Преобразователь частоты

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 4(51) Н 02 М 5/27 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ управ- но- ух ля им ол ен ел ае Вава с авляемыми. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ(71) физико-энергетический институтАН Латвийской ССР(54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ,содержащий многообмоточный трансформатор, разновитковые вторичныеобмотки которого подключены к входамтрех вентильных мостов, выводы постоянного тока которых связаны с каждым из трех выходных выводов преобразователя через ключевые элементыв виде встречно-параллельно включенЯО 1163439 А ных неуправляемого и полностьюемого вентилей, причем одни оденные по полярности выводы двмостов между собой объединены,отличающийся тем, чс целью улучшения энергетическихпоказателей путем повышения входного коэффициента мощности, вылпреобразователя выполнен шестипроводным, каждый из трех его днительно введенных выводов подклюк каждому из выходных выводов трвентильных мостов через дополнино введенные и аналогичные указключевые элементы, одноименныйполярности вывод постоянного тотретьего моста подсоединен к точобъединения выводов первых двухуказанных мостов, параллельно ивходу и встречно-параллельно повыходу в каждом из этих трех мовключен дополнительно введенныйуправляемых вентилей, а вентилимостов выполнены также полностьюИзобретение относится к преобразовательной технике и может бытьиспользовано в частотно-регулируемомэлектроприводе, где источником питания является переменное однофазноеили многофазное напряжение, подаваемоена вход преобразователя через многообмоточный трансформатор.Цель изобретения - улучшениеэнергетических показателей путемповышения входного коэффициентамощности,На фиг, 1 приведена силоваясхема преобразователя частоты; нафиг, 2 - 3 - временные диаграммы,поясняющие работу преобразователячастоты; на фиг. 4 - кривая изменения коэффициента мощности Ж в зависимости от изменения угла регулирования с предложенного устройства посравнению с отсутствием регулирования реактивной мощности преобразователя частоты.Преобразователь частоты (фиг1)содержит на входе многообмоточныйтрансформатор 1 с одной первичнойобмоткой 2 и тремя вторичными обмотками 3-5 соответственно низкого,среднего и высокого уровней напряжения, которые подключены к входамтрех соответствующих выпрямительных6-8 и реверсивных 9 - 11 вентильныхмостов. Через соответствующие блоки12 - 14 искусственной комутации исглаживающие фильтры 15 - 17 однивыводы постоянного тока вентильныхмостов образуют выводы высокого 18,среднего 19 и низкого 20 уровнейпостоянного напряжения, а другие выводы вентильных мостов объединеныи образуют общий вывод 21 всех трехуровней постоянного напряжения. Этивыводы уровней постоянного напряжения и их общий вывод посредствомкоммутатора 22, выполненного изнеуправляемых и полностью управляемыхвентилей, подключены к шести выводам23-28 трех выходных фаз преобразователя. При помощи распределительныхтиристоров 29 блоки 30-33 искусственной коммутации связаны с выводамивыходных фаз преобразователя. Крометого, блоки 12, 13, 14, 30, 31, 32и 33 искусственной коммутации аналогичны по исполнению. 55 Рассмотрим работу устройства5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 напряжение однофазное, а нагрузкатрехфазная.Входное переменное напряжениесети подается на первичную обмотку 2входного трансформатора. С вторичныхобмоток 3-5 напряжение поступает нареверсивные выпрямители низкого.уровня 6 и 9, среднего уровня 7 и 10,высокого уровня 8 и 11, В выпрямительном режиме реверсивных выпрямителей работают тиристорные мосты6-8, т,е, энергия от источника поступает к потребителю, а в инверторномрежиме - тиристорные мосты 9-11,т,е, энергия от потребителя передается источнику, Выходные напряжениявыпрямителей сглаживаются фильтрами15-17 и поступают на выводы 18-20трех уровней постоянного напряженияи к общему выводу 21 всех трехуровней. Значение постоянного напряжения на выводах высокого 18, среднего 19 и низкого 20 уровней можетбыть плавно изменено фазовым регулированием соответствующих выпрямительных 8, 7 и 6 и реверсивных 11, 10 и 9 мостов как с отстающим, так и сопережающим углом сдвига гармоникитока сети. Искусственная коммутациятиристоров вентильных мостов с 6по 11 осуществляется блоками 12-14 коммутации, Напряжение от выводов 18-21 постоянного тока к шести выводам 23-28 подключается ключевыми элементами коммутатора 22 при помощи блоков 30-33 искусственной коммутации и мостов распределительных тиристоров 29, Кривые выходного напряжения Бз, Бзс и Бвв и тока зчзв и вв (Фиг. 2) припомощи коммутатора 22 формируются из трех ступеней уровней 18-20 напряжения по принципу инвертора. Каждый полупериод синусоидыы выходного напряжения формируетсяиз пяти прямоугольников.Аналогично указанному работаютостальные ключевые элементы среднейфазы преобразователя в режиме отдачимощности обратно во входную сетьпреобразователя, а также остальныетиристоры преобразователя частоты. Процессы переключения в преобразователе осуществляются в начале каждого такта, а также в интервале такта при достижении нулевого значения выходного тока преобразователя и переключении входного напряжения116при формировании соответствующихуровней постоянного напряжения.Во все вышеуказанные моменты времени формируют импульсы управлениясистемой управления, которая представляет параллельное включениеблоков генератора тактовой частоты,регулятора значения выходного напряжения и индикатора анодных и катодных тиристорных групп на блок логического автомата.Диаграммы выходных напряженийвентильных мостов реверсивных выпрямителей (фиг. 3) показывают компенсацию реактивной мощности в двух 15разных режимах преобразователя:Т - в режиме потребления активноймощности; Т 2 - в режиме компенсаторареактивной мощности,Кроме того, показаны П, Б и Пвыходное напряжение вентильных мостбвреверсивных выпрямителей нижнего,среднего и высокого уровня соответственно; с - угол включения тиристора в вентильных мостов; д и Л - 25углы выключения тиристоров вентильных мостов блоками искусственнойкоммутацией,Компенсация реактивной мощности может осуществляться на всех уровнях напряжения (фиг. 3) или по отдельным уровням.На фиг. 4 показаны кривые изменения коэффициента мощности у. в зависимости от угла регулирования З 5 напряжения ь, т,е, величины напряжения ступеней при фазовом регулировании напряжения (непрерывная кри 3439 4вая) и регулирование предлагаемым устройством (заштрихованная область),Коэффициент мощности предлагаемогоустройства поддерживается на уровнене ниже 0,95,Технические преимущества предлагаемого преобразователя по сравнениюс известным заключаются в том, чтоприменение в выпрямителе реверсивныхмостов с искусственной коммутациейпозволяет обеспечить двухстороннийобмен энергией между источником инагрузкой, регулировать реактивнуюмощность, а также осуществить равномерное, по трем уровням упряжения,регулирование напряжения преобразователя. Предлагаемый преобразователь поддерживает коэффициент мощности на максимально возможномуровне или при постоянной величиневыпрямленных напряжений генерируетвеличину реактивной мощности(фиг. 3, режим Т), что позволяетотказаться от входных фильтрокомпенсирующих устройств, Применение мостов противоположной проводимостипозволяет также обеспечивать двухсторонний обмен энергией, т.е.отдавать в сеть активную мощность,когда асинхронный двигатель находится в тормозном режиме. Работапрямо не связанных трех выходныхфаз преобразователя предложенногоустройства стабилизирует работупреобразователя с двигательной нагрузкой, что устраняет трудностипрактического применения преобразователей в электроприводе., Заказ 4112/54 ираж 64 одпис ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва Ж, Раушская наб., д. илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4