Трехфазный преобразователь частоты

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Ю 4 Н 02 М 5/27 Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ А ГОСУДАРСТВЕКНЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(7 1). Московский энергетический институт(56) Авторское свидетельство СССР У 736296, кл. Н 02 М 5/27, 1977.Авторское свидетельство СССР В 817919, кл. Н 02 М 5/27, 1977,Авторское свидетельство СССР У 771821, кл. Н 02 М 5/27, 1978.Жемеров Г.Г.Тиристорные преобразователи частоты с непосредственной связью. - М.: Энергия, 1977, с. 16 (рис, 1-9), с. 230 (рис. 11-13). (54) ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ(57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания,ЯО 1319193 А 1 и электропривода. Целью изобретения является упрощение путем уменьшения числа фазных обмоток входного источника питания и улучшение качества входных и выходных токов эа счет уменьшения их коэффициента гармоник. Устройство содержит три трехфазных моста 1-3 на ключах 4-21 переменного тока и три гальванически разделенные фазные обмотки 22-24, выполненные с промежуточными отводами, делящими обмотку на равные части. За период модуляции выходное напряжение формируется из двенадцати векторов, что соответствует числу эквивалентных фаз. Учитывая, что значение одной половины- векторов .несколько отличается от другой половины векторов, коэффициент гармоник выходного напряжения равен 0,17. При этом трансформатор выполнен с одним комплектом вторичных обмоток,- 4 ил.ФенамИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано всистемах электропитания и электропривода для преобразования частоты переменного напряжения,.Цель изобретения - упрощение путемсокращения числа фазных обмоток входного источника питания и улучшениекачества входного и выходного токовза счет уменьшения величины их коэфФициента гармоник.На фиг.1 показана структурная схема силовой части предлагаемого преобразователя; на фиг,2 - структурнаясхема системы управления; на Фиг.З -временные диаграммы, поясняющие формирование сигналов управления и выходного напряжения; на Фиг.4 - логический узел.ТрехФазный преобразователь частоты содержит три трехфазных моста 1-3,выполненных на управляемых ключах4-21 переменного тока, и три гальванически разделенных Фазные обмотки22-24 генератора (или вторичных обмоток трансформатора). Обмотки 22-24(Фиг.1) являются вторичными обмоткамитрансформатора, Одни одноименные пополярности выходные выводы 25-27 мостов 1-3 объединены в нулевую точку"01", а другие выводы 28-30 образуютвыходные выводы устройства (А ВС ) для подключения нагрузки. К первым входным выводам 31-33 мостов 1-3подключены одни одноименные по полярности концы соответствующих обмоток 22-24, к вторым входам 34-36 мостов 1-3 - промежуточные отводы соответствующих обмоток 22-24, делящиеих на равные по числу витков части,а к третьим входам 37-39 указанныхмостов - вторые. концы соответствующих обмоток 22-24,Система 40 управления (фиг.2) содержит задатчик 41 частоты, к выходукоторого подключен вход триггера 42,инверсным выходом связаннога с входомтрехканального распределителя 43 импульсов и с соответствующим входамкаждого из трех идентичных каналов44-46 трехканального логического узла 47. К остальным входам каждого канала логического узла 47 подключенывыходы каналов распределителя 43 импульсов и прямой выход триггера 42.Связи между входами каждого из каналов 44-46 логического узла 47 и выходами триггера 42 и распределителя 43"Ь 2 %ш 3 1 Фч=: У - для канала 46 и импульсов определяются в соответствиисо следующими равенствами;Х:= а, Х 2 = а, Х 3 Ь, Х = Ь, Х= с,Хс, Х= Р, Х = Р - для канала 44,Х,=с,Х 2=сХэ=а, Х=а,Х=Ь, Х=Ъ, Х=Р, Х =Р - дляканала 45,Х= Ь, Х 2 - Ь, Хэ - с,Х = а, Х = а, Х= Р, Х = Р - дляканала 46.Каждый из трех каналов 44-46 логического узла 47 синтезируется наоснове следующих логических выражений, определяющих связи между еговходными и выходными сигналами:- Х 2 + Х ХьХи"1 ф,= б - для канала 45 имоста 2,и=20 Емоста 3,где у-- сигналы управления ключами 4-21,40 На фиг.4 узел 47 построен на шестилогических элементах ЗИ, двух логических элементах 2 И-НЕ, двух логическихэлементах 2 ИЛИ и двух логических .элементах НЕ.45 Принцип работы трехфазного преобразователя частоты поясняется временными даграммами (фиг,З) где 0выходной сигнал задатчика 41 частоты,Р, Р - сигналы соответственно на пря 50 мом и инверсном выходах триггера 42,а, а, Ь, Ь, с, с - сигналы на парафазных выходах распределителя 43 импульсов,- , - алгоритмы переклю.чения соответствующих ключей 4-15 мо 55 став 1 и 2; НА 2 Б,2, - напряжениямежду выходными выводами А , В , Си точкой "01" соответственно; У42 В 2напряжение между выводами А и В.3 1319Трехфазный преобразователь частоты работает следующим образом.Выходное (линейное) напряжение устройства Ш 2 в ) получается как разность выходных напряжений двух мостов, например1 дгв 11 А 2 о 1 В 2 оформирование выходных напряжений мостов 1-3 поясним на примере выходного напряжения У 1 моста 1. Ключи 10 4-9 моста 1 переключаются в соответствии с сигналами управления-у, поступающими на их управляющие входы с соответствующих выходов канала 44 логического узла 47 через блок галь ванической развязки и усиления. Этот блок (ввиду его стандартности) на фиг.2 не изображен. Такой алгоритм переключения ключей 4-9 обеспечивает подключение к выходным выводам 25 и 20 28 моста 1 то всей обмотки 22, то ее половины, а также изменение полярности подключения обмотки 22 к выводам 25 и 28. В результате на указанных выводах формируется напряжение 0 в 25 (фиг2 в)Трехфазный преобразователь может быть использован в режимах выделения как разностной, так и суммарной частот, т.е. справедливо 302 1 М фгде Г - частота сети;Г - частота модуляции;Е - частота основной гармоники2выходного напряжения (см,фиг.3).На фиг.3 показан режим выделения разностной частоты, когда40За период модуляции Т (фиг.3) выходное напряжение формируется иэ 12 векторов, что соответствует числу эквивалентных фаэ ш , из которых оноФРформируется, равному 12, 45Учитывая, что значения одной половины векторов несколько отличаются от другой половины векторов, коэффициент гармоник выходного напряжения равен О, 17 (вместо К = О, 15 при ра" 50 венстве значений всех векторов). Это значение почти в два раза меньше, чем в известном преобразователе (К0,31), Кроме того, в предлагаемом устройстве трансформатор (или гене ратор) выполнен с одним комплектом вторичных обмоток, а не с тремя, как у известного, что обеспечивает повы Формула изобретения Трехфазный преобразователь частоты, содержащий три трехфазных моста на управляемых ключах переменного тока, одни одноименные полярности выходные выводы которых объединены в нулевую точку, а другие образуют выходные выводы преобразователя, а также гальванически разделенные фазные обмотки генератора или вторичные обмоткИ трансформатора, одни одноименные по полярности концы которых подключены к первым входным выводам соответствующих мостов, и систему управления из последовательно связанных между собой задатчика частоты, триггера с парафаэным выходом с сигналами Р, Р и трехканального распределителя импульсов с парафазными выходами, выполненного по пересчетной схеме и обеспечивающего формирование сигналов: на выходах 1-го канала - а, а 2-го - Ь, Ь, 3-го - с, с, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения путем сокращения числа упомянутых фазных обмоток и улучшения качества выходного и входного токов за счет уменьшения величины их коэффициента гармоник, каждая из фазных обмоток выполнена с промежуточным отводом, делящим ее на равные по числу витков части и подключенным к второму входному выводу соответствующего моста, к третьему входному выводу которого подключен второй конец этой обмотки, а упомянутая система управления снабжена дополнительно введенным трехканальным логическим узлом, образующим своими выходами выходные выводы системы управления, а входами подключенным к соответствующим парафазным выходам распределителя импульсов и триггера, причем каждый иэ каналов логического узла синтезирован на основе следующих логических выражений, определяющих связь между его входными и выходными сигналами: Х 2 + Х Хз Х 9 х+ ххх,; х, х,х х 1 х 2 Х щ х193 4 шение технологичности устройства при его практической реализации.131 1 Ч фб ф 1 б В Ющ Юга Е где Х, и У. - сигналы соответственнона 1-м входе и 3-м выходе канала логического узла, а связи между входамиканалов логического узла и выходамираспределителя импульсов и триггераопределяются в соотношении со следующими равенствами:Х=а, Х=а,Х,=Ъ,Х=Ь,9193 бХ = с, Х с. - для первого,Х, = с, Х = с, Х = а, Х = а,Х = Ь, Х = Ь - для второго,Х = Ь, Х = Ь, Х = с, Х = с,Х = а, Х = а - для третьего каналовлогического узла, Х= Г, Х = Г -для каждого из упомянутых каналов логического узла.1319193 едактор И.Шулла аз 2524/51 одписноеСР роизводственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная, 4 ВНИИПИ по 13035, оставитель И.Жеребинаехред Ц.Глущенко Корректор В.Бутя Тираж 660Государственного комитета елам изобретений и открыт осква, Ж-Э 5, Раушская наб