Преобразователь частоты

)1;11 с. .: САНИЕ ИЗОБРЕТ АВТОРСК И ТЕЛЬСТВУ о С 198 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Запорожский индустриальный институт(56) Авторское свидетельств ССРУ 580200, кл. Н 02 М 7/48, О,Заявка Японии У 48-44495,кл. Н 02 М 5/30, 1973.Завалишин Д.А. Шукалов В.ф. Электронно-ионный преобразователь однофазного тока промьппленной частоты втрехфазный ток переменной частотыдля регулирования скорости асинхронных двигателей: Сборник работ по вопросам электромеханики. Институтэлектромеханики АН СССР, 1960, вып.4с.92-102,(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ(5 7) Изобретение относится к преобразовательной технике и м.б. использовано в частотно-регулируемом электроприводе переменного тока. Цельюявляется увеличение КПД. Устр-во содержит тиристорные группы 1-6, 24,25, к которым подключены отсекающиедиоды 7-12, соединенные с обмотками20-22 сглаживающего реактора 19. Токв выходящей из работы фазе двигателя23 поддерживается эа счет энергии,запасенной в индуктивностях рассеяния реактора 19 и двигателя 23Приэтом энергия, запасенная в контуре,возвращается на вал двигателя. 3 ил.ь 10 15 20 Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в частотно-регули - руемом электроприводе переменного тока.Пель изобретения - увеличение коэффициента полезного действия.На фиг. представлена схема пре - образователя частоты; на фиг.2 блок-схема системы управления преобразователя частоты; на фиг.3 - временные развертки процессов с системе управления.Устройство содержит шесть основных тиристорных групп 1-6 по три тиристора в каждой группе; в группах 1,3, 5 тиристоры соединены катодами, в группах 2,4,6 тиристоры соединены анодами. К тиристорным группам под - ключены отсекающие диоды 7-12 и коммутирующие конденсаторы 13-18, образующие две группы, соединенные треугольником. В выходных фазах преобразователя включен сглаживающий реактор 19, содержащий магнитосвязанные обмотки 20-22, включенные соответст - венно между отсекающими диодами 7 и 8, 9 и 10, 11 и 12. К средним точкам обмоток реактора подключен двигатель 23. Между отсекающими диодами 7-12 и обмотками 20-22 дросселя подключены две (седьмая и восьмая) вспомогательные тиристорные группы 24 и 25, состоящие иэ тиристоров 26-31. Тиристоры 26-28 имеют общую анодную шину, а тиристоры 29-31 имеют общую катодную шину, которые между собой объединены. Выводы катодов тиристоров 26-28 соединены соответственно с катод;ми отсекающих диодов 7,9,11 и началами обмоток 20-22 сглаживающего реактора 19, а выводы диодов тиристоров 29-31 соединены соответственно с анодами отсекающих диодов 8, 10, 12 и концами обмоток 20-22 реактора 19. Преобразователь питается от трехфазной сети 32, На фиг.1 обозначены тиристоры 33-35, участвующие в коммутации тока,Системауправления (фиг.2) содержит блок 36 синхронизации, блок 37 импульсно-фазового управления, распределитель 38 импульсов и задающий генератор 39. Выходы распределителя 38 импульсов связаны с тиристорами 1-6 групп. Шесть каналов формирования импульсов управления тиристорами 26- 31 выполнены в виде дифференцирующих усилителей 40-45, схем ИЛИ 46-51,25 30 35 40 45 50 55 схем И 52-57, входы которых подключены к выходам схем ИЛИ и к выходам блока 58 датчиков напряжения,Преобразователь работает следующим образом.Рассмотрим момент времени, когда потенциал фазы А питающей сети наиболее положителен, потенциал фазы Внаиболее отрицателен, включены тиристоры 33 и 34 и протекает ток по контуру фаза А - тиристор 33 - отсекающий диод 7 - обмотка 20 сглаживающего реактора 19 - фазы а и с двига - теля переменного тока - обмотка 22 сглаживающего реактора 19 - отсекающий диод 12 - тиристор 34 - фаза В питающей сети. При этом коммутирующие конденсаторы заряжаются так, что их левые обкладки становятся положительными, а правые - отрицательными. Например, конденсатор 13 заряжается по контуру фаза А - тиристор 33 конденсатор 13 - отсекающий диод 9 - обмотка 21 сглаживающего дросселя 19 - отсекающий диод 10 - конденсатор 18 - тиристор 34 - фаза В.Для коммутации тока двигателя из фазы а в фазу Ь необходимо включить тиристор 35. При включении тиристора 35 к тиристору 33 прикладывается обратное напряжение, равное напряжению на конденсаторе 13, по контуру 1335 - 33 - 13, После выключения тиристора 33, коммутирующий конденсатор 13 переэаряжается по контуру фаза А -тиристор 35 - конденсатор 13 - отсекающий диод 7 - обмотка 20 - фазы двигателя а и с - обмотка 2 - отсекающий диод 12 - тиристор 34 - фаза В. Когда напряжение на конденсаторе 13 поменяет знак и достигнет величины, равной мгновенному значению линейной ЭДС между фазами А и В питающей сети, потенциал катода отсекающего диода 7 станет равным потенциалу анода отсекающего диода 12 засчет ЭДС индуктивностей решения обмотки 20 сглаживающего дросселя 19 ивыходящей из работы обмотки фазы с двигателя 23, В этот момент включаются тиристоры 26 и 31 и ток фазыдвигателя 23 замыкается по контуруфазы а и с двигателя - тиристоры 31и 26 - обмотка 20 сглаживающего реактора 19. В это же время происходитнарастание тока в фазе Ь двигателя поконтуру фаза А питающей сети - тиристор 36 - отсекающий диод 9 - обмоткаР =Р, Р Р Ф(и 1У где 1 А,В,С,А,В - последовательность фаз питающей сети; 1= а,Ь,с,55 21 сглаживающего дросселя 19 - фазыв и с двигателя 23 - обмотка 22, сглаживающего дросселя 19 - отсекающий,диод 12 - тиристор 34 - фаза В пита 5ющей сети.Ток в выходящей иэ работы фазе адвигателя 23 поддерживается эа счетэнергии, запасенной в индуктивностяхрассеяния сглаживающего дросселя 19и двигателя 23. Поскольку ток фазыа, замыкающийся по контуру фазы а ис - обмотка 22 - тиристоры 31 и26 - обмотка 20, направлен против линейной ЭДС двигателя 23, то энергия, 15запасенная в контуре, возвращается навал двигателя, и после падения фазыа до нуля тиристоры 26 и 31 выключаются. Работа системы управления поясняется временными развертками сигналов, показанными на фиг.3.На вход блока 36 синхронизации подается трехфазное напряжение 0,0 , совпадающее по фазе с напряжениемпитающей сети. На его выходе формируются шесть селекторных импульсов Р 1 я,Р , Р , РР+ Р , равных логической единице при условии, что соответствующая полуволна фазной ЭДСпитающей сети положительна. Кроме того, блок синхронизации обеспечиваетзапуск генераторов опорных напряженийпилообразной формы в блоке 37 импульсно-фазового управления, который преобразует управляющее напряжение 0 впоследовательности импульсов Р,Рьи Р передние фронты которых сдвинуты на угол М по отношению к началусоответствующих опорных напряжений.Задающий генератор 39 формируетшесть 40селекторных импульсов Р+а, Р о,Р , Р и Робразующих шестифазнуюсистему напряжений с амплитудой, равной логической единице, и длительностью 120 эл,град. по выходной частоте преобразователя.Иьшульсы с блока 36 синхронизации,системы 37 импульсно-фазового управления и задающего генератора 39 поступают на распределитель 38 импульсовформирующий управляющие импульсы длятиристоров 1-6 групп в соответствиис логическим уравнениема,Ь последовательность фаэна выходе преобразователя;управляющий сигнал натиристоре, соединяющий 1-ю Фазу питающейсети с 3-й Фазой навыходе преобразовате -ля, индексы д, 1 положительны для тиристоров 1, 3, и 5 групп иотрицательны для тиристоров 2,4,6 групп;последова 1 ельность управляющих импульсов,сдвинутая на угол М,по отношению к моментуестественного включения тиристоров, под.ключенных к 1.-й фазепитающей сети; Р, - селекторный импульсд-й фазы, формируемыйустройством 36 синхронизации;Р - селекторный импульсу.й фазы, формируемыйс задающим генератором 39. Так, например, управляющие импульсы тиристора 33 иэ группы 1, соединяющего фазу А питающей сети с фазой а на выходе преобразователя, формируются по уравнениюПЯ Рдб РсдРд Ра) аналогично для тиристора 34 из группы 6 - по уравнению1134 -С, - с О.с - с - сУправляющие напряжения для тиристоров 24 и 25 групп формируются из сигналов Р Р Р,ь, Р , Р, и Р получаемых на выходе дифференцирующих усилителей 40-45. Передний фронт сигнала Р; совпадает с задним фронтом соответствующего селекторно 1го импульса Р , существующего на вы) Фходе задающего генератора 39. Блок 58 датчиков напряжения формирует шесть сигналов К,Я,Т,Х,У,2, равных логической единице, тогда, когда существует положительное напряжение на анодах тиристоров, соответственно 26, 27,28,29, 30,31, Логические схемы ИЛИ 46-51 и И 52-57 обеспечивают формирование управляющих напряжений в соответствии с логическим уравнени- емРк Р + Рс Р ( )где 3 а Ь,с,а,Ь - последона тел ьнос ть в ыходных фаз преобразователя;Р; - логическая функция,равная единице на интервале формированияуправляющего напряже - 10ния для тиристора 24группы, подключенногок 3-й фазе, соответственно индексы для тиристорон 25 группы берутся с минусом;Р = КБТ,ХУ,Е при )щ+а+Ь,+с,-а,-Ь,-с - множество логических Функций, соответствующих 20сигналам датчиков напряжения на тиристорах26 - 31;Р - логическая Функция,равная 1 в момент Фор мирования переднегофронта функции РТак, например, управляющее напряжение на тиристор 26 из группы 24 Формируется по уравнению, 30Р, -К Р +кАналогично для тиристора 31 из группы 25 - по уравнениюР=2 Р+Р,Возврат энергии, запасенной н контуре коммутации, на нал двигателя увеличивает КПД преобразователя на 1-27 предотвращает воэникнонее пеО40 ренапряжений на коммутирующими конденсаторах, особенно при перегрузках по току, что позволяет снизить рабочие напряжения конденсаторов и тем самым уменьшить массу и габариты преобра 45 эователя.Формула изобретенияПреобразователь частоты, содержащий шесть основных тиристорных групп,50 многообмоточный сглаживающий реактор, коммутирующие конденсаторы, шесть отсекающих диодов, образующих трехфазный мост, систему управления, включающую в себя блок синхронизации, блок импульсно-фазового управления, задающий генератор и распределитель импульсон и реализующую алгоритм вы 3=аЬс а,Ь,последовательность Фаз на выходе преобразователя;управляющий сигнал на тиристоре, соединяющем д-ю входную Фазу с 3-й выходной фазой преобразователя, индексы 3 положительны для тиристорон основных групп, подключенных анодами к входным выводам, и отрицательны для тиристоров основных групп, подключенных катодами к входным вьг. водам;последовательность управляющих импульсон, сдвинутая на угол к по отношениюк моменту естественного включения тиработки управляющих импульсов поуравнениюР= Р,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения КЦ преобразователь снабжен седьмой и восьмой нспомогательными тиристорными группами, при этом обмотки сглаживающего реактора включены между отсекающими диодами и выполнены со средними выводами, образующими выходные выводы преобразователя, седьмая группа тиристорон имеет общую анодную, восьмая - общую катодную шины, которые между собой объединены, катоды тиристоров седьмой группы и аноды тиристоров восьмой группы соединены соответственно с катодами и анодами отсекающих диодов и началами и концами обмоток сглаживающего реактора, система управления снабжена датчиками напряжения на тиристорах седьмой и восьмой групп и шестиканальным формирователем, каждый канал которого содержит дифференцирующий усилитель и логические схемы ИЛИ и И, реализующие алгоригм управления н соответствии с уравнением1РРР Рк Р) где 1=АВСА,В - последовательностьФаз питающей сети;=+а, +Ь, +с, -а, -Ь,-с - множество ло -Вгических функций, соответствующих сигналам датчиков напряжения на тиристорах седьмой и восьмой вспомогательных .гр упп ти рис торов; - логическая функция,равная 1 в момент формирования переднего фронта функции Р1372541 г г с Составитель Г.Мыцыкактор С.Пекарь Техред А.Кравчук Коррект Цекмар аэ 4 огоий ское предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4 оиэводственно-поли 52 ВНИИП по 113 ОЗТираж 665Государственлам иэобрете Москва, ЖПодписное комитета СССР и открытий аушская наб.,