Преобразователь частоты

(61) Дополнительное к авт. свид-ву - (22) Заявлено 30,06.80 (2) 2949755/24 1) М.Кл,Н 02 М 7/515 явки-присоединение 23) Приоритет ударственный кюмнте 53) УДК 621.314публикован ата опубли по делам изобретен и открытий. Д. Поляков и А. Г. Булато ренко Изобретение относится к силовой преобразовательной технике, может использоваться для питания активно-индуктивной нагрузки и нагрузки, включающей индуктивность, активное сопротивление и ЭДС и кроме того, может найти применение в электротехнологии, электроприводе и других областях.Известны преобразователи частоты, прин. цип действия которых основан на дозированной передаче энергии от источника питания в нагрузку через конденсатор, включенный в диагональ переменного тока однофазного тиристорного моста. Смена полярности тока в таких преобразователях обеспечивается при помощи отдельного реверсора, выполненного на тиристорах, Переход к режиму рекуперации энергии осуществляется при помощи дополнительного тиристорного узла коммутации либо тиристорного моста, подключенного на входе преобразователя 1 и 2 .Недостатками указанных преобразователей является их низкий КПД, что объясняется значительным количеством силовых вентилей, включенных последовательно по цепи тока нагрузки, а также ограниченный САН ИЕ 23.02.82. Бюллетень7вания описания 05.03.82 диапазон регулирования тока (напряжения) что вызвано сильной зависимостью частоты модуляции преобразователя от тока нагруз.ки.Наиболее близким к изобретению является преобразователь частоты, содержащий первый однофазный тиристорный мост с конденсатором в диагонали переменного тока, подсоединенный между положительным входным выводом и первым выходным выводом, 10 второй однофазный тиристорный мост с конденсатором в диагонали переменного тока, подсоединенный между первым выходным выводом и отрицательным входом выводом, первую пару тиристоров, каждый из которых соединяет соответствующую обкладку конденсатора первого упомянутого тиристорного моста с вторым выходным выводом, вторую пару тиристоров, каждый из которых соединяет второй выходной вывод с соответствующей обкладкой конденсатора 20 второго упомянутого тиристорного моста,третью пару тиристоров, соединяющих выходные выводы с отрицательным входным выводом, и четыре обратных вентиля, соединяющих выходные выводы с входными 35 О 55 Недостатками известного преобразователя являются его высокая стоимость, что объясняется наличием значительного количества тиристоров, а также ограниченный диапазон регулирования выходного тока.Цель изобретения - уменьшение стоимости и расширение диапазона регулирования преобразователя.Поставленная цель достигается тем, что известный преобразователь частоты содержащий тиристорный мост с конденсатором в диагонали переменного тока, диагональ постоянного тока которого подключена к входным выводам через первый тиристор в непроводящем направлении, причем обкладки конденсатора через первую пару тиристоров в проводящем направлении и последовательно соединенный с ними второй тиристор в непроводящем направлении соединены с отрицательным входным выводом, а выходные выводы преобразователя соединены с положительным входным выводом через пару в проводящем направлении и с отрицательным входным выводом через вторую пару тиристоров, снабжен двумя цепочками из последовательно соединенных дополнительных тиристоров и дросселей включенными встречно-параллельно между выходными выводами преобразователя, причем точка соединения дросселей и дополнительных тиристоров цепочек подключены соответственно к точке объединения катода первого тиристора с катодами тиристорного моста и к точке объединения катодов первой пары тиристоров и катода второго тиристора.На фиг. 1 приведена принципиальная схема преобразователя; на фиг.б - то же, дополнительные дроссели отсутствуют; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя,.Преобразователь частоты содержит мост на тиристорах 1 - 4 с конденсатором 5 в диагонали переменного тока, подключенный между положительным входным выводом и первым выходным выводом, тиристоры 6 и 7, соединяющие конденсатор 5 с вторым выходным выводом тиристоры 8 и 9, соединяющие выходные выводы с отрицательным входным выводом, обратные вентили 10 и 11, диоды2 и 13, подключенные между выходными выводами и положительным входным выводом, тиристор 14, соединяющий второй выходной вывод с общими катодами тиристоров 2 и 4, тиристор 15, включенный между первым выходным выводом и катодами тиристоров 6 и 7, нагрузку 16, дроссель 17, подключенный между первым выходным выводом и катодом тиристора 10, дроссель 18, подсоединенный между вторым выходным выводом и катодом тиристора 11,Преобразователь работает по принципу оДнопозиционного слежения за задающим сигналом 5, Допустим к моменту 1, конденсатор заряжен до напряжения источника питания с полярностью, указанной на фиг. 1,5 1 о 15 2 о 25 зо 35 4 о а. В момент 1, включаются тиристоры 1, 2 и 9, При этом конденсатор 5 начинает перезаряжаться током нагрузки 1 и током, протекающим через диод 12 1 В момент 1 ток дросселя 17становится равным току нагрузки 1 и конденсатор 5 продолжает перезаряжаться по контуру: плюс источника питания в 1 в 5 в 2 в 17 в минус источника питания, В момент 1 напряжение на конденсаторе 5 достигает величины напряжения источника питания, перезаряд конденсатора заканчивается, открывается тиристор 14 и ток нагрузки, замыкаясь через него, начинает уменьшаться. В момент 1 ток нагрузки 1 сравнивается по величине с задающим сигналоми включаются тиристоры 3, 4 и 9. Тиристор 4 попадает под обратное напряжение и запирается. Конденсатор 5 вновь начинается перезаряжаться суммарным током нагрузки и диода 12 и процесс повторяется. Так формируется нарастающая часть синусоиды токонагрузки.Процессы, протекающие на .спадающем участке синусоиды, характеризуются рекуперацией энергии, йакопленной в нагрузке. Переход к режиму рекуперации начинается с момента, когда производная задающего си гнала становится отри цательной 5О.д В момент 1 включается очередная пара тиристоров (1 и 2 либо 3 и 4). Тиристор 14 попадает под обратное напряжение и запирается. Ток нагрузки замыкается через включившиеся тиристоры и диод 13. Кроме того происходит перезаряд конденсатора 5 помимо тока нагрузки током, протекающим через диод 12, поэтому выходное напряжение на этом этапе равно нулю. В тот момент когда напряжение на конденсаторе 5 становится равным по величине напряжению питания, открывается тиристор 10 и ток нагрузки начинает протекать по контуру: минус источника питания в 10 в 17 в 16 плюс источника питания, Происходит возврат энергии, накопленной в нагрузке, в источник питания. В этом режиме преобразователь работает вплоть до того момента, когда ток нагрузки становится равным нулю.Формирование отрицательной полуволны синусоиды начинается с момента 1+ Интервал времени, 1 - 1, представляется для восстановления управляющих свойств тиристоров, проводящих последними при формировании положительной полуволны тока,Отрицательная полуволна формируется следующим образом. На нарастающей части синусоиды перезаряд конденсатора 5 осуществляется путем поочередного включения тиристоров 1, 7, 8 и 3, 6, 7, свободное снабжение тока происходит при отпирании тиристора 15. При формировании с падающего участка перезаряд конденсатора обеспечивается путем поочередного включения тиристоров 1, 7 и 3, 6. Протекание тока навстречу источнику питания осуществляется через вентили 11 и 12.Анализ работы преобразователя (фиг. 1 а) показывает, что наличие дополнительного контура перезаряда повышает частоту модуляции преобразователя в режиме малых токов. При этом в отличие от известного преобразователя выходное напряжение всегда ограничено на уровне напряжения питания. Увеличение частоты модуляции преобразователя, а также ограничение выходного напряжения на уровне напряжения питания приводит к улучшению формы кривой выходного тока во всех режимах, в том числе и в режиме малой нагрузки, что расширяет диапазон регулирования преобразователя. 15Преобразователь (фиг. 1, а) в отличие от известного содержит меньшее количество тиристоров, что по предварительным расчетам примерно в 1,5 раза уменьшает его стоимость.При ограниченном диапазоне изменения токов нагрузки может применяться преобразователь (фиг. 1, б), в котором отсутствуют дополнительные дроссели.25Формула изобретенияПреобразователь частоты, содержащий тиристорный мост с конденсатором в диагонали переменного тока, диагональ постоянного тока которого подключена к входным ЗО выводам через первый тиристор в непроводящем направлении, причем обкладки конденсатора через первую пару тиристоров впроводящем направлении и последовательносоединенный с ними второй тиристор в непроводящем направлении соединены с отрицательным входным выводом, а выходные выводы преобразователя соединены с положительным входным выводом через парувентилей в проводящем направлении с отрицательным входным выводом через вторую пару тиристоров, отличающийся тем,что, с целью расширения функциональныхсвойств, путем расширения диапазона регулирования преобразователя и уменьшенияего стоимости, он снабжен двумя цепочкамииз последовательно соединенных дополнительных тиристоров и дросселей, включенными встречно-параллельно между выходными выводами преобразователя, причемточки соединения дросселей и дополнительных тиристоров цепочек подключены соответственно к точке объединения катода первого тиристора с, катодами тиристорногомоста и к точке объединения катодов первойпары тиристоров и катода второго тиристора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР474088, кл. Н 02 М 7/515, 1975.2. Авторское свидетельство СССР600678 кл. Н 02 М 7/757, 198.3, Авторское свидетельство СССР по заявке2758821/24 - 07, кл. Н 02 М 7/515,1976,Составитель Г. МТехред А. БойкасТираж 719И Государственного коделам изобретений иМосква, Ж - 35, РаушскП Патент, г. Ужгород,ыцыкКорректор УПодписноеитета СССРоткрытийя наб., д. 4/5ул, Проектная,ономаренко