Преобразователь частоты

(51) Н 0 2 М 7 / 5 3 7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Бюл. Р 3хин и А.Л.(ахин ое конструкторское и камневого станко 8 88.8)к свидеН 02 М 5/е свидетел Н 02 М 7/(О ое во СССР975,о СССР1978. ел ьст 37,(54)(57) 1. содержащий эад занный со счет лителя импульс. выходы которог развязывающийми управления СТОТ свя едеэел,ОБРАЗОВАТЕЛЬ Ч ющий генератор ым входом расп в, логическийреэ усилитесвязаны с р фазного инв льновходаертора,(21) (22) (46) (72) (71) бюро стро (53) (56) М 492 9 78 3370583/2 2512.81 23.01.84. Ю.В.Перву Специальн часового ния 621.314.5 1, Авторс 872, кл.Авторско 935, кл. силовые входы которого предназначеныдля подключения к выходам внешнегоисточника преобразуемой частоты,а также регулятор напряжения, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения преобразователя, повышения его надежности, а также повышения экономичности путем снижениякоммутационных потерь инвертора, внего введен формирователь синхрониэирующих импульсов с прямым и инверсным выходами, а инвертор выполнен наключах с односторонней проводимостьюпри этом входы формирователя синхрониэирующих импульсов подключены ксиловым входам трехфазного инвертораа прямой и инверсный выходы - к входу регулятора напряжения, выход которого соединен с тактирующим входомраспределителя импульсов.1069104 35 2, Преобразователь по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что регулятор напряжения выполнен в виде счетчика с переменным коэффициентом пересчета, в который введены двоичный счетчик, дешифратор, инвертор, Э -триггер и задатчик коэффициента пересчв" та, причем выходы счетчика поразрядно соединены с входами дешифратора, выходы которого через задатчик коэффициента пересчета соединены с входом ;инвертора, выход которого соединен со Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для управления двигателями переменного тока различных типов 5 синхронных, асинхронных и пр.), когда требуется широкий диапазон регулирования частоты вращения.Известен преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, содержащий однофаэный трансформатор с тремя вторичными обмотками, выполненными с отпайкой, а также шесть трехфазных ключей переменного тока, выполненных в виде трехфазных диодных мостов с транзисторами, включенными на их выходах. Выходы мостов подключены к разновитковым отпайкам каждой ,иэ вторичных обмоток трансформатора 11 .Недостатками преобразователя .являются сложность структуры и ограниченные функциональные возможности из-за невозможности регулирования выходной частоты, а также невысокие массогабаритные показатели из-за пло.хого использования обмоток трансформатора.Наибопее близким к предлагаемому является преббразователь частоты, содержащий задающий генератор, связанный со счетным входом распределителя импульсов, логический узел, выход которого через усилительно-развязывающий узел связаны с входами управления трехфазного инвертора, силовые входы которого подключены к внешнему источнику преобразуемой частоты, а также регулятор напряжения 2 .Однако известный преобразователь 40 имеет сложную структуру трехканального узла регулирования напряжения и логического узлаКроме того, большое количество переключений ключевых элементов трехфазного инвертора в 45 течение периода выходного напряжения счетным входом Э -триггера, установочный вход которого соединен с прямым выходом формирователя синхрониэирующих импульсов, при этом инверсный выход 33 -триггера соединен с входом сброса двоичного счетчика и с тактирующим входом распределителя импульсов, а информационный вход и вход сброса Х) -триггера соединены соответственно с положительным и отрицательным полюсами источника питания.ц,снижает надежность преобразователя и повышает коммутационные потери.Целью изобретения является упрощение преобразователя, повышение его надежности, а также повышение экономичности путем снижения коммутационных потерь инвертора.Поставленная цель достигается тем, что преобразователь, содержащий задающий генератор, связанный со счетным входом распределителя импульсов, логический узел, выходы которого через усилительно-развязывающий узел связаны с входами управления трехфазного инвертора, силовые входы которого предназначены для подключения к внешнему источнику преобразуемой частоты, и регулятор напряжения, снабжен формирователем синхронизирующих импульсов с прямым и инверсным выходами, а инвертор выполнен на ключах с односторонней проводимостью, при этом входы формирователя синхронизирующих импульсов подключены к силовым входам трехфазного инвертора, а прямой и инверсный выходы - к входу регулятора напряжения, выход которого соединен с тактирующим входом распределителя импульсов.При этом регулятор напряжения выполнен в виде счетчика с переменным коэффициентом пересчета, в который введены двоичный счетчик, дешифратор, инвертор, 3 -триггер и задатчик коэффициента пересчета, причем выходы счетчика поразрядно соединены с входами дешифратора, выходы которого через эадатчик коэффициента пересчета соединены с входом инвертора, выход которого соединен со счетным входом 2 -триггера, установочный вход которого соединен с прямым выходом формирователя синхронизирующих импульсов, при этом инверсный выход П-триггера соединен с входом сброса двоичного счетчика и с тактирующим входом распределителя импульсов, аинформационный вход и вход сбросаО-триггера соединены соответственнос положительным и отрицательным полюсами источника питания.На фиг,1 изображена структурнаясхема преобразователяф на фиг.2принципиальная схеМа преобразователя;на фиг.3 - временные диаграммы, поясняющие принцип его работы.Преобразователь частоты фиг.1)содержит задающий генератор 1, связанный со счетным входом распределителя 2 импульсов, выходы которогосоединены с логическим узлом 3. Логический узел 3 своими выходами соединен с усилительно-раэвяэывающим узлом 154. Блоки 2, 3 и 4 образуют формирова"тель 5 тактов пресбразования. Выходы усилительно-развязывающего узла4 соединены с входами управлениятрехфазного инвертора 6, силовые вхоОды которого предназначены для подключения к выходным клеммам .внешнегоисточника 7 преобразуемой частоты,а также к входам формирователя 8 синхронизирующих импульсов прямой иинверсный выходы которого соединеныс входами регулятора 9 напряжения. Квыходам инвертора 6 подключены фазывыходного напряжения А, В и С, а выход регулятора 9 напряжения подключен к тактирующему входу распределителя 2 импульсов,Формирователь синхронизирующих импульсов 8 (фиг.2) содержит триггер 10, входы которого через оптоэлектронные развязки 11 и 12 соединены с клеммами внешнего источника 7 преобразуемой частоты.В качестве внешнего источника преобразуемой частоты может быть использована как промышленная сеть переменного тока, так и промежуточное звено высокой частоты, например генератор, задающий независимую промежуточную высокую частоту,Светодиоды оптоэлектронных развязок 11 и 12 включены между собой встречно-параллельно, Инверсный выход триггера 10 соединен со счетным входом двоичного счетчика 13 регулятора 9 напряжения. Схема регулятора 9 напряжения представляет собой счетчик с переменным коэффициентом пересчета и включает в себя двоичный счетчик 13, дешифратор 14, переключатель-задатчик 15 коэффициента пе ресчета, инвертор 16 и 3 -триггер 17.Выходы счетчика 13 поразрядно соединены с входами дешифратора 14, выходы которого через задатчик 15 коэффициента пересчета, соединены с бО входом инвертора 16. Выход инвертора 16 соединен со счетным входом 2-триггера 17, установочный вход которого соединен с прямым выходом фор- мирователя 8 синхронизирующих им пульсов. Инверсный выход П -триггера 17 соединен с входом сброса двоичного счетчика 13 и с тактирующим входом дешифратора 18 распределителя 2 импульсов. Информационный вход и вход сброса 2 -триггера 17 соединены соответственно с положительным и отрицательным полюсами источника питания, Опорная частота поступает с задающего генератора 1, собранного на инверторах 19-21, на установочный вход триггера 22, а также через инвертор 23 на счетный вход двоичного счетчика 24. Выходы счетчика 24 поразрядно соединены с входами дешифратора 18, при этом шестой выход дешифратора 18 через инвертор 25 соединен со счетным входом триггера 22, инверсный выход которого соединен с входом сброса счетчика 24Выходы дешифратора 18 от нулевого до пятого соединены с входами собранного на двухвходовых схемах И 26-31 логического узла 3 в следующем порядке.Нулевой выход дешифратора 18 соединен с первыми входами схем И 26 и 29. Первый выход - с вторым входом схемы И 29 и первым входом схемы И 30. Второй выход - с первым входом схемы И 27 и вторым входом схемы И 30. Третий выход - с вторым входом схемы И 27 и первым входом схемы И 28, Четвертый выход - с вторым входом схемы И 28 и первым входом схемы И 31. Пятый выход - с вторыми входами схем И 26 и 31. Выход каждой из схем И подключен к анодам светодиодов коммутационных элементов - тиристорным оптронам 32-37, Катоды тиристорных оптронов 32.1 - 37.1 попарно соединены друг с другом и с первыми выводами резисторов 38-40, вторые выводы которых подключены к отрицательному полюсу источника питания. Светодиоды тиристорных оптронов 32.1 37.1 и соединенные с ними резисторы образуют усилительно-развязывающий узел 4, Фототиристоры оптронов 32.2 - 37.2, представляющие собой ключи с односторонней проводимостью, соединены в схему трехфазного инвертора 6, при этом аноды тиристоров 32.2, 34.2 и 36,2 соединены между собой и с первой клеммой внешнего источника 7 преобразуемой частоты, а катоды тиристоров 33,2, 35.2 и 37.2 соединены между собой и с второй клеммой внешнего источника 7 преобразуемой частоты. Фаза А выходного напряжения подключена к катоду тиристора 32.2 и аноду тиристора 33.2, фаза В - к катоду тиристора 34,2 и аноду тиристора 35.2, фаза С - к катоду тиристора 36.2 и аноду тирнстора 37.2 инвертора 6.Период каждой фазы выходного напряжения разбивается на шесть тактов.Каждый такт характеризуется включением только двух определенных тиристоров в последовательности, задаваемойформирователем 5 тактов преобразования (Фиг.1); 1 такт - тиристоры 32 и35; и такт - тиристоры 35 и Зб;5111 такт - тиристоры 36 и 33; )У такттиристоры 33 и 34; Ч такт - тиристоры 34 и 37; М такт - тиристоры 37и 32.При такой последовательности переключений тиристоров линейное напряжение нагрузки, подключаемой квыводам А, В и С изменяется согласно временной диаграмме (фиг.З). Резистором 41 меняется частота задающего генератора, а следовательно -длительность такта преобразования,что в конечном итоге приводит кизменению выходной частоты преобразователя, а переключателем задатчика15 коэффициента пересчета регулируется напряжение на выходе преобразователя путем пересчета количества импульсов, поступающих непосредственноот внешнего источника преобразуемойчастоты или через промежуточное звено, и задержания каждого Л -го иэпоступающих импульсов, где И - коэффициент пересчета схемы регулятора напряжения,Предлагаемый преобразователь работает следующим образом.На вход распределителя 2 импульсов поступают с генератора 1 прямоугольные импульсы, из которых Формирователь 5 тактов преобразования З 5Формирует шесть тактов преобразования частоты, характеризуемых опре, деленной последовательностью попар. -Ного включения коммутационных элементов с односторонней проводимостью 40(тиристорных оптронов 32-37) инвертора б. Под воздействием сигналов, поступающих от Формирователя 5 тактовпреобразования инвертор б преобразует напряжение поступающее на него 45от клемм внешнего источника 7 преобразуемой частоты или промежуточногоавена высокой частоты, в трехфазное двухступенчатое напряжение (фиг,З). Каждая ступень трехфазного напряже-ния формируется пачкой импульсов, поступающих от источника 7 преобразуемой частоты. При этом частота трехфазного напряжения регулируется изменением частоты задающего генератора 1.Формирователь 8 синхронизирующих импульсов преобразует поступающее на его вход напряжение от внешнего источника 7 преобразуемой частоты в синхронизированные с ним прямоугольные импульсы. Синхроимпульсы поступают в схему регулятора 9 напряжения, которая не пропускает в Формирова, тель 5 тактов каждый И -й синхроимпульс И может быть любым положительным целым числом (в предлагаемом преобразователеизменяется от 1 до 10 ) и является коэффициентом пересчета регулятора напряжения и вводится в схему с помощью задатчика 15 коэффициента.Таким образом регулируется наполнение пачки импульсов, формирующих каждую ступень выходного трехфазного напряжения.Структура преобразователя позволяет уменьшить количество переключений ключевых элементов трехфазного инвертора, что уменьшает коммутационные потери и повышает надежность работы схемы. Преобразователь может работать от любого внешнего нерегулируемого источника преобразуемой частоты как от,промышленной сети переменного тока, так и через промежуточное звено высокой частоты. Кроме этого, повышается плавность регулирования напряжения за счет того, что регулирование производится не модулированием ширины каждого уровня выходного напряжения, а как бы разбиением его на несколько составляющих, причем промежутками между этими ссставляющими является каждый Ц -й из поступающих от внешнего источника преобразуемой частоты импульсов, задерживае мый регулятором напряжения.1069104Составитель В.Тарасов Редактор Н.Бобкова Техред Л.Пилипенко Корректор А.Повх Заказ 11487/53 Тираж 667 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб , д.4/5Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4