Преобразователь частоты

(51)4 Н 02 М 7/515 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Саратовский ордена ТрудовогоКрасного Знамени политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССРУ 183269, кл; Н 02 М 7/48, 1966,Авторское свидетельство СССРУ 866671, кл. Н 02 М 7/515, 1981.(57) Изобретение относится к силовойпреобразовательной технике и можетбыть использовано для источниковэлектропитания на повышенных частотах. Целью изобретения является улучшение энергетических характеристикпреобразователя частоты, Устройстводля управления преобразователем частоты позволяет производить перестройку структуры силовой части в зависимости от величины нагрузки. Силоваячасть включает ведущую и ведомуюсекции. Если нагрузка преобразовате1275711 ля не меньше половины номинальной,то обе секции включаются в параллельную работу. В этом случае ониосуществляют преобразование постоянных напряжений, подаваемых с выходов регуляторов 7 и 8 через ЬС-Фильтры 5 и 6 на входы трехфазных тиристорных мостов 1 и 2, в трехфазноепеременное напряжение, При нагрузкепреобразователя, меньшей половиныноминальной, регулятор 3 второй секИзобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано для создания источников электропитания на повышенных частотах.Целью изобретения является улучшение энергетических характеристик преобразователя частоты.На чертеже показана схема преобразователя частоты с устройством управления. Объект управления содержит трехФазные тиристорные мосты 1 и 2,.выводы постоянного тока которых через сглаживающие дроссели 3 и 4 и ЬСФильтры 5 и 6 подключены к выходам регуляторов 7 и 8, а выводы переменного тока соединены между собой через конденсаторы 9 и через дроссели 10 и 11 - с выводами переменного тока мостов 12 и 13 обратных диодов. Устройство для управления преобразователем частоты содержит задающий генератор 14, выход которого соединен с управляющим входом моста 1 и через.фаэосдвигающий узел 15 - с управляюцим входом моста 2, датчики 16 и 17 тока в цепях питания мостов 1 и 2, узлы 18 - 20 сравнения сигнапов, усилители 21 и 22, блоки 23 и 24 управления регуляторами, сумматоры 25 " 27, источник 28 опорного нап. ряжения, датчик 29 выходного напряжения, трансформаторы тока 30, выпрямитель 31, фильтр 32, делитель 33, пороговый элемент 34 и коммутаторы 35 - 37, В цепь питания моста 2..включен в прямом направлении диод 38. ции запирается, а трехфазный тиристорный мост 2 с диодным мостом 13 идросселем 11 переводится в режимкомпенсации избыточной реактивноймощности конденсаторов 9. Введениев устройство узлов для измерения тока компенсирующих дросселей позволяет производить перестройку структуры преобразователя в зависимости отвеличины нагрузки, 1 ил. Один из возможных вариантов реализации регуляторов 7 и 8 - управляемые выпрямители, выполненные посимметричной или несимметричной схе"мам, В этом случае блоки 23 и 24управления могут быть построены поизвестным схемам импульсно-фазовогоуправления, Питание выпрямителейв регуляторах 7 и 8 может осущест О вляться, например, через согласующийтрансформатор с двумя вторичными обмотками. Другой возможный вариантреализации регуляторов 7 и 8 - импульсные преобразователи постоянно го напряжения. Устройство для управления преобразователем частоты позволяет производить перестройку структуры его силовой части в зависимости от величины нагрузки. Силовая часть преобразователя включает в себя две секции, каждая из которых содержит регулятор постоянного напряжения,сгла 25 живающий Фильтр и инвертор тока свентильно-реакторными цепями компенсации реактивной мощности. Верхняя по схеме секция является ведущей, нижняя - ведомой, Если нагрузка преЗ 0 образователя, оцениваемая по величине токов в цепях питания мостов, не меньше половины номинальной, то обе секции включаются на параллельную работу. В этом случае они осуществляют преобразование. постОянных напряжений, подаваемых с выходов регуляторов 7 и 8 через фильтры 5 и 6 на входы мостов 1 и 2, в трехфазное переменное напряжение. Принагрузке преобразователя, меньшейполовины номинальной, регулятор 8второй секции запирается, а тиристорный мост 2 с диодным мостом 13 идросселями 11 переводится в режим 5компенсации избыточной реактивноймощности коммутирующих конденсаторов 9,В любом случае практической реализации регуляторов 7 и 8 выходноенапряжение Б,1 (1 = 1,2) соответствующего регулятора является монотонно возрастающей функцией параметрана управляющем входе блока управления, причем Б= 0 при Р= О.Управляющие воздействия, цформируются сумматорами 25 и 26.Приэтом, если сумма токов 1 , 1 1,потребляемых мостами 1 и 2 больше,чем номинальное значение тока 1а ноМкаждого из мостов, тоф ос выл Кп 14 1 д где Б, - напряжение опорного источника 28;К, - коэффициент передачи датчика 29 выходного напряжения;К - коэффициент передачи канала, включающего датчик тока 16 (1) и усилитель21 (22);11, 1 - средние значения токов,1потребляемых соответственно мостами 1 и 2.Если нагрузка преобразователя такова, что 1 д, + 11(1,1, тоРК Пьр,= О. Последнее условие достигается отключением управляющего входа блока 24 от выхода коммутатора 37 с последующим его закорачиванием. В силу указанного принципа построения регу ляторов 7 и 8 напряжение Ц становится равным нулю.Включение преобразователя частоты для централизованного электроснабжения осуществляется, как правило, 50 на холостом ходу и уже в дальнейшем производится подключение потребителей. Поэтому в начальный момент работы преобразователя коммутаторы 35 - 37 находятся в положении, ука занном на схеме, т.е. коммутатор 35 соединяет выход делителя 33 с инверсным входом узла 20 сравнения, 40 коммутаторы 36 и 37 закорачивают входы соответственно усилителей 21 и 22 и блока 24 управления, В результате на управляющий вход фазосдвигающего узла 15 поступает разность выходных напряжений датчика 29 и делителя 33. Выходное напряжение датчика 29 пропорционально выходному напряжению преобразователя частоты, а напряжение, снимаемое с делителя 33, пропорционально амплитуде токов в цепях компенсации реактивной мощности, верхней по схеме секции.Под действием указанной разности сигналов фазосдвигающий узел 15 сдвигает последовательность управляющих импульсов, подаваемую на тиристоры моста 2, в сторону опережения на такой угол, чтобы амплитуда токов в дросселях 10 при изменении нагрузки оставалась постоянной. Цепь постоянного тока моста 2 отсекается от фильтра 6 с помощью диода 38, поэтому при подаче импульсов управления на тиристоры моста 2 образуются каналы для протекания только тока компенсации через соответствующие дроссели 11.Если величина загрузки преобразователя достигает половины номинальной, срабатывает пороговый элемент 34, который управляет коммутаторами 35 - 37. Коммутатор 35 замыкает вход узла 20 сравнения, коммутатор 36 подключает входы усилителей 21 и 22 к выходу узла 18 сравнения, а коммутатор 37 соединяет вход блока 24 управ. пения с выходом сумматора 26. После срабатывания коммутатора 35 датчик тока дросселей 10 отключается от узла 20 сравнения, в результате чего на управляющий вход фаэосдвигающего узла 15 поступает только сигнал с датчика 29 напряжения. Под действием этого сигнала угол сдвига между последовательностями управляющих импульсов мостов 1 и 2 уменьшается до нуля. Одновременно с этим при замыкании коммутаторов 36 и 37 включается регулятор 8 и система балансировки токов, потребляемых мостами 1 и 2, Сигнал пропорциональной разности токов 1 11 и 1 суммируется с сигналом контура регулирования в блоке 26 и вычитается из него в блоке 25. В результате этого выходные напряжения регуляторов 7 и 8, как записано выше, определяются как величиной опорногонагряжения источника 28, так и разбалансом токов 1, 1,1. Если наприи 1%мер, в процессе работы преобразователя ток 1,1 стал больше, чем 11то напряжение Ц подаваемое с выхода регулятора 7, уменьшается, а напряжение И- увеличивается. Вчрезультате разность токов 11, 1,1 стремится к нулю.При параллельной работе преобразовательных секций компенсация:избыточной реактивной мощности коммутирующих конденсаторов 9 осуществляется в основном мостом 12 с дросселями 10. Индуктивность последних выбирается много меньшей, чем индуктивность дросселей 11. При снижении нагрузки в поддержании баланса реактивной мощности участвуют уже две системы. Первая система является быстродействующей, причем ее действие имеет ярко выраженный импульсный характер, Вторая система, управляющее воздействие которой формируется рядом узлов, обеспечивает компе:нсацию медленных изменений параметров нагрузки, однако имеет преимущества в смысле использования силовых элементов по току. Сочетание двух систем позволяет рационально решить вопросы быстродействия и минимизации установленной мощности. 1 О 20 30 Формула изобретения Преобразователь частоты, содержащий объединенные по выходу трехфазные тиристорные мосты, выводы постоянного тока каждого из которых через сглаживающий дроссель и 1.С- фильтр подключены к выходу соответствующего регулятора постоянного напряжения, а выводы переменного тока соединены через конденсаторы между 11 ерестройка структуры силовой части преобразователя частоты в зависимости от величины нагрузки позволяет совместить функции преобразования постоянного напряжения в переменное и компенсации реактивной мощности в одних и тех же компонентах схемы.40 При этом угол проводимости тиристоров второго моста при работе в режиме компенсации может быть приближен к 180 эл.град. соответствующим выбо 45 ром параметров компенсйрующих дросселей 11. собой и через дроссели - с выводамипеременного тока соответствующего моста обратных диодов, выводы постоянного тока которого подключены к выводам постоянного тока данного тиристорного моста, задающий генератор, выход которого соединен с управ. ляющим входом первого тиристорного моста и через Фаэосдвигающий узел с управляющим входом второго тиристорного моста, датчики тока в цепях питания тиристорных мостов, два узла сравнения сигналов, два усилителя, блоки управления регуляторами, два сумматора, источник опорного напряжения и датчик выходного напряжения, причем входы первого узла сравнения соединены с выходами датчиков тока, один вход второго узла сравнения подключен к выходу источника опорного напряжения, другой - к выходу датчика напряжения, выходвторого узла сравнения соединен с одними из входов сумматоров, другие входы которых подключены к выходам усилителей, при этом выход первого сумматора сОединен с входом соответствующего блока управления, о т л и,ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения энергетических характеристик преобразователя частоты, он снабжен диодом, трансформаторами тока, первичные обмотки которых соединены последовательно с дросселем первого моста, выпрямителем с фильтром и делителем, третьим узлом сравнения, третьим сумматором, пороговым элементом и тремя коммутаторами, фазосдвигающий узел снабжен управляющим входом, причем диод включен в прямом направлении в цепь питания второго тиристорного моста, вторичные обмотки трансформаторов тока подключены к входу выпрямителя, выход которого через последовательно соединенные Фильтр, делитель и первый коммутатор подключен к одному из входов третьего узла сравнения, другой вход которого соединен с выходом датчика напряжения, а выход подключен к управляющему входу фазосдвигающего узла, второй коммутатор включен между выходом первого узла сравнения и входами усилителей, третий коммутатор - между выходом второго сумматора и входом соответствующего блока управления, при этом параллельно входам первого узла сравнения1275711 мент соединен с управляющими входамикоммутаторов. Составитель,В.БунаковТехред А.Кравчук Редактор Г.Гербер Заказ 6578/54 Тираж б 31ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Б Раушская наб., д.4/5 Производственно-полигра 4 ическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4 подключены входы третьего сумматора, выход которого череэ пороговый элеКорректор В,СиницкаяПодписное