RU2488937C2

RU2488937C2 - Frequency converter

Info

Publication number: RU2488937C2
Application number: RU2011134952/07A
Authority: RU
Inventors: Николай Алексеевич Лазаревский; Валентин Алексеевич Хомяк; Федор Андреевич Гельвер
Priority date: 2011-08-22
Filing date: 2011-08-22
Publication date: 2013-07-27
Also published as: RU2011134952A

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: frequency converter may optionally contain a braking chain. Included into the frequency converter scheme are low current rectifying diodes forming (together with the power rectifying bridge) the storage capacitor charge circuit, such capacitor charge current limited by the charge resistor.

EFFECT: increased efficiency and reliability of the static frequency converter by way of simplification of the device design, installation and operation, reduction of the item weight, overall dimensions and cost, the device being sufficiently versatile.

1 dwg

Description

Предложение относится к области электротехники и силовой электроники, в частности к преобразователям с двойным преобразованием электрической энергии.The proposal relates to the field of electrical engineering and power electronics, in particular to converters with double conversion of electrical energy.

Известен преобразователь частоты (журнал "Электротехника", сентябрь 2005, "Опыт разработки преобразователя частоты для асинхронного электропривода общепромышленного применения", авторы А. Гарганеев, А. Караулов, и др.) содержащий выпрямитель, инвертор, накопительный конденсатор, тормозную цепочку и зарядный резистор, установленный после выпрямителя и ограничивающий ток заряда конденсатора, а также контактор, шунтирующий зарядный резистор после окончания заряда. Недостатком известного устройства является необходимость установки дополнительного силового контактора, рассчитанного на полный ток нагрузки звена постоянного тока, и наличие дополнительного зарядного резистора.A known frequency converter (journal "Electrical Engineering", September 2005, "Experience in the development of a frequency converter for an asynchronous electric drive for general industrial use", authors A. Garganeev, A. Karaulov, etc.) containing a rectifier, inverter, storage capacitor, brake circuit and charging resistor installed after the rectifier and limiting the charge current of the capacitor, as well as a contactor shunting the charging resistor after the end of the charge. A disadvantage of the known device is the need to install an additional power contactor, designed for the full load current of the DC link, and the presence of an additional charging resistor.

Известно устройство и метод предварительного заряда накопительного конденсатора электрического преобразователя (патент US 20080239432, класс H02H 7/125, дата приоритета 26.09.2008 г., дата публикации 01.04.2010 г.), содержащее входной контактор, выпрямитель, инвертор, накопительный конденсатор и зарядный резистор, установленный после выпрямителя и ограничивающий ток заряда конденсатора, а также контактор, шунтирующий зарядный резистор после окончания заряда. Недостатком известного устройства является необходимость установки двух дополнительных контакторов и зарядного резистора.A device and method for pre-charging the storage capacitor of an electric converter (US patent 20080239432, class H02H 7/125, priority date 09/26/2008, publication date 04/01/2010), comprising an input contactor, a rectifier, an inverter, a storage capacitor and a charging device are known a resistor installed after the rectifier and limiting the charge current of the capacitor, as well as a contactor shunting the charging resistor after the end of the charge. A disadvantage of the known device is the need to install two additional contactors and a charging resistor.

Наиболее близким по технической сущности является преобразователь частоты (журнал "Электротехника", декабрь 2001, "Сравнительный анализ алгоритмов управления автономными инверторами напряжения в асинхронных электроприводах", автор Грузов В.Л. с.34-40), содержащий входной силовой контактор, выпрямитель, к положительному выводу которого через сглаживающий дроссель подключены положительные полюса автономного инвертора напряжения, тормозного модуля и накопительного конденсатора, а к отрицательному выводу подключены отрицательные полюса автономного инвертора напряжения, тормозного модуля и накопительного конденсатора. Заряд накопительного конденсатора производится с использованием трех токоограничительных зарядных резисторов, каждый из которых подключен параллельно силовым контактам входного контактора, один из выводов резистора подключен к фазе питающей сети, другой вывод подключен к выводу переменного тока выпрямителя.The closest in technical essence is a frequency converter (journal "Electrical Engineering", December 2001, "Comparative analysis of control algorithms for autonomous voltage inverters in asynchronous electric drives", author Gruzov VL p. 34-40), containing an input power contactor, rectifier, to the positive terminal of which the positive poles of the autonomous voltage inverter, brake module and storage capacitor are connected through the smoothing inductor, and the negative poles of the autos are connected to the negative terminal Onomny voltage inverter, brake module and storage capacitor. The storage capacitor is charged using three current-limiting charging resistors, each of which is connected in parallel with the power contacts of the input contactor, one of the resistor terminals is connected to the mains phase, and the other terminal is connected to the rectifier's AC terminal.

Недостаток устройства заключается в необходимости использования трех дополнительных зарядных резисторов, ограничивающих зарядный (пусковой) ток конденсатора. В результате увеличиваются масса, габариты и стоимость устройства, снижается надежность. Кроме того, требуется регулярное наблюдение за цепью заряда накопительного конденсатора, так как она постоянно находиться под питающим напряжением.The disadvantage of this device is the need to use three additional charging resistors, limiting the charging (starting) current of the capacitor. As a result, the mass, dimensions and cost of the device increase, and reliability decreases. In addition, regular monitoring of the charge circuit of the storage capacitor is required, since it is constantly under supply voltage.

Предлагаемый преобразователь частоты позволяет существенно упростить конструкцию устройства, повысить надежность, эффективность и улучшить габаритные и эксплуатационные характеристики.The proposed frequency converter can significantly simplify the design of the device, increase reliability, efficiency and improve overall and operational characteristics.

Устройство, схема которого представлена на чертеже, содержит систему управления 1, трехфазный выпрямительный мост 2, к отрицательному полюсу которого подключены отрицательные полюса накопительного конденсатора 3, автономного инвертора напряжения 4 и тормозной цепочки 5. В состав предлагаемого устройства также входит зарядная цепочка 6 состоящая из зарядного резистора 7, выпрямительных диодов 8, 9, 10 и силового контактора с главными контактами 11 и катушкой 12, обеспечивающего силовое подключение преобразователя частоты к питающей сети. Один вывод каждого из трех главных контактов 11 силового контактора соединен с катодом одного из трех верхних диодов 13, 14, 15 выпрямительного моста 2, второй вывод всех контактов объединяется в узел и соединен с положительным полюсом автономного инвертора напряжения 4, тормозной цепочки 5, накопительного конденсатора 3 и одним выводом зарядного резистора 7. Второй вывод зарядного резистора 7 соединен с катодами трех диодов 8, 9, 10 аноды, которых подключены к фазам питающей сети. Трехфазный выпрямительный мост состоит из шести диодов 13, 14, 15, 16, 17, 18 собранных по схеме "Ларионова", три из которых 16, 17 и 18 участвуют в процессе заряда накопительного конденсатора 3. Контакты контактора 11 управляются катушкой 12 подключенной к системе управления 1.The device, the circuit of which is shown in the drawing, contains a control system 1, a three-phase rectifier bridge 2, to the negative pole of which are connected the negative poles of the storage capacitor 3, an autonomous voltage inverter 4 and the brake circuit 5. The proposed device also includes a charging circuit 6 consisting of a charging resistor 7, rectifier diodes 8, 9, 10 and a power contactor with main contacts 11 and a coil 12, providing power connection of the frequency converter to the mains. One terminal of each of the three main contacts 11 of the power contactor is connected to the cathode of one of the three upper diodes 13, 14, 15 of the rectifier bridge 2, the second terminal of all contacts is combined into a node and connected to the positive pole of the autonomous voltage inverter 4, the brake circuit 5, and the storage capacitor 3 and one terminal of the charging resistor 7. The second terminal of the charging resistor 7 is connected to the cathodes of three diodes 8, 9, 10 of the anode, which are connected to the phases of the supply network. The three-phase rectifier bridge consists of six diodes 13, 14, 15, 16, 17, 18 assembled according to the Larionov circuit, three of which 16, 17 and 18 are involved in the process of charging the storage capacitor 3. The contacts of the contactor 11 are controlled by a coil 12 connected to the system management 1.

Работа преобразователя частоты происходит следующим образом. При подключении преобразователя частоты к питающей сети начинается заряд накопительного конденсатора 3 по цепям фазы А, В, С, искусственно созданный трехфазный двухполупериодный выпрямитель на диодах 8, 9, 10, 16, 17, 18, положительный вывод выпрямителя зарядный резистор 7, накопительный конденсатор 3 и отрицательный вывод выпрямителя.The operation of the frequency converter is as follows. When the frequency converter is connected to the mains, the charge of the storage capacitor 3 begins along the phase A, B, C circuits, an artificially created three-phase two-half-wave rectifier on diodes 8, 9, 10, 16, 17, 18, a positive terminal of the rectifier, charging resistor 7, storage capacitor 3 and the negative terminal of the rectifier.

После окончания процесса заряда система управления 1 осуществит включение катушки 12 входного силового контактора, обеспечивающего "силовое" подключение преобразователя частоты к питающей сети контактами 11, и начинается работа инвертора напряжения и целиком всего преобразователя частоты по заданному алгоритму.After the end of the charging process, the control system 1 will turn on the coil 12 of the input power contactor, which provides a "power" connection of the frequency converter to the mains with contacts 11, and the voltage inverter and the entire frequency converter will start working according to the specified algorithm.

Следует отметить, что каждый из контактов 11 силового контактора. должен быть рассчитан на пропускание меньшего тока, при одной и той же мощности преобразователя частоты, по сравнению со схемой прототипа, следовательно, может быть выбран контактор меньшего габарита.It should be noted that each of the contacts 11 of the power contactor. must be designed to transmit less current at the same power of the frequency converter, compared with the prototype circuit, therefore, a smaller contactor can be selected.

Таким образом, предлагаемое устройство существенно упрощает конструкцию устройства, повышает эффективность и надежность работы, упрощает его изготовление, монтаж и эксплуатацию, снижает вес, габариты и стоимость.Thus, the proposed device greatly simplifies the design of the device, increases the efficiency and reliability, simplifies its manufacture, installation and operation, reduces weight, dimensions and cost.

Claims

A frequency converter comprising a control system, a three-phase rectifier bridge, to the negative pole of which are connected the negative poles of an autonomous voltage inverter, a brake circuit and a storage capacitor, characterized in that it is equipped with a contactor with three contacts, one terminal of each of which is connected to the cathode of one of three the top diodes of the rectifier bridge, the second output of all contacts is combined into a node and connected to the positive pole of an autonomous voltage inverter, a brake chain and, a storage capacitor and one terminal of a charging resistor, the second terminal of which is connected to the cathodes of three diodes, the anodes of which are connected to the phases of the supply network.