RU2074497C1 - Frequency converter - Google Patents
Frequency converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2074497C1 RU2074497C1 RU94020631A RU94020631A RU2074497C1 RU 2074497 C1 RU2074497 C1 RU 2074497C1 RU 94020631 A RU94020631 A RU 94020631A RU 94020631 A RU94020631 A RU 94020631A RU 2074497 C1 RU2074497 C1 RU 2074497C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency converter
- rectifier
- inverter
- terminals
- filter
- Prior art date
Links
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
- Electrostatic Separation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания для установок электросинтеза озона. The invention relates to a conversion technique and can be used as a power source for ozone electrosynthesis plants.
Известен преобразователь частоты, содержащий трехфазный мостовой выпрямитель на тиристорах, входные выводы которого подключены к входным выводам преобразователя частоты, дроссель фильтра, однофазный мостовой инвертор на тиристорах, катодная группа которого соединена с анодной группой выпрямителя, а анодная группа с катодной группой выпрямителя через дроссель фильтра, выходные выводы инвертора подключены к выходным выводам преобразователя частоты, блок управления, выходные выводы которого соединены с управляющими электродами тиристоров выпрямителя и инвертора, коммутирующий конденсатор, шунтирующий выходные выводы инвертора (А.с. СССР N 726638, МКИ Н 02 М 5/27. опубл. 05.04.80. Бюл. N 13). A known frequency converter containing a three-phase bridge rectifier on thyristors, the input terminals of which are connected to the input terminals of the frequency converter, a filter choke, a single-phase bridge inverter on thyristors, the cathode group of which is connected to the anode group of the rectifier, and the anode group with the cathode group of the rectifier through the filter inductor, the output terminals of the inverter are connected to the output terminals of the frequency converter, a control unit, the output terminals of which are connected to the control electrodes tiris tori rectifier and inverter, a switching capacitor, shunting the output terminals of the inverter (AS USSR N 726638, MKI N 02 M 5/27. publ. 05.04.80. Bull. N 13).
Недостатком преобразователя частоты является низкая надежность работы из-за высокой скорости нарастания тока тиристоров и высоких уровней коммутационных перенапряжений. The disadvantage of the frequency converter is the low reliability due to the high slew rate of the thyristor current and high levels of switching overvoltage.
Известен преобразователь частоты, содержащий трехфазный мостовой выпрямитель на тиристорах, входные выводы которого подключены к входным выводам преобразователя частоты, первый и второй дроссели фильтра, однофазный мостовой инвертор на тиристорах, катодная группа которого соединена с анодной группой выпрямителя через первый дроссель фильтра, а анодная группа с катодной группой выпрямителя через второй дроссель фильтра, выходные выводы инвертора подключены к выходным выводам преобразователя частоты, блок управления, выходные выводы которого соединены с управляющими электродами тиристоров выпрямителя и инвертора, коммутирующий конденсатор, шунтирующий выходные выводы инвертора (А.с. СССР N 754610, МКИ Н 02 М 5/42. A known frequency converter containing a three-phase bridge rectifier on thyristors, the input terminals of which are connected to the input terminals of the frequency converter, a first and second filter chokes, a single-phase bridge inverter on thyristors, the cathode group of which is connected to the anode group of the rectifier through the first filter choke, and the anode group with by the cathode group of the rectifier through the second filter choke, the output terminals of the inverter are connected to the output terminals of the frequency converter, control unit, output terminals which is connected to the control electrodes of the rectifier and inverter thyristors, a switching capacitor, shunting the output terminals of the inverter (AS USSR N 754610, MKI N 02 M 5/42.
Недостатком преобразователя частоты является низкая надежность его работы из-за высокой скорости нарастания тока тиристоров и высоких уровней коммутационных перенапряжений. The disadvantage of the frequency converter is the low reliability of its operation due to the high slew rate of the thyristor current and high levels of switching overvoltage.
Известен преобразователь частоты (Пол. реш. по заявке СССР N 5031328, МКИ Н 02 М 5/45. заявл. 23.01.92 Реш. 10.06.92), который и рассматривается в качестве прототипа. A known frequency converter (Pol. Dec. According to the application of the USSR N 5031328, MKI N 02 M 5/45. Decl. 23.01.92 Dec. 10.06.92), which is considered as a prototype.
Прототип содержит трехфазный мостовой выпрямитель на тиристорах, входные выводы которого подключены к входным выводам преобразователя частоты, дроссель фильтра, трансформатор, однофазный мостовой инвертор на тиристорах, катодная группа которого соединена с анодной группой выпрямителя, а анодная группа с катодной группой выпрямителя через дроссель фильтра, выходные выводы инвертора подключены к выводам первичной обмотки трансформатора, выводы вторичной обмотки которого соединены с выходными выводами преобразователя частоты, диод, анод которого подключен к анодной группе выпрямителя, а катод к катодной группе выпрямителя, блок управления, выходные выводы которого соединены с управляющими электродами тиристоров выпрямителя и инвертора, коммутирующий конденсатор, шунтирующий выходные выводы инвертора. The prototype contains a three-phase bridge rectifier on thyristors, the input terminals of which are connected to the input terminals of the frequency converter, a filter choke, a transformer, a single-phase bridge inverter on thyristors, the cathode group of which is connected to the anode group of the rectifier, and the anode group with the cathode group of the rectifier through the filter inductor, output the inverter terminals are connected to the terminals of the primary winding of the transformer, the terminals of the secondary winding of which are connected to the output terminals of the frequency converter, a diode, and the node of which is connected to the anode group of the rectifier, and the cathode to the cathode group of the rectifier, a control unit whose output terminals are connected to the control electrodes of the rectifier and inverter thyristors, a switching capacitor, shunting the output terminals of the inverter.
Недостатком прототипа является низкая надежность в работе из-за высокой скорости нарастания тока тиристоров инвертора и высоких уровней напряжений и коммутационных перенапряжений в схемах выпрямителя и инвертора. The disadvantage of the prototype is the low reliability due to the high slew rate of the current of the inverter thyristors and high levels of voltage and switching overvoltage in the rectifier and inverter circuits.
Изобретение направлено на решение задачи повышения надежности в работе преобразователя частоты, что является целью изобретения. The invention is aimed at solving the problem of improving the reliability of the frequency converter, which is the purpose of the invention.
Повышение надежности в работе преобразователя частоты достигается тем, что в схему преобразователя частоты, содержащего трехфазный выпрямитель на тиристорах, входные выводы которого подключены к входным выводам преобразователя частоты, дроссель фильтра, трансформатор, однофазный мостовой инвертор на тиристорах, катодная группа которого соединена с анодной группой выпрямителя, а анодная группа с первым выводом дросселя фильтра, выходные выводы инвертора подключены к выводам первичной обмотки трансформатора, выводы вторичной обмотки которого соединены с выходными выводами преобразователя частоты, диод, анод которого подключен к анодной группе выпрямителя, а катод - к второму выводу дросселя фильтра, блок управления, выходные выводы которого соединены с управляющими электродами тиристоров выпрямителя и инвертора, коммутирующий конденсатор, введены три конденсатора фильтра, первый и второй варисторы, конденсаторы фильтра соединены в звезду, выводы звезды подключены к входным выводам преобразователя частоты, а общая точка соединения конденсаторов фильтра соединена с общей точкой соединения диода и дросселя фильтра, диод зашунтирован первым варистором, а выходные выводы инвертора - вторым варистором, выходные выводы преобразователя частоты зашунтированы коммутирующим конденсатором. Improving the reliability of the frequency converter is achieved by the fact that the frequency converter circuit contains a three-phase rectifier on thyristors, the input terminals of which are connected to the input terminals of the frequency converter, a filter choke, a transformer, a single-phase bridge inverter on thyristors, the cathode group of which is connected to the anode group of the rectifier and the anode group with the first output of the filter inductor, the output terminals of the inverter are connected to the terminals of the primary winding of the transformer, the conclusions of the secondary winding which is connected to the output terminals of the frequency converter, a diode, the anode of which is connected to the anode group of the rectifier, and the cathode is connected to the second output of the filter inductor, a control unit whose output terminals are connected to the control electrodes of the rectifier and inverter thyristors, a switching capacitor, three filter capacitors are introduced, the first and second varistors, the filter capacitors are connected to a star, the star leads are connected to the input terminals of the frequency converter, and the common connection point of the filter capacitors is connected with a common connection point between the diode and the filter choke, the diode is shunted by the first varistor, and the output terminals of the inverter by the second varistor, the output terminals of the frequency converter are shunted by a switching capacitor.
Существенным отличием преобразователя частоты является высокая надежность его в работе. Это достигается за счет уменьшения скорости нарастания тока тиристоров инвертора при коммутациях, а также снижением уровней напряжений и коммутационных перенапряжений в схемах выпрямителя и инвертора. Снижение скорости нарастания тока тиристоров обусловлено включением в контур коммутации инвертора индуктивностей рассеяния обмоток трансформатора. За счет уменьшения скорости нарастания тока тиристоров уменьшаются уровни коммутационных перенапряжений в схеме инвертора. Ограничение уровней перенапряжений в схемах выпрямителя и инвертора осуществляется также варисторами. Уровень выпрямленного напряжения в заявляемом преобразователе частоты в 1,41 раза ниже, что повышает устойчивость и надежность в работе в условиях интенсивных электромагнитных помех при питании генератора озона. Повышение надежности в работе преобразователя частоты является полученным техническим результатом, обусловленным введением новых элементов и связей, т.е. отличительными признаками. Таким образом, отличительные признаки заявляемого преобразователя частоты являются существенными. A significant difference between the frequency converter is its high reliability. This is achieved by reducing the slew rate of the inverter thyristor currents during switching, as well as by reducing the voltage levels and switching overvoltages in the rectifier and inverter circuits. The decrease in the slew rate of the thyristor current is due to the inclusion of transformer windings inductance scattering in the inverter switching circuit. By reducing the rate of rise of the thyristor current, the levels of switching overvoltages in the inverter circuit are reduced. Limitation of overvoltage levels in rectifier and inverter circuits is also carried out by varistors. The level of rectified voltage in the inventive frequency converter is 1.41 times lower, which increases the stability and reliability in operation in conditions of intense electromagnetic interference when powered by an ozone generator. Improving the reliability in the operation of the frequency converter is a technical result due to the introduction of new elements and connections, i.e. distinguishing features. Thus, the distinguishing features of the inventive frequency converter are essential.
На чертеже приведена схема преобразователя частоты. The drawing shows a diagram of a frequency converter.
Преобразователь частоты содержит подключенный к входным выводам трехфазный выпрямитель на тиристорах 1 3, однофазный мостовой инвертор на тиристорах 4 7, катодная группа которого соединена с анодной группой выпрямителя, а анодная группа с первым выводом дросселя фильтра 8, выходные выводы инвертора подключены к выводам первичной обмотки трансформатора 9 и зашунтированы варистором 10, выводы вторичной обмотки трансформатора 11 подключены к выходным выводам преобразователя частоты, диод 12, анод которого подключен к анодной группе выпрямителя, а катод к второму выводу дросселя фильтра, конденсаторы фильтра 13 15, соединенные в звезду, выводы которой подключены к входным выводам преобразователя частоты, а общая точка соединения конденсаторов фильтра подключена к общей точке соединения диода и дросселя фильтра, варистор 16, шунтирующий диод, коммутирующий конденсатор 17, шунтирующий выходные выводы преобразователя частоты, блок управления 18, выходные выводы которого соединены с управляющими электродами тиристоров выпрямителя и инвертора. К выходным выводам преобразователя частоты подключен генератор озона 19. The frequency converter contains a three-phase rectifier on thyristors 1 3 connected to the input terminals, a single-phase bridge inverter on thyristors 4 7, the cathode group of which is connected to the anode group of the rectifier, and the anode group with the first output of the filter inductor 8, the output terminals of the inverter are connected to the terminals of the transformer primary winding 9 and shunted by varistor 10, the terminals of the secondary winding of transformer 11 are connected to the output terminals of the frequency converter, diode 12, the anode of which is connected to the anode group, straighten I, and the cathode to the second output of the filter inductor, the filter capacitors 13 15 connected to a star, the terminals of which are connected to the input terminals of the frequency converter, and the common connection point of the filter capacitors is connected to the common connection point of the filter diode and the inductor, varistor 16, shunt diode, a switching capacitor 17, shunting the output terminals of the frequency converter, a control unit 18, the output terminals of which are connected to the control electrodes of the thyristors of the rectifier and inverter. An ozone generator 19 is connected to the output terminals of the frequency converter.
Преобразователь частоты работает следующим образом. The frequency converter operates as follows.
Блок управления 18 формирует и подает импульсы управления на тиристоры 1-3 выпрямителя и 4-7 тиристоры инвертора. Тиристоры выпрямителя 1-3 включаются поочередно. При этом ток проводит тиристор выпрямителя, катод которого имеет наиболее отрицательный потенциал относительно потенциала общей точки (искусственная нулевая точка) соединения конденсаторов фильтра 13 15. Тиристоры диагоналей моста инвертора 4, 7 и 5, 6 включаются поочередно с частотой, равной выходной частоте преобразователя. При работе тиристоров 4, 7 или 5, 6 одной из диагоналей моста инвертора формируется первая полуволна выходного тока, а при работе противоположной диагонали вторая полуволна выходного тока. Очередная коммутация тиристоров 4 7 осуществляется за счет энергии, накопленной в электрическом поле коммутирующего конденсатора 17 на предыдущем интервале работы. При этом скорость нарастания тока открывающегося тиристора и спада тока запирающегося тиристора в интервале коммутации ограничивается индуктивностями рассеяния первичной и вторичной обмоток трансформатора 9, 11. Импульс перенапряжения, возникающий при обрыве тока запирающегося тиристора в инверторе, ограничивается варистором 10. The control unit 18 generates and supplies control pulses to the thyristors 1-3 of the rectifier and 4-7 thyristors of the inverter. Rectifier thyristors 1-3 are switched on alternately. In this case, the rectifier thyristor conducts the current, the cathode of which has the most negative potential relative to the common point potential (artificial zero point) of the connection of the filter capacitors 13 15. The thyristors of the diagonals of the inverter bridge 4, 7 and 5, 6 are switched on alternately with a frequency equal to the output frequency of the converter. When thyristors 4, 7 or 5, 6 are working on one of the diagonals of the inverter bridge, the first half-wave of the output current is formed, and when the opposite diagonal works, the second half-wave of the output current. The next switching of thyristors 4 7 is due to the energy stored in the electric field of the switching capacitor 17 in the previous operation interval. In this case, the rate of increase in the current of the opening thyristor and the decrease in the current of the lock thyristor in the switching interval is limited by the leakage inductances of the primary and secondary windings of the transformer 9, 11. The overvoltage pulse arising from a break in the current of the lock thyristor in the inverter is limited by varistor 10.
К генератору озона 19 прикладывается переменное напряжение вторичной обмотки трансформатора 11. Индуктивность дросселя фильтра 8 выбирается из условия хорошего сглаживания тока выпрямителя. В результате выходной ток преобразователя частоты на каждом полупериоде имеет форму трапеции, что обусловлено коммутационными процессами в инверторе. An alternating voltage of the secondary winding of the transformer 11 is applied to the ozone generator 19. The inductance of the filter inductor 8 is selected from the condition of a good smoothing of the rectifier current. As a result, the output current of the frequency converter at each half-cycle has the shape of a trapezoid, which is due to switching processes in the inverter.
Выходное напряжение выпрямителя в заявляемом преобразователе в 1,41 раза меньше, чем при использовании мостовой схемы. Диод 12 в схеме выпрямителя выполняет роль нулевого вентиля и обеспечивает снижение пульсаций выходного напряжения при больших углах управления. Перенапряжения, возникающие при коммутациях тиристоров выпрямителя 1 3, ограничиваются варистором 16. The output voltage of the rectifier in the inventive converter is 1.41 times less than when using a bridge circuit. The diode 12 in the rectifier circuit acts as a zero gate and reduces the ripple of the output voltage at large control angles. Overvoltages arising from switching thyristors of rectifier 1 3 are limited by varistor 16.
Блок управления преобразователя частоты 18 выполняется аналогично блоку управления в преобразователе, выбранном за прототип. The control unit of the frequency converter 18 is performed similarly to the control unit in the converter selected for the prototype.
Заявляемый преобразователь частоты имеет более высокую надежность работы в установке электросинтеза озона, что обусловлено низкими скоростями нарастания и спада тока тиристоров инвертора 4 7, малыми коммутационными потерями и перенапряжениями, возникающими при обрыве тока тиристоров 4 7. Эффективное дополнительное ограничение перенапряжений в схемах выпрямителя и инвертора осуществляется варисторами 10 и 16. Работа элементов преобразователя на пониженных напряжениях обеспечивает более высокую помехоустойчивость в условиях интенсивных электромагнитных помех при эксплуатации в составе установки электросинтеза озона. Подключение коммутирующего конденсатора 17 к выходным выводам преобразователя частоты упрощает конструкцию устройства и также повышает надежность его в работе. The inventive frequency converter has a higher reliability in the installation of ozone electrosynthesis, which is due to the low rise and fall rates of the current of the inverter thyristors 4 7, low switching losses and overvoltages that occur when the thyristor current breaks 4 7. An effective additional limitation of the overvoltage in the rectifier and inverter circuits is carried out varistors 10 and 16. The operation of the converter elements at low voltages provides higher noise immunity in conditions of intense x electromagnetic interference during the operation in an installation ozone electrosynthesis. Connecting a switching capacitor 17 to the output terminals of the frequency converter simplifies the design of the device and also increases its reliability.
Повышение надежности в работе преобразователя частоты оценивается по времени наработки на отказ. Согласно данным опытной эксплуатации время наработки на отказ преобразователя частоты в составе установки электросинтеза озона может быть увеличено в 1,5 1,8 раза. The increase in reliability in the operation of the frequency converter is evaluated by the mean time between failures. According to the test operation data, the time between failures of the frequency converter in the installation of ozone electrosynthesis can be increased by 1.5 1.8 times.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94020631A RU2074497C1 (en) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | Frequency converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94020631A RU2074497C1 (en) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | Frequency converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94020631A RU94020631A (en) | 1996-05-20 |
| RU2074497C1 true RU2074497C1 (en) | 1997-02-27 |
Family
ID=20156733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94020631A RU2074497C1 (en) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | Frequency converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2074497C1 (en) |
-
1994
- 1994-06-02 RU RU94020631A patent/RU2074497C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР N 726638, кл. H 02 M 5/27, 1980. Патент СССР N 2020710, кл. H 02 M 3/45, 1993. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU94020631A (en) | 1996-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| McMurray | The thyristor electronic transformer: A power converter using a high-frequency link | |
| US7206211B2 (en) | Converter and a method for controlling a converter | |
| EA001816B1 (en) | An ac-dc power supply | |
| US5168437A (en) | Phase displaced, multiple inverter bridge circuits with waveform notching for harmonic elimination | |
| EP1057251A1 (en) | A vsc-converter | |
| Prasad et al. | Analysis and design of a three-phase offline DC-DC converter with high frequency isolation | |
| EP0554903A2 (en) | Snubber energy recovery circuit for protecting switching devices from voltage and current | |
| JP3239757B2 (en) | AC current source circuit | |
| US11342861B2 (en) | Method and apparatus to mitigate DC bus over-voltages on common AC bus systems utilizing DC and AC drives | |
| Vodovozov et al. | Power electronic converters | |
| RU2074497C1 (en) | Frequency converter | |
| US4855887A (en) | Current and frequency converter having means to reduce switching losses | |
| JP5169018B2 (en) | Power converter | |
| JP3737008B2 (en) | Power converter | |
| US4455600A (en) | Single phase, double-ended thyristor inverter with choke-coupled impulse commutation | |
| JP2002084757A (en) | Ac-dc converter device | |
| JPH09294373A (en) | Snubber circuit of insulation type ac/dc conversion device | |
| CN217607713U (en) | High-frequency switching power supply output rectifying circuit and high-frequency switching power supply | |
| RU90275U1 (en) | AUTONOMOUS AGREED INVERTER WITH RESONANT COMMUTATION | |
| Senthilkumar et al. | Z-source inverter for UPS application | |
| RU2068215C1 (en) | Power supply source for devices with two power leads-in | |
| Kragh | On the control of a DC-link based high frequency AC-voltage regulator | |
| RU2103793C1 (en) | Frequency changer for ozonizer feeding | |
| RU2131638C1 (en) | Direct voltage converter | |
| RU2152682C1 (en) | Frequency changer |