образованцый тиристорами 1 - 4 с конденсатором 5 в диагонали, ц ре версор, выполнетгный ца тиристорах 6 - 9 сак тивцо-индуктивной нагрузкой 10 в диагонали. Общая точка катодов тиристоров 7 ц 9 реверсора при помощи тиристоров 11 и 12 подключена к диагонали моста, образованного тиристорами 1 - 4. В цепь, соедит 1 яющую об- зо щую точку катодов тцрцсторов 2 ц 3 моста с оощей точкой аполидов тирвсторов 6 и 8 реверсора, включец датчик 13 тока, Параллельно тцрцсторам 11,ц 12,подсоединены пороговые элементы 14 и 15 (в частности, это могут быть нуль-органы). Датчик 13 тока соединен со схемой 16 сравнения, на другой вход которой подается задающий сигнал регулируемой частоты ц амплитуды с генератора 17 опорного сгнала. Выходные сигналы схемы 16 сравненгя ц пороговых элементов 14 ц 15 поступают и логическое устройство 18, которое в зависимости от заданного режима работы преобразов- теля прц помощи выходного устройства 19 включает тц 1 эисторы силовой схемь 1. Принцип работы устройства, изображенного ца фцг. 1, заключается в слежсциц з задающим сигналом, формируемым генератором 17. В момент 1 (см. фпг. 5,а) включ ются тиристоры 1, 2, 6 и 7 ц конденсатор 5, заряженный до напряке 1 ця питания, цсрсз- ряжается через нагрузку 10. В момент конденсатор 5 перезаряжается до ооратного цапрямения. Напряжение, приложенное к тцристору 11, становится равным нулю, что фиксируется пороговым элементом 14. Тирцстор 11 включается, а ток нагрузки начинает уменьшаться, замыкаясь по контуру: тцристо ры 7, 11, 2 и 6 - нагрузка 10, 1(огд цапря.жспс,ч)чк) 13 совпадет с нпрюкепием задяющсго генератора (момен 1 ), включа ются тиристоры 3 и 4, конденсатор 5 иовь персзяряжяется черсз нагрузку, а тиристоры 1, 2 и 11 восстанавливают управляющие свойсВа. В момент 1 кондеГятор 5 перезяркается до обрятгого пап 1 эяжения, сряоаты. вает пороговьш элемент 15, включается тиристор 12, а ток нагрузки начинает спадать с постоянной времени, определяемой нагрузкой.В таком режиме преобразователь может работать в течение всего полупериода задающей синусоиды. В след ющий полупериод, начинающийся в момент 1), аналогичные процессы протекают в цепях, замыкающихся через открытые тиристоры 8 и 9. При этом изменяется направление тока и нагрузке. Интервал времени 1 - Ь . чредоставляется для восстановления управляющей способности тиристоров 6 и 7.Максимальнуо частоту тока нагрузки определяют по выражению, полученному в результате анализа электромяпптных процес. сов устройства,где Т - постоянная времени нагрузки;Е - напряжение источника питания;С - емкость конденсатора 5;Л - индуктивность нагрузки;Я - активное сопротивление нагрузки.Для увеличения частоты выходного тока преобразователя может быть использована схема, представленная на фиг. 1, в следующем режиме работы на участке формирования спадающей части синусоиды.Допустим, что до момента 1)з проводили тиристоры 3 и 12, а конденсатор 5 был заряжен до напряжения питания с полярностью, указанной на фиг. 1. В момент 1)з вклОчается тиристор 2, к тиристору 3 прикладывается обратное напряжение, а ток нагрузки замыкается по контуру; тиристоры 2 и 6 - нагрузка 10 - тир)исторы 7 и 12 - конденсатор 5, Когда величина сигнала датчика 13 тока совпадает с,величиной сигнала задающего генератора 17 (момент 1)4), включаотся тиристоры 3 и 11, тиристоры 2 и 12 начинают восстанавливать управляющие свойства под обратным напряжением, а ток нагрузки замыкается по цепи, образованной пооводящими тиристорами 5, 6,и 11. В момент 1 в напряжение датчика 13 вновь совпадает с напряжением задающего генератора 17 и включаются тиристоры 2 и 12. Далее процессы в схеме повторяются па всем этапе формирования спадающей части синусоиды, Максимальное напряжение на конденсаторе 5 ограничивается соответствующим вклочением тиристоров 11 и 12 при помощи пороговых элементов,20 25 30 35 40 45 50 60 65 4В таком режиме работы процессы в схеме я этапе формирования спадающей части синусоиды носят только колебательный характер, что позволяет увеличить крутизну спада тока и, следовательно, частоту выходного сигнала преобразователя. Требуемую крутизну нарастания тока нагрузки (интервал 1 - )з) можно обеспечить соответствующим выбором конденсатора 5.Максимальное отклонеьие тока нагрузки от задающей синусоиды во г;тором ренскихе работы, при формировании спадающей части синусоиды в два раза меньше, чем в первом, и не может превышать Для обеспечения рекуперации энергии, запасенной нагрузкой, в питаощую сеть постоянного тока целесообразно ня входе преобразователя (см. фиг. 3) установить управляемый тиристорный мост, в диагональ которого включен источник постоянного напряжения питания, Общая точка анодов тиристоров 20 и 21 управляемого моста подключена к общей точке катодов тиристоров 7 и 9 реверсора нагрузки, а общая точка катодов тиристоров 22 и 23 - к общей точке анодов тирпсторов 1 и 4 моста с дозирующим конденсатором 5.Когда включены тиристоры 20 и 22, энергия из сети постоянного тока передается в нагрузку (режим прямой передачи энергии) и процессы, протекающие в схеме, аналогичны описанным. Для перевода схемы в режим обратной передачи энергии (инверторный режим) необходимо включить тиристоры 21 и 23, предварительно выключив тиристоры 20м 22,Допустим, что проводили тиристоры 22, 1, 2, 6, 7 и 20 и конденсатор 5 перезаряжался до напряжения питания с полярностью, указанной на фиг. 3 без скобок. Когда напряжение на конденсаторе становится равным Е, включается тиристор 11, ток нагрузки замыкается по контуру: тиристоры 7, 11, 2 и 6 - нагрузка 10, а тиристоры 20 и 22 восстанавливают управляющие свойства, Через время, необходимое для восстановления управляющих свойств тиристороз 20 и 22, определяемое задержкой системы управления, включается тиристор 3, к тир)сторч 2 прикладывается обратное напряжение, я конденсатор 5 перезаряжается током нагрузки.Когда напряжение на конденсаторе 5 становится равным Е с полярностью, указанной на фиг. 3 в скобках, включаются тиристоры 21, 23 и 1 и ток нагрузки замыкается навстречу э.д.с. источника по контуру: минус источника питания - тиристоры 23, 1, 3 и 6 - нагрузка 10 - тиристоры 7 и 21 - плюс источника витания, Следовательно, схема полностью переходит в инверторный режим.г 2 5Регулировка в инверторном режиме осуществляется соответствующим переключением тиристоров 1 и 2 или 3 и 4. При этом в цепь тока включается дозирующий конденсатор 5, что уменьшает среднее значение противоэ.,д.с. на зажимах нагрузки. Включение тиристоров 2 и 11 либо 3 и 12 соответствует нротивоэ.д.с., равной нулю.Чередуя режимы работы с протввоэ.д.с., равной Е, с конденсатором 5 в цепи тока и с противоэ,д.с., равной нулю, можно регулировать, среднее значение протввоэ.д.с., подключаемой к нагрузке, от нуля до максимальной, равной Е. Это позволяет обеспечить регулируемое торможение двига геля переменного тока.Таким образом, преобразователь, показанный на фиг. 3, позволяет рекупернровать энергию, запасенную в чагрузке, а также обеспечивает более широкий диапазон изменения частоты выходного тока.Для преобразования переменного напряжения постоянной частоты и амплитуды в синусоидальный ток нагрузки регулируемой частоты и амплитуды служит устройство (см. фиг. 4), на входе которого включен трех 0886фазный мостовой преобразователь, выполненный на тирнсторах 24 - 29.Предлагаемый преобразователь позволяетпреобразовать постоянное или переменное 5 постоянной частоты и амплитуды напряжениеисточника питания в синусоидальный ток нагрузки с хорошим гармоническим составом последнего и улучшить форму кривой тока нагрузки и частотные характеристики. Ток О любого из элементов схемы е превышаеттока нагрузки. Для облегчения режимов ра( дс дУ 1боты тирнсторов- , - ) достаточно, д 1дг )последовательно с коммутнрук 1 щнм кондснса тором 5 включить небольшой дроссель.Предмет изобретенияПреобразователь частоты, содержащий последовательно соединенные по цепи постоянного тока тиристорный мост с коммутнрую 20 щим конденсатором в диагонали переменноготока, реверсор тока нагрузки также в виде тиристорного моста н обратные тнристоры, от,гпчпгошиггся тем, что, с целью улучшения формы кривой тока в нагрузке, катоды обрат ных тиристоров подключены к обкладка мкоммутирующего конденсатора.-едакто 1 А, Пейсоченк каз ЛЪ 6347ЦНИИП П здппсноеССР 1 ОТ, Загорский филиал.77 Изд. Л"а 1514сударствснного комитета по делам изобретений Москва, )К-З 5, Раушска Тираж 782