Преобразователь частоты

(71) Ленинградский горный институт им. Г,В.Плеханова(72) А.В,Шипулин и Г.В.Бажеева (56) Авторское свидетельство СССР М 1527692, кл, Н 02 М 5/27, 1987.Авторское свидетельство СССР М 913544, кл. Н 04 Р 5/42, 1980.Авторское свидетельство СССР М 1275733, кл, Н 04 Р 7/42, 1984.Авторское свидетельство СССР М 1697226, кл. Н 04 М 5/45, 1989.(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ (57) Использование: в области электротехники, а именно в преобразовательной технике для частотного управления электродвигателями переменного тока. Сущность изобретения: устр-во содержит 1778895 А 1 выпрямительный мост 1-6,вых ненный с инверторным мостом могательный диодный мост дополнительных тиристора 21, ны с конденсатором 20, В блок выпрямительным мостом включ хронизатора, шесть генератор заменяющегося напряжения, нуль-органов, логический злеме При этом реализуется вертикал цип управления, т.е. формиро ритма переключения т происходит при сравнении нап равления и опорных напряжен низированных частотой сети, управления тиристорами выпря моста дополнительными тири пользуется опорное напряжени личины 3 ил одом соеди-12, вспо-18. Два 22 соединеуправления ены три синов линейно двенадцать нт ИЛИИ, ьный принвание алгоиристоров ряжения упий, синхро- ПРИЧЕМ ДЛЯ 1 мительногосторами ис е разной веля. 50 Предлагаемое изобретение относится к области электротехники, а именно к преобразовательной технике,и может быть использовано для частотного управления электродвигателями переменного тока,Известен преобразователь частоты, содержащий два встречно-параллельно включенные по цепи постоянного тока вьпрямительный и инверторный мосты, вспомогагельнце диодный и тиристорный мосты, соединенные между собой разноименными выводами постоянноготока и выводами переменного тока, причем между выводами постоянного тока включена цепочка из последовательно включенных конденсаторов, точка соединения которых предназначена для подключения к нейтоали сети и гариаз:и,Однако, преобразователь предназначен для питания только одного электродвигателя.Известен многодвигательный электро- привод, содеркащий электродвигатели. постоянного тока, одни. конць якорных обмоток которых обьединены и подключены к первому выводу выпрямителя, другие выводы электродвигателей подключены ко второму выводу выпрямителя через тиристоры, управляощие электроды которых соединены с системой импульсно-фазового управления.Однако в устройстве используются только электродвигатели постоянного тока.Известен электропривод, содержащий два встречно-параллельно включенные по цепи постоянного тока выпрямительный и инверторный мосты, вспомогательный диоднцй мост, соединенный выводами переменного тока с выводами инверторного моста, вцводьпостоянного тока. вспомогательного моста соединены через конденсаторы с нейтралями источника и электродвигателя и через вспомогательные тиристоры с выводами выпрямительного и инверторного мостов, систему управления тиристорами преобразователя.Однако, преобразователь предназначен для питания только одного электродвигателяя.Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является преобразователь частоты, содержащий два встречно-параллельно включенные по цепи постоянного тока выпрямительный и инверторный мосты, вспомогательные диодный и тиристорный мосты, соединенные между собой разноименными выводами постоянного тока и выводами переменного тока, причем между выводами постоянного тока 10 15 20 25 30 35 40 45 включен конденсатор, систему управленитиристорами преобразователя.Однако преобразователь предназначендля питания только одного электродвигате. Целью изобретения является расшире ние функциональных возможностей за счет независимого питания нескольких нагрузок с использованием общих элементов схемы.Поставленная цель достигается тем, что преобразователь частоты, содержащий соединенный с фазными входными выводами выпрямительный мост и встречно-параллельно подключенный к нему по цепи постоянного тока инверторный мост, вспомогательный диодный мост, соединенный выводами переменного тока с выводами переменного тока инверторного моста, предназначенными для подключения нагрузки, конденсатор, включенный между выводами постоянного тока вспомогательного диодного моста, систему управления, состоящую из блока управления выпрями- тельным мостом, входом соединенного с фазными входными выводами и блока управления инверторным мостом, выполненного в виде системы импульсно-фазового управления по синусоидальному закону, снабжен идентичными комплектами по числу нагрузок, состоящими из инверторного моста, вспомогательного диодного моста и блока управления инверторным мостом, а также двумя дополнительными тиристорами, причем катодные группы вспомогательных диодных мостов и анодные группы инверторных мостов соединены через первый дополнительный тиристор, направленный, катодом к инверторному мосту, анодные группы вспомогательных диодных мостов и катодные группы инверторных мостов соединены через второй дополнительный тиристор, направленный анодом к инверторному мосту, блок управления выпрямительным мостом состоит из трех синхронизаторов, шести генераторов линейно-изменяющегося напряжения, двенадцати нуль-органов, логического элемента 6-6 ИЛИИ, шести логических элементов 2 ИЛИ, причем входы синхронизаторов соединены с фазными входными выводами, выходы соответственно - с входами первых и вторых генераторов линейно-изменяющегося напряжения, выходы первых генераторов линейно-изменяющегося напряжения присоединены к первым входам первых и вторых нуль-органов, выходы вторых генераторов линейно-изменящегося напряжения присоединены к первым входам третьих и четвертых нуль-органов, к вторым входам первых и третьих нуль-органов подключен. подключен к управляющим входам допол 30 нительных тиристоров 21, 22,35 40 диодов 7, 10, 14, 17 45 50 введенный первый источник постоянного напряжения, к вторым входам вторых и четвертых нуль-органов подключен введенный второй источник другого значения постоянного напряжения, выходы первых и третьих нуль-органов соединень с инверсными входами логического элемента б-бИЛИИ и с соответствующими входами логических элементов 2 ИЛИ, прямые входы логического элемента б-бИЛИИ соединены с соответствующими выходами вторых и четвертых нуль-органов, выходы логических .элементов 2 И соединены с соответствующими тиристорами выпрямительного моста, выход логического элемента бИЛИИ соединен с управляющими входами дополнительных тиристоров.Такое устройство позволяет регулировать частоту и величину напряжения питания нескольких нагрузок независимо друг от друга, комплектуя каждую из них диодным мостом и тиристорным мостом с блоком управления, остальные элементы схемы - общие,Сущность предлагаемого изобретения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми к нему чертежами, где на фиг, 1 представлена схема устройства, на фиг. 2 - блок управления выпрямительным мостом, на фиг, 3 - . формы управляющих импульсов тиристоров схемы, форма выходного напряжения, формы токов элементов схемы,Устройство включает в себя выпрями- тельный мост 1-б, инверторный мост 7-12, подключенный к выходу выпрямительного моста, нагрузку 13, соединенную с выходными зажимами инверторного моста, 7-12, вспомогательный диодный мост 14-19, подключенный выводами переменного тока к нагрузке 13, конденсатор 20, соединяющий выводы постоянного тока вспомогательного диодного моста 14-19, два дополнительных тиристора 21, 22, соединяющие разноименные выводы постоянного тока диодного и инверторного мостов, блок управления выпрямительным мостом 23, соединенный входами с фазами сети, выходами с соответствующими тиристорами выпрямительного моста и дополнительных тиристоров 2 1, 22, блок управления инверторным мостом 24, соединенный аы- . ходами с соответствующими тиристорами инверторного моста 7-12,Блок управления выпрямительным мос том 23 содержит три синхронизатора 25-27, шесть генераторов линейно-изменяющегося напряжения 28-33, двенадцать нуль-органов 34-45, логический элемент 6-6 ИЛИИ 46, шесть логических элементов 2 ИЛИ 4752, причем синхронизаторы 25-27 подключены входами к фазам сети, генераторы линейно-изменяющегося напряжения 28-33 подключены входами к выходам синхронизаторов 25-27. Выходы первых генераторов линейно-изменяющегося напряжения 28, 30, 32 подключены к первым входам первых и вторых нуль-органов 34, 35, 38, 39, 42, 43, выходы вторых генераторов линейно-изменяющегося напряжения 29. 31, ЗЗ подключены к первым входам третьих и четвертых нуль-органов 36, 37, 40, 41, 44, 45, к вторым входам первых и третьих нуль-органов 34, 36, 38 40, 42, 44 подключен источник постоянного напряжения, к вторым входам вторых и четвертых нуль-органов 35, 37, 39, 41, 43, 45 подключен источник другого значения постоянного напряжения, выходы первых и третьих нуль-органов 34, 36, 38, 40, 42, 44 подключены к инверсным входам логического элемента бИЛИИ 46 и к соответствующим входам логических элементов 2 ИЛИ 47-52, выходы которых подключены к соответствующим тиристорам выпрями- тельного моста 1-6, выходы вторых и четвертых нуль-органов 35, 37, 39, 41, 43, 45 подключены к прямым входам логического элемента бИЛИИ 46, выход которого На фиг, 3 представлены: 53 - алгоритмвключения тиристоров выпрямительного моста, .54 - алгоритм включения дополнительных тиристоров 21, 22; 55, 56 - импульсы управления тиристорами инверторного моста соответственно 7, 10, АВ - форма напряжения между фазами А и В нагрузки,Ав - форма тока между фазами А и В нагрузки, 7 1 о 14 17 формы токов тиристоров и Выпрямительный мост 1-6 и инверторный мост 7-12 предназначены для формирования напряжения в фазах нагрузки 13, Вспомогательный диодный мост 14-19 служит для заряда конденсатора 20, Дополнительные тиристоры 21, 22 предназначены для разряда конденсатора 20 через инверторный мост 7-12 и нагрузку 13, Блок управления выпрямительным мостом 23 служит для управления тиристорами выпрямительного моста 1-7 и дополнительными тиристорами 21, 22. Блок управления инверторным мостом 24 предназначен для управления тиристорами инверторного моста 7-12, выполнен в виде системы импульсно-фазового управления по синусоидальному закону аналогично, например, описанному в прототипе.Синхронизаторы 25-27 служат для преобразования синусоидального напряжениясети в прямоугольные прямые и инвертированные сигналы, длительностью и фазой равные полупериоду напряжения сети, Генераторы линейно-изменяющегося напряжения 28-33 поедназначены для получения напряжения пилообразной формы, длительностью определяемые сигналами синхронизаторов 25-27, имеющие прямой. фронт и линейно спадающий срез импульсов. Нуль- органы 34, 36, 38, 40, 42, 44 служат для получения импульсов управления тиристорами выпрямительного моста 1-6 путем сравнения сигналов генераторов линейно- изменяющегося напряжения с постоянным 5 10 напряжением определенного значения. Углы управления всех тиристоров выпрями- тельного моста одинаковы. Нуль-органы 35, 37; 39, 41, 43, 45 служат для получения импульсов управления дополнительными тиристорами 21, 22 путем сравнения сигналов 20 генераторов линейно-изменяющегося напряжения с постоянным напряжением определенного значения. Углы управлениядополнительными тиристорами 21, 22 одинаковы и меньше углов управления тиристо рами выпрямительного моста. Логический элемент 6-6 ИЛИИ 46 предназначен для прекращения подачи импульсов управления дополнительными тиристорами 31, 22 30 при подаче импульсов управления тиристорами выпрямительного моста 1-6. Логические элементы 2 ИЛИ служат для получения одновременно двух импульсов управления и отпирания двух тиристоров выпрямитель- ного моста 1-6; 35 Устройство, согласно предлагаемому изобретению, работает следующим образом. Предположим в начальный момент времени отпираются тиристоры 1, 7, 8, 2,ток 40 протекает по цепи 1, 7, фазы А и В нагрузки,тиристоры 8, 2, Одновременно через диоды 14, 15 происходит заряд конденсатора 20. Затем напряжение между фазами сети ток, поддерживаемый индуктивностью нагрузки 13 протекает через диоды 17, 18. конденсатор 20, дозаряжая последний. Затем при открывшихся тириеторах 21, 22 отпираются тиристоры 7. 8, конденсатор 20 заряжается по цепи: тиристоры 21, 7, фазы А и В нагрузки 13, тиристоры 8, 22, напряжение заряда конденсатора уменьшается. Затем открываются тиристоры 2, 3 выпрямитель- ного моста, ток протекает по цепи: тиристоры 3, 7. фазы А и В нагрузки 13. тиристоры 8. 2. Одновременно через доиды 14, 15 дозаряжается конденсатор 20, падением на 55 пряжения на тиристорах 7, 8. диодах 14, 15 уменьшается по амплитуде, ток через тирИсторы 1. 7, 8, 2 уменьшается, реактивный запираются тиристоры 21, 22. Г 1 ри спаданиинапряжения между фазами сети до нуля исмене полярности тиристоры выпрямительного и инверторного мостов запираются, реактивная энергия, накопленная виндуктивностях нагрузки через диоды вспомогательного диодного моста заряжает конденсатор 20, который в следующие моментывремени разряжается через фазы нагрузки13. Аналогично формируется отрицательнаяполуводна напряжения между фазами А и Внагрузки, а, также напряжения других фаэ.Временем включения тиристоров инверторного моста 7-12 возможно изменятьдлительность разряда конденсатора 20 и .тем самым формировать ток нагрузки посинусоидальному закону,Поскольку формирование частоты и напряжения питания нагрузки определяетсяалгоритмом включения тиристоров инверторного моста, возможно параллельноевключение нескольких нагрузок с индивидуальными инверторными мостами, вспомогательными диодными мостами и блокамиуправления инверторными мостами,Использование предлагаемого изобретения позволит при независимом управлении несколькими нагрузками испольэоватьобщими 50 О элементов схемы устройства,Каждая нагрузка компенсируется двенадцатью тиристорами и диодами, а такжеблоком управления, содержащим стандартныЕ узлы, выпускаемые промышленностью в интегральном исполнении и,следовательно, дешевые, имеющие малыегабариты, не требующие специальной настройки, Количество и мощность нагрузок,подключаемых к устройству, определяетсятипом тиристоров выпрямительного моста, дополнительных тиристоров, а такжеемкостью конденсатора.Формула изобретенияПреобразователь частоты, содержащий соединенный с фазными входными выводами выпрямительный мост и встречно параллельно подключенный к нему по цепи постоянного тока инверторный мост, вспомогательный диодный мост, соединенный выводами переменного тока с выводами переменного тока инверторного моста, предназначенными для подключения нагрузки, конденсатор, включенный между выводами постоянного тока вспомогательного диод- ного моста, систему управления, состоящую иэ блока управления выпрямительным мостом, входом соединенного с фаэными входными выводами и блока управления инверторным мостом, выполненного в видесистемы импульсно-фазового управления по синусоидальному закону, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет независимого питания нескольких нагрузок с использованием общих элементов схемы, он снабжен идентичными комплектами по числу нагрузок, состоящими из инверторного моста, вспомогательного диодного моста и блока управления инверторным мостом, а также двумя дополнительными тиристорами, причем катодные группы вспомогательных диодных мостов и анодные группы инверторных мостов соединены через первый дополнительный тиристор, направленный катодом к инверторному мосту, анодные группы вспомогательных диодных мостов и катодные группы инверторных мостов соединены через второй дополнительный тиристор, направленный анодом к инверторному мосту, блок управления выпрямительным мостом состоит из трех синхронизаторов, шести генераторов линейно изменяющегося напряжения, двенадцати нуль-органов, логического элемента ББИЛИИ, шести логических элементов 2 ИЛИ, причем входы синхронизаторов присоединены к фазным входным выводам, выходы соотвегственно - к входам первых и вторых генераторов линейно изменяющегося напряжения, выходы первых генераторов линейно изменяющегося напояжения при соединены к первым входам первых и вторых нуль-органов, выходы вторых генераторов линейно изменяющегося напряжения присоединены к первым входам третьих и четвертых нуль-органов, к вторым 10 входам первых и третьих нуль-органов подключен введенный первый источник постоянного напряжения, к вторым входам вторых и четвертых нуль-органов подключен введенный второй источник другого зна чения постоянного напряжения, выходыпервых и третьих нуль-органов соединены с инверсными входами логического элемента Б-БИЛ ИИ и с соответствующими входами логических элементов 2 ИЛИ, прямые входы 20 логического элемента б-БИЛИИ соединены с соответствующими выходами вторьх и четвертых куль-органов, выходы логических элементов 2 ИЛИ соединены с соответствующими тиристорами выпрямительного мос та, выход логического элемента Б-БИЛИИсоединен с управляющими входами дополнительных тиристаров,1778895 ставитель А,йипулихред М.Моргентал Корректор Н.Слободяник Редактор роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужго л, Гагарина каз 4201 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5