Преобразователь частоты

МЕ "3 .щИОП ИКАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 748742(23) Приоритет -Опубликовано 15.07,80, Бюллетень26Дата опубликования опнсаьня 17,0780 Гооудерстввиный комитет оо делам иаооретений и открытий( 54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ Изобретение огносится к электротехнике и может бьггь использовано в частотно управляемом. электроприводе.Известен преобразователь частоты, состоящий из аналогичных вентильных групп,5 число групп которых определяется фазностью схемы преобразователя. Контур искусственной коммутации выполнен с дросселями насыщения. Для восполнения потерь в контуре коммутации используется схема последовательного подэаряда коммутирутощкх конденсаторов 1 .Применение в известном устройстве дросселей насьпцения в коммутирующем контуре вызывает увеличение потерь в контуре, увеличение веса и габаритов преобразователя, а применение последователь ного подзаряда требуег двух независимых источников напряжения подзаряда, кроме того, в режимах перегрузки преобразователя частоты возможен неконтролируемый рост напряжения на коммутирующих конденсаторах. Для устранения. этого явления источник подзаряда необходимо выполнять регулируемым и вводить систему регулирования напряжение подзаряда, Введение дополнительного регулирующего устройства также ведет к увеличению габаритов преобразователя и к уменьшению его надежности. Известен преобразователь частоты, который выполнен с контуром искусственной коммутации в каждой фазе инвертора. Коммутирующие дроссели включены в цепь основных тиристоров и выполнены с под- магничиванием. Восполнение потерь в контуре коммутации осуществляется по па раллельной схеме подзаряда коммутирующих конденсаторов. Для осуществления, подзаряда применены два независимых источника подзаряда и два тиристора, подключенные к коммутирующему конден сатору в каждой фазе инвертора 21 .Недостатком известного устройства является наличие двух независимых источников подзаряда и большого количест ва подэарядных тиристоров, что приводит3к увеличению габаритов преобразователя и снижению его надежности.Известен также трехфазный инвертор, содержащий коммутирующие конденсаторы и дроссели, основной тиристорный мост,мост обратных диодов и мост из коммутирующих тиристоров, выходом связанный с выводами для подключения источникаподзаряда и через разделительные вентили и встречно включенные с ними подза рядные тиристоры подключен к выводамдля подключения. основього источника. пи тания, коммутирующие дроссели включеныпоследовательно с каждым из разделительных вентил.ей, а последовательно с каждым 15подзарядным тиристором включен импедансный элемент 3 .Недостатком известного устройстваявляется то, что источник подзаряда требует гальванической развязки от источника питания инвертора, а это приводит к тому, что при питании автономного инвертора от сети переменного тока необходим либо отдельный источник постоянного тока для подзаряда коммутирующих конденсаторов, либо этот источник должен питаться от сети переменного тока через разделительный трансформатор.Дпя осуществления подзаряда коммутирующих конденсаторов необходимы два подзарядных тиристора. Введение подэарядньгхтирисгоров снижает надежность автономного инвертора и усложняет схему управ-.ления, что ведет к увеличению стоимостиустройства. 35При прорывах инвертора и внешних коротких замыканиях в известном устройстве к коммутирующему тиристору прикладывается обратное напряжение, равное2 ц с кО ск - напряжение на коммутирующем конденсаторе) при наличии импульсауправления на коммутирующем тиристоре,что требует установки тиристоров болеевысокого класса, а это ведет к увеличению стоимости преобразователя.45При перегрузках преобразователя набазе автономного инвертора возможен ростнапряжения на коммутирующих конденсаторах и тиристорах. Для устранения этогоявления необходимо контролировать напря 50жение на коммутирующем конденсаторе ипри повышении его допустимого значения включать подзарядные тиристоры, которыемогут рассеять избыточную энергию, запасенную в коммутирующем дросселе. Для .этого необходимовводить систему контроля напряжения коммутирующего .конденсатора и дополнительную систему управления подэарядными тиристорами, что также 2 фвеличивает стоимость преобразователя и нижает его Надежность.Цель изобретения - снижение установленной мощности устройства, повышение его надежности, а также уменьшение габаритов и стоимости.Поставленная, цель достигается тем, что преобразователь частоты, содержащий регулятор напряжения, выходными выводами постоянного тока подключенный к выводам постоянного тока моста основных тиристоров инвертора, зашунтированных диодами моста обратного тока, мост коммутирующих тиристоров, выводы постоянного тока которого подключены к одноименным по полярности выводам постоянного тока моста основных тиристоров через цепочки из последовательно соединенных коммутирующего дросселя и разделительного диода, коммутирующие конденсаторы, включ енные между выводами переменного тока моста коммутирующих тиристоров и моста основных тиристоров, источник подзаряда, а также два основных импедансных элемента (ИЭ), одними своими концами подключенные к выводам постоянного тока моста коммутирующих тиристоров, снабжен вторым источником подзаряда, двумя дополнительными ИЭ и вспомогательным вентильным мостом, причем выводы переменного тока последнего соединены с аналогичными выводами моста коммутирующих тиристоров, выводы его постоянного тока подключенычерез цепочки из последовательно соединенных, дополнительного ИЭ и источника подэаряда к разноименным по полярности выводам постоянного тока моста основных тиристоров, а другие концы основных ИЭ подсоединены к соответствующим точкам соединвния дополнительных ИЭ и источников подзаряда.На чертеже представлена схема преобразователя частоты.Устройство содержит выполненный в виде управляемого моста регулятор 1 напрякения, подключенный к мосту 2 основных тиристоров 3-8. Встречно параллсльно мосту 2 включен мост 9 диодов 10-15 обратного тока. Мост 16 коммутирующих тиристоров 17-22 через последовательно включенные томьутирующие дроссели 23 и 24 и разделительные диоды 25 и 26 подключен к. мосту 2 основных тиристоров, причем к анодной группе моста 2 подключен анод диода 25, а к катодной группе моста 2 подключен катод диода 26. Коммутирующие конденсаторы 27-2 9 одюг5 748742ми обкладками подключены к входным торе 27 после перезаряда меньше капрявыводам моста 16 коммутирующих тирис- ,женпя до начала коммутации, при этом торов, а другими - к выходным выводам осуществляется доэаряд коммутирующего моста 2, Источник 30 подзаряда отрица- конденсатора по цепи 30-31-17-27-6 до тельным выводом подключен к отрицатель равенства напряжения на конденсаторе ному выводу регулятора 1, положительным 27 и источнике 30 подзаряда, выводом через резистор 31 подключен к В случае; когда И 1И , т.е. в анодной группе моста 16, а через допол- дросселе накоплена дополнительная энернительиый ИЭ 32-ккатоднойгруппевспомо- гия ь% = М - Юс, при достижении напрягательного моста 33 на диодах 34-3 Э,10 кения на коммутирующем конденсаторе Мост 33 своими входными выводами под- .27 в результате перезаряда напряжения ключен к входным выводам моста 16 ком- источйика подзаряда 30 осуществляется мутируюшнх тиристоров. Источник 40 под- ,отпирание диода 34, а ток, протекающий заряда своим положительным выводом под- через дроссель 23, начинает замыкаться ключен к положительному выводу регуля по цепи 23-17-34-32-30-13-10-28-23, тора 1, а отрицательным выводом через ари этом на ИЭ 32 происходит рассеива- ИЭ 41 подключен к катодной группе мос ние избытка энергии ЬЮь, запасенной в та 16 и через дополнительный ИЭ 42 к коммутирующем дросселе 23. Работа друанодной группе вспомогательного моста ,их фаз аналогична рассмотренной.33. Нагрузка 43 преобразователя частоты 20 Предложенный преобразователь частоты подключена к входным выводам моста 2 . по сравнению с известным позволяет сниосновных тиристоров. зить установленную мощность элементов,Устройство работает следующим обра- уменьшить габариты и повысить надежность зом, работы преобразователяВ какой-то момент. времени пропус Уменьшение массогабаритных показатекают ток нагрузки основные тиристоры лей достигается за счет соединения моста3,4 и 8 моста 2, ток от регулятора 1 коммутирующих тиристоров с мостом ос протекает через тиристоры 3,4 и 8 и фа- новных тиристоров через последовательно зы нагрузки 43 на другой полюс регу- включенные разделительные диоды и комлятора 1, Рассмотрим процесс коммута лутирующие дроссели, это позволяет источции тиристора 3 моста 2 и подзаряд юики подзаряда одним из выводов соедикоммутирующего конденсатора 27. нить с основным источником питания, аПеред коммутацией тиристора 3 мос- другими выводами через ограничивающие та 2 основных тиристоров: коммутирую" ИЭ соединить с анодно к н йсоединить с анодной и катодной групщий конденсатор 27 заряжен до напряже- З 5 пой моста коммутируюших истпой моста коммутируюших тиристоров. ния с полярностью, указанной на чертеже Такое подключение моста коммутирующих для выключения основного тиристора 3 тпристоров и источников подзаряда исклювключают коммутирующий тиристор 17 ичает возможность закорачивания источни- начинается процесс разряда конденсатора ков подзаряда через основной. источник, 27 по цепи 27-3-26-17-2 . При равен что позволяет исключить из схемы подстве тока разряда конденсатора 27 и то- зарядные тиристоры и развяэывающий ка нагрузки происходит запирание основ- трансформатор, а также снизить класс ного тиристора 3. Дальнейший разряд ком- коммутирующих тиристоров, мутирующего конденсатора 27 осущесг-Повышение надежности достигается за вляется по цепи 27-10-25-23-17-27 В 45 ет введения вспомогательного моста процессе коммутации через дроссель 23 диодов н подключения их к точкам соеди-, протекает ток разряда конденсатора Эсицен, коммутирующих конденсаторов к ток нагрузки 3 при этом в дросселе мостам коммутирующих тиристоров, а так 32 Ь 32 Ь жв под учения анодной группы до" ни запасается энергия у - + . тельных диодов через сопротивление кс н 50Ь2 2 минусу одного источника подзаряда, аВ случае, когда И%, катодной группы через сопротивление - где Ф - энергия, запасенная в коммути- к плюсу другого источника питания. Тарующем дросселе от протекания тока наг- кое подсоединение моста дополнительных рузки и тока разряда конденсатора 2755диодов позволяет стабилизировать уровень % - - энергия конденсатора 27 до на- напряжения на коммутирующих конденса 1 апа процесса коммутации тока нагрузки; торах, что дает возможность снизить напряжение на коммутируюшем конденса- класс коммутирующих тиристорови, та748742ким образом, повысить надежность устг ройства, Уменьшение массогабаритныки показателей на единицу мощности преоб- и разователя частоты позволяет снизить в,д народном хозяйстве расход черных и цветных металлов, так, например, на транстформатор подэаряда, мощность которого о составляет 5-7% мощности преобразова- л теля,частоты, необходимо 16 20 кг ста- и "-лй; в свою очередь снижение класса ти рристоров уменьшает стоимость преобранзователя частоты на 50-100 руб.вПовйшение надежности позволяет приииспользовании преобразователей частоты н в народном хозяйстве снизить простои 15 м электрооборудования потребителей,ж 783 Попписно Заказ 4381 Л 9 П Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Фи ф о р м у ла и з о б р е т е н и я Преобразователь частоты, содержащийрегулятор напряжения, выходными выводами постоянного тока подключенный квыводам постоянного тока моста жыовныхтиристоровинвертора, -зашуФгйФовыньх диодами моста обратного тока, мост 25коммутирующих тиристоров, выводы постояйкого тока которого подключены к одноименным по полярности выводам постоянно"м-токаМоста основных тиристоров через цепочкй иэ последовательно соединенных коммутирующего дросселя и разделительного диода; коммутирующие конденсаторы,включенные между выводами переменно 8о тока моста коммутирующих тиристоровмоста основных тиристоров, источникодэаряда, а также два основных импеансных элемента; одними своими конца-.ми подключенные к выводам постоянногоОка моста коммутирующих тиристоровут л и ч а ю щ и й с я тем что, с це-.ью уменьшения установленной мощностиповышения надежност он снабжен втс- ым источником подзаряда, двумя допопительными импедансными элементами исйомогателькым вентильным мостомричем выводы переменного тока последего соединены с аналогичными выводамиоста коммутирующих тиристоров, выводыго постоянноготока подключены черезпоследовательно соединенные дополнительные имкедансные элементы и источникиподзаряда к разноименным по полярностивыводам постоянного тока моста основныхтиристоров, а другие концы основных импедансных элементов подсоединены к соответствующим точкам соединения дополнительных импедансных элементов и источников подзаряда,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРВ 192915, кл, Н 02 М 7/48, 1967.2, Авторское свидетельство СССРЫ 271838, кл. Н 02, М 7/52,3. Авторское свидетельство СССРМ 570167, кл. Н 02 М 7/515, 1975,