Преобразователь частоты

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 1 951599(23) Приоритет -Н 02 М 5/458 Гфсудлрстеелеый кемлтет СССР Опубликовано 15.08,82. Бюллетень30Дата опубликования описания 25.08.82лф аллам лзебретеллй и етерытлй(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕ,ЛЬ ЧАСТОТЫ 1Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к тиристорным преобразователям частоты с зашитой от сверхтоков.Известны преобразователи частоты со звеном постоянного тока, в которых зашита от сверхтоков осуществляется с помощью устройств принудительного гашения тиристоров управляемого выпрямителя либо посредством ключа постоянного тока на выходе выпрямителя.Известен преобразователь частоты, содержаший выпрямитель на управляемых вентилях, автономный инвертор с индуктивным фильтром на входе, диод, подключенный параллельно входным зажимам инвертора, и две гасяшие цепи, каждая из которых содержит конденсатор с цепью подзаряда, дроссель, тиристор и три разделительных диода 1,Однако данный преобразователь сложен и не обладает достаточной надежностью вследствие использования управляемого выпрямителя и двух отдельных устройств принудительного гашения анодной и катодной групп вентилей. 2Известен также преобразователь частоты, содержаший выпрямитель, автономный инвертор с индуктивным фильтром на входе и гасящую цепь, состоящую из конденсатора с цепью подзаряда, дросселя и тирис тора, соединенных последовательно, а такжепроходной тиристор в цепи постоянного тока, причем гасящая цепь подключена параллельно проходному тмристору 2.При питании от сети с.заземленной нейт.ралью данная схема в случае короткого замыкания на землю не обеспечивает защиту сети и собственных элементов от сверхтоков.Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является пре образователь частоты, содержащий выпрямитель, к выводам постоянного тока которого подключен узел ограничения сетевых перенапряжений, автономный инвертор с индуктивным фильтром на входе, диод, подключенный параллельно входным выводам инвертора, узел гашения, состоящий из конденсатора с цепью подзаряда, дросселя и тиристора, соединенных последовательно, а также проходной тиристор в цепи постоянного тока 3.953При аварийном отключении инвертора от выпрямителя в данной схеме происходит запирание проходного тиристора с помощью узла гашения. Однако при питании преобразователя от сети с заземленной нейтралью короткое замыкание на земле одной из шин выпрямителя приводит к неограниченному нарастанию тока, протекающего через вентильную группу выпрямителя, соединенную с шиной, в которой отсутствует проходной тиристор, на земле непосредственно через упомянутую шину либо через вентили инвертора. Это снижает надежность преобразователя частоты. Цельк) изобретения является повышение надежности при питании от сети с заземленной нейтралью.Поставленная цель достигается тем, что преобразователь частоты, содержащий выпрямитель, узел ограничения перенапряжений, выполненный в виде последовательно соединенных диода и конденсатора, включенный на выходе выпрямителя, проходной тиристор, включенный последовательно в цепь одного из полюсов постоянного тока выпрямителя, узел гашения, выполнен- ный в виде последовательно соединенных гасящих конденсатора с блоком подзаряда, дросселя и тиристора, автономный инвертор со входным индуктивным фильтром, зашунтированный на входе обратным диодом, и датчик аварийного сигнала, выход которого связан с управляющим переходом гасящего тир истора, снабжен дополнительным проходным тиристором, включенным последовательно в цепь другого полюса постоянного тока выпрямителя, каждый проходной тиристор зашунтирован введенным дополнительным обратным диодом, а узел гашения подключен к входу инвертора.В узле гашения могут быть использованы два гасящих тиристора, между которыми последовательно включен гасящий конденсатор, при этом блок подзаряда выполняется в виде диодно-конденсаторного выпрямителя-умножителя напряжения.Узел гашения может быть также выполнен в виде резисторно-конденсаторного моста с гасящими тиристором и дросселем в диа гонали. Подзаряд гасящего конденсатора можно производить через дополнительный резистор от конденсатора угла ограничения перенапряжении.На фиг. 1 и фиг, 2 показаны варианты принципиальной схемы преобразователя частоты.Преобразователь частоты (фиг. 1) содержит выпрямитель на диодах 1 - 6, к выводам постоянного тока выпрямителя подключен узел ограничения сетевых перенапряжений, состоящий из диода 7, конденсатора 8 и резистора 9, Автономный инвертор 10 имеет индуктивный фильтр 11, 12 на входе и диод 13, подключенный параллель 1599 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 но входу инвертора. На входе инвертора включен также узел гашения, состоящий из конденсатора 14 с блоком подзаряда 15, дросселя 6 и тиристора 7. Инвертор связан с выпрямителем через проходные тиристоры 18 и 19, зашунтированные обратными диодами 20 и 21. Датчик аварийного сигнала 22 включен также на входе инвертора. Выход его через формирователь аварийных импульсов 23 связан с управляющим переходом тиристора 17.На фиг. 2 приведен другой вариант схемы преобразователя, не требующий отдельного источника подзаряда конденсатора узел гашения, Узел гашения выполнен в виде моста, два противоположных плеча которого образованы конденсаторами 14, 24, два других - резисторами 25 и 26, в диагональ включены дроссель 16 и тиристор 17, и параллельно проходным тиристорам 18 и 19 подключены резисторы 27 и 28, В схему может быть дополнительно введен резистор 29, связывающий между собой конденсаторы 8 и 24.При нормальной работе преобразователя (фиг. 1) проходные тиристоры 18, 19 включены и проводят ток, потребляемый инвертором 10, а конденсатор 14 с помощью блока подзаряда 15 заряжен до напряжения, превышающего напряжение выпрямителя, В частности, при использовании в цепи подзаряда 15 диодно-конденсаторного удвоителя напряжения напряжение на конденсаторе 14 вдвое больше выпрямленного напряжения,В случае возникновения аварийной ситуации (например, короткого замыкания шины выпрямителя на землю) на тиристор 17 с формирователя 23 поступает отпирающий испульс. Тиристор 17 включается и через него протекает синусоидальная полуволна тока перезаряда конденсатора 14, которая ,протекает сначала по контуру дроссель 16 - тиристор 18 - диод 7 - конденсатор 8 и тиристор 19 - тиристор 17, а после спадания тока в тиристорах 18 и 19 до нуля - по контуру дроссель 16 - диод 20 - диод 7 - конденсатор 8 - доод 2 - тиристор 17. Амплитудатока перезаряда пропорциональна разности напряжений на конденсаторах 14 и 8 и обратно пропорциональна волновому сопротивлению контура перезаряда. Эти параметры выбираются таким образом, чтобы амплитуда тока в гасящей цепи была заведомо больше максимального тока в шинах выпрямителя. В течение времени протекания тока по диодам 20 и 21 происходит восстановление запирающей способности проходных тиристоров. После выключения диодов 20 и 21 выпрямитель отключается от инвертора. При этом происходит разряд конденсатора 14 током, проходящим через индуктивный фильтр инвертора 11 и 12. После уменьшения напряжения на конденсаторе 14 до нуля этот ток продолжает протекать через диод 13, медленно уменьшаясь, что предотвращает возникновение перенапряженийна дросселях 11 и 12,Таким образом, данная схема позволяетс помощью одного узла гашения одновременно отключить от инвертора оба зажима выпрямителя, что исключает развитие сверхтоков при коротком замыкании на землю.Преобразователь, схема которого изображена на фиг. 2 - работает аналогичнои отличается выполнением узла гашения.В нем предварительный подзаряд конденсаторов осуществляется через резисторы 25 -28, При включении тиристора 17 конденсаторы 14 и 24, каждый из которых заряжендо напряжения выпрямителя, оказываютсявключенными последовательно в контургашения проХодных тиристоров, причемнапряжения на конденсаторах суммируются.Преобразователь не требует высоковольтного источника подзаряда и поэтому болеепрост и надежен. Введение резистора 29 позволяет уравнять напряжения на конденсаторах 8 и 24 и избежать уменьшения временивосстановления проходных тиристоров, которое наблюдается при повышении напряжения на конденсаторе 8 вследствие заряда егонапряжением пульсаций, возникающих приработе инвертора.В установках индукционного нагрева повышенной частоты применение такого преобразователя позволяет повысить надежность работы, так как большинство отказоввызывается коротким замыканием индуктора на заземленные металлические части кон-.струкций. Кроме того, преобразоваль имеетповышенную надежность аварийного отключения при срыве инвертирования, так какв нем используются два последовательныхключа в цепи постоянного тока, а напряже- з 5ния, прикладываемые к каждому из них,вдвое ниже, чем в известном преобразователе.40Формула изобретения1. Преобразователь частоты, содержащий выпрямитель, узел ограничения перенапряжений, выполненный в виде последовательно соединенных диода и конденсатора, 45 включенный на выходе выпрямителя, проходной тиристор, включенный последовательно в цепь одного из полюсов постоянного тока выпрямителя, узел гашения, выполненный в виде тгоследоватеггьно соединенных гасяц,их конденсатора с блоком подзаряда, дросселя и тиристора, автономный инвертор с входным индуктивным фильтром, зашунтированный на входе обратным диодом, и датчик аварийного сигнала, выход которого связан с управляющим переходом гасящего тирнстора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности при питании от сети с заземленной нейтралью, он снабжен дополнительным проходным тиристором, включенным последовательно в цепь другого полюса постоянного тока выпрямителя, каждый проходной тиристор зашунтирован введенным дополнительным обратным диодом, а узел гашения подключен к входу инвертора.2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что в узел гашения введен дополнительный гасящий тиристор, включенный последовательно с гасящим конденсатором, причем гасящий конденсатор включен между двумя Гасящими тиристорами, а блок подразряда выполнен в виде диодно-конденсаторного выпрямителя-умножителя напряжения, вход которого соединен с входом выпрямителя.3. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что в узел гашения введены дополнительный конденсатор и два резистора, конденсаторы и дроссели узла гашения образуют мост, в два противолежащих плеча которого включены резисторы, в два других плеча - конденсаторы, а в диагональ гасящие тиристор и дроссель, причем проходные тиристоры зашунтированы дополнительно введенными резисторами.4. Преобразователь по п. 3, отличающийся тем, что в него введен дополнительный резистор, включенный между общей точгой диода и конденсатора узла ограничения перенапряжений и общей точкой резистора, тиристора и конденсатора узла гашения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Тиристорные преобразователи частоты для индукционного нагрева металлов, Труды УАИ. Вып, 39, Уфа, 1972, с. 108 - 116.. 2. Тиристорные преобразователи частоты для индукционного нагрева металлов, Труды УАИ. Вып. ХХ 11, Уфа, 1971, с. 65 - 81.3. Тиристорные преобразователи частоты для индукционного нагрева металлов. - Межвузовский научный сборник. Уфа, 1979,9, с. 63 - 68.951599Фиг. 1Составитель А. Сытин Редактор А. Долинич Техред А. Бойкас Корректор В. Бутяга Заказ 5715/70 Тираж 721 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам Изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д, 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4