Непосредственный преобразователь частоты

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А 1 09) (11) 1) 4 Н 02 М 5/ ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ УНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ВЕННЫЙ( 54) НЕПОСР ТЕЛЬ ЧАСТОТ (57) Изобре преобразова ЕОБРАЗОВ(56) Авторское1 208116, кл,Авторское сВ 219689, кл.Авторское сУ 251672, кл,Авторское сУ 256053 кл. носи я к силовойе, Целью ние ольнойениеевых юл,О. 088ки его нантах. является сни жения на клю разователь с го тока 1-9, ные трансфор ления ключам реоб- менно о СС 1967 СССР 1967 СССР свидетельст Н 02 Х 5/16) видетельство Н 02 Х 5/16, видетельство Н 02 М 5/16, видетельство Н 02 Х 5/16,ключи держ трех оточвухо и бл ны управ чаетаторы 1-9. е за в топологии схемы,1968,СССР1968. Ю ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИзобретение относится к силовойпреобразовательной технике и можетбыть использовано, например в частотно-управляемом электроприводе,Целью изобретения является расщи 5речие области использования по напряжению,На фиг, представлена принципиальная схема предлагаемого преобразователя частоты; на фиг,2 и 3 - векторные диаграммы, поясняющие работу устройства,Преобразователь содержит полностьюуправляемые полупроводниковые ключи1-9 переменного тока, трехфаэные трансформаторы 10-12, первичные обмотки13-15 которых одноименными зажимамиподсоединены к входным выводам, а,Ь, с,вместе с объединенными в тригруппы ключами 1"9, а их одноименныезажимы противоположной полярностиобразуют нулевые точки соединениязвездой фаз этих обмоток, относящихсяк разным трансформаторам, При этомфазы вторичных обмоток 16-18 транформаторов, соответствующие объединенным в звезду фазам их первичных обмоток, соединены пофазно-последовательно между общими точками групп однофазных ключей переменного тока вместе с присоединенными к ним нулевымиточками звезд фаэ первичных обмотоки выводами 19-21 устройства, к которым подсоединен приемник 22 - асин 35хронный короткозамкнутый двигатель,На Фиг.2 представлены векторные диаграммы напряжений; на объединенных в трехлучевую звезду фазах первичных 40 обмоток 13-15, нулевая точка которых объединена с общей точкой сборки ключей 4-6, соответствующая разомкнутому состоянию всех полностью управляемых ключей (а); для тех же фаз первич - 45 ных обмоток трансформаторов для замкнутого положения ключа 5 (б), ключа 6 (в) и ключа 4 (г); для фаэ обмоток нулевая точка звезды которых присоединена к сборке ключей 1-3, когда все ключи разомкнутые (д); для тех же фаз этих обмоток напряжений, соответствующих замкнутому положению ключа 1 (е), ключа 2 (ж) и ключа 3 (з); на лучах звезды из трех фаз первичной55 обмотки трансформаторов, нулевая точка которых присоединена к сборке ключей 7-9 (и), для тех же фаэ первичных обмоток трансформ;.торов для эамкнутого положения ключа 9 (к), ключа 7 (л) и ключа 8 (м).При замкнутых ключах 4, 8 и 3 оказываются эакороченными все фазы первичной обмотки 3 трахфаэного трансформатора 1 О, работающего в этот интервал времени в режиме короткого замыкания, поэтому в этот интервал времени можно пренебречь падениями напряжения на фазах вторичной обмотки 16трансформатора 10, Замкнутое положение группы ключей 4, 8 и 3 обусловиттакже подключение каждой иэ фаэ первичных обмоток 14 и 15 трансформаторов 1и 12 к линейному напряжению питающейтрехфазной сети,Замкнутому положению ключей 4, 8 и3 соответствуют векторные диаграммы(фиг.2 г, в и м) для напряжений Фазпервичных обмоток, а также векторныедиаграммы (фиг,3 г, з и м) для тех жефаэ их вторичных обмоток вместе с векторами напряжений на последовательномсоединении соответствующих Фаз вторичных обмоток (Фиг.1).Далее следует интервал времени,соответствующий замкнутому положениюключей 1, 5 и 9 после раэмыкания ранее замкнутых ключей 4, 8 и 3, приэтом оказываются эакороченными всеФазы первичной обмотки 14 трансформатора 11, падениями напряжения на Фазах вторичной обмотки 17 которогоможно пренебречь, Замкнутое положение ключей 1, 5 и 9 обусловит такжеподключение каждой из фаз первичныхобмоток 13 и 15 к линейному напряжению питающей трехфазной сети, Такомусочетанию замкнутого положения ключей соотвеТствуют векторные диаграммы (Фиг,2 б, е и к) для соответствующих Фаз первичных обмоток трансформатора, а также векторые диаграммы(фиг,3 б, е и к) для тех же Фаз их вторичных обмоток, а также для результирующих векторов напряжения на группах последовательно соединенных Фазвторичных обмоток,Еще один интервал времени соответствует замкнутому положению ключей2, 6 и 7, которые закорачивают всефазы первичной обмотки 15 трехфазного трансформатора 12, падениями напряжения на фазах вторичной обмотки18 которого можно в этом случае пренебречь, Замкнутым положением ключей 2, 6 и 7 обусловлено также подключение между соответствующими линей45 5 15241 ными проводами питающей сети каждой из фаз первичных обмоток 13 и 14 трансформаторов, т,е, соединение треугольником каждой из этих первичных обмоток, Этому сочетанию замкнутых5 ключей соответствуют векторные диаграммы напряжений (Фиг,2 б, е и к) для фаз первичных обмоток, .а также векторные диаграммы (фиг,3 б, е и к) для напряжений групп последовательно соединенных фаз вторичных обмоток и для результирующих векторов суммарного напряжения на последовательном соединении этих фаз обмотокПри работе устройства имеет место циклически повторяемое поочередное подключение к различным фазам однофазных ключей 1-9, а также соединенных с ними через посредство после довательного соединения различных фаз обмоток 16-18 выходных выводов 19-21 устройства, Это достигается по очередным замыканием таких групп этих ключей: сначала ключей 1, 5 и 25 9, затем ключей 2, 6 и 7 и наконец ключей 3, 4 и 8, При каждом переходе с подключенного состояния одной из этих групп ключей к следующей имеют место скачкообразное изменение на сто двадцать градусов начальной фазы на сборках этих ключей, закорачивание одной из трехфазных первичных обмоток 13-15 трансформаторов 10-12, обусловленное этим соединение треугольником первичных обмоток двух других трансформаторов, скачкообразное изменение на сто двадцать градусов напряжений на каждой цепочке последовательно соединенных фаз вторичных обмоток (фиг1),Переходу от замкнутого положения одной группы полностью управляемых ключей переменного тока к их размыканию и замыканию очередной группы этих ключей соответствуют изменение начальной фазы питающего напряжения на сто двадцать градусов непосредственно на общих точках сборок этих ключей, скачкообразное изменение на50 сто двадцать градусов начальной фаэы напряжения на последовательном соединении каждой группы фаз вторичных обмоток, входящих в это соединение, аиалогичный закон изменения напряжения,на выходных зажимах устройства, поскольку вьмодное напряжение выражается суммой напряжений на сборках ключей и по 44следовательном соединении указанных фаз вторичных обмоток, обусловленное этим относительное увеличение верхней границы диапазона регулирования частоты вращения управляемого асинхронного двигателя, в виду открывающейся теперь возможности увеличить наибольшее значение магнитного потока ири относитель но высокой частоте выходного напряжения такого преобразователя, что отвечает поставленной цели изобретения,Между интервалами времени включенного состояния указанных групп ключей имеют место промежутки времени одновременного отключенного состояния всех полностью управляемых полупроводниковых ключей 1-9, В эти промежутки времени, необходимые для независимого широтного регулирования напряжения изменяемой частоты в нагрузке 19, имеют место переход к однотипному соединению звездой всех первичных обмоток13-15, трансформаторов 10-12, постепенное приближение к нулю суммы напряжений на каждом из лучей последовательно соединенных фаз вторичных обмоток разных трансформаторов, соединяющих выходные зажимы устройства со сборками ключей 1-9 и присоединенными к ним нулевыми точками звезд, образованных указанными (фиг,1) фазами первичных обмоток разных трансформаторов, постепенное приближение к нулю потенциала нулевых точек этих объединенных в звезду фаз первичных обмоток разных трансформаторов, сохранение непосредственной электромагнитной связи между выходными зажимами 19 устройства и питающей сетью через посредство соединения вторичных обмоток 16-18 и первичные обмотки 13-15 трансформаторов 10-12, приближение к нулю напряжения на выходных зажимах 19 устройства, требуемое по условиям щиротного регулирования этого выходного напряжения,Требуемое по условиям частотного управления асинхронным двигателем независимое регулирование напряжения достигается в предлагаемом решении щиротным способом без введения интервалов эакороченного состояния статорной обмотки этого двигателя, Это исключает появление ударных тормозных моментов в управляемом двигателе а1524144 15 также колебания его частоты вращения,Кроме того, ключи 1-9 работают припониженном напряжении (в сравнении сизвестным).5 Формула изобретенияНепосредственный преобразователь частоты, содержащий три трехфазных трансформатора с двумя комплектами трехфаэных обмоток у каждого, причем одни комплекты обмоток первого, второго и третьего трансформаторов соединены между собой разноименными фазами согласно-последовательно, образуя выходную цепь, в которой концы обобмоток третьего трансформатора подключены к выходным выводам преобразователя, а также коммутационный блок иэ управляемых ключей переменного тока и блок управления в виде последовательно соединенных между собой эадатчика частоты и распределителя импульсов, выходом связанного с управляющими входами соответствующихключей, отличающийсятем, что, с целью расширения областииспользования по напряжению, коммутационный блок выполнен в виде трехгрупп ключей, объединенных в каждойгруппе одними силовыми электродами в нулевые точки, а другими силовымиэлектродами подключенных к входнымвыводам преобразователя, обмоткиразных Фаэ других комплектов трансформаторов соединены в три звезды,нулевая точка каждой из которых соединена с нулевой точкой одной из указанных групп, свободные концы этихзвезд обмоток подключены к соответствующим входными выводам преобразователя, а разноименные по полярности концы обмоток первого трансформатора соединены между собой пофазно-последовательно.152444 3,/ ипа и Еа+Рис у и Ъу фОру 8 6 7 а фырк Ура О 7 аф Йчс оставитель Г,Мыцы ехред Л.Сердюкова едактор М,Бланар Лончакова ррек тор Закаэ 7053/55 Тираж 6 Подпис ретени и открытиям при ГКНТ СССб д 4/5 венного ком 113035, Мос НИИПИ Госуд ета по изо а, Ж, Р ска Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 Ц 178цеспа Я.