RU2682896C1 - Frequency converter - Google Patents

Frequency converter Download PDF

Info

Publication number
RU2682896C1
RU2682896C1 RU2018113884A RU2018113884A RU2682896C1 RU 2682896 C1 RU2682896 C1 RU 2682896C1 RU 2018113884 A RU2018113884 A RU 2018113884A RU 2018113884 A RU2018113884 A RU 2018113884A RU 2682896 C1 RU2682896 C1 RU 2682896C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
storage capacitor
frequency converter
contactor
resistor
charging
Prior art date
Application number
RU2018113884A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Федор Андреевич Гельвер
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр"
Priority to RU2018113884A priority Critical patent/RU2682896C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2682896C1 publication Critical patent/RU2682896C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/453Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/458Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only

Abstract

FIELD: electrical equipment.SUBSTANCE: invention relates to the electrical equipment and power electronics, particularly to the electric energy converters designed according to the two-link electrical frequency converters scheme. In addition, the proposed device has sufficient degree of universality that allows the storage capacitor charging circuit and the two-link electric converter braking energy damping circuit functional combination in one device. In addition, the proposed frequency converter allows for rather simple diagnostics of short circuit presence and stop the storage capacitor charging in case of an emergency situation. Set task is achieved due to that to the frequency converter circuit the transducer and new connections are added, which enable to perform the storage capacitor controlled charging and use the resistor as the charging resistor and as the braking resistor. Positive effect of the invention consists in the fact that with minimum number of elements, the product improved functional capabilities are provided, increase in the operation reliability, the used element base modularity, universality and unification are appearing, as well as the frequency converter storage capacitor charging is automated.EFFECT: technical result is increase in the reliability, increase in the frequency converter functionality, increase in the efficiency and the operational characteristics improvement, and also, what is especially important, making it possible to switch on the storage capacitor charge by the command from the control system.1 cl, 3 dwg

Description

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

Известен 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. Отрицательный вывод выпрямителя подключен к отрицательным полюсам автономного инвертора напряжения, тормозного модуля и накопительного конденсатора. Заряд накопительного конденсатора производится с использованием трех токоограничительных зарядных резисторов, которые подключены параллельно трем силовым контактам входного контактора. Один из выводов каждого резистора подключен к фазе питающей сети, а другой вывод подключен к выводу переменного тока выпрямителя. Недостатком устройства является необходимость 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.A known frequency converter (journal "Electrical Engineering", December 2001, "Comparative analysis of control algorithms for autonomous voltage inverters in asynchronous electric drives", author Gruzov V.L. p. 34-40), containing an input power contactor, rectifier, to the positive output of which a smoothing inductor connected to the positive poles of an autonomous voltage inverter, brake module and storage capacitor. The negative terminal of the rectifier is connected to the negative poles of an autonomous voltage inverter, brake module and storage capacitor. The storage capacitor is charged using three current-limiting charging resistors that are connected in parallel with the three power contacts of the input contactor. One of the terminals of each resistor is connected to the phase of the supply network, and the other terminal is connected to the AC terminal of the rectifier. The disadvantage of this device is the need to use three additional charging resistors that limit 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.

Известно устройство и метод предварительного заряда накопительного конденсатора преобразователя частоты (патент US 20080310202, класс Н02М 5/458, дата приоритета 30.06.2004 г., дата публикации 28.06.2005 г.или патент US 20080239432, класс Н02Н 7/125, дата приоритета 26.09.2008 г., дата публикации 01.04.2010 г.), содержащее выпрямитель, инвертор, накопительный конденсатор и зарядный резистор, установленный после выпрямителя и ограничивающий ток заряда конденсатора, а также контакт контактора, шунтирующий зарядный резистор после окончания процесса заряда. Недостатком данного преобразователя частоты является наличие зарядной цепочки состоящей из дополнительного мощного зарядного резистора и силового контакта контактора, установленных на стороне постоянного тока преобразователя частоты.A device and method for pre-charging the storage capacitor of a frequency converter are known (patent US 20080310202, class Н02М 5/458, priority date 06/30/2004, publication date 06/28/2005, or patent US 20080239432, class Н02Н 7/125, priority date 26.09 .2008, publication date 04/01/2010) containing a rectifier, an inverter, a storage capacitor and a charging resistor installed after the rectifier and limiting the charge current of the capacitor, as well as a contactor contactor shunting the charging resistor after the end of the charging process. The disadvantage of this frequency converter is the presence of a charging circuit consisting of an additional powerful charging resistor and a power contactor of the contactor mounted on the DC side of the frequency converter.

Известно устройство преобразователя частоты (патент RU 2491702, класс Н02М 5/00, дата приоритета 22.08.2011 г., дата публикации 27.02.2013 г.авторы: Гельвер Ф.А., Махонин С.В.) содержащий входной трехполюсный силовой контактор, выпрямитель напряжения, тормозную цепочку, накопительный конденсатор, инвертор напряжения и слаботочное реле. Суть изобретения заключается в использовании тормозного резистора в процессе заряда посредством слаботочного реле напряжения, осуществляющего коммутацию тормозного резистора либо на процесс заряда, либо на процесс торможения. Недостаток устройства заключается в необходимости использования входного силового контактора и дополнительного реле, осуществляющего коммутацию тормозного резистора. В результате увеличиваются масса, габариты и стоимость устройства, а также существенно снижается надежность.A device for a frequency converter is known (patent RU 2491702, class Н02М 5/00, priority date 08/22/2011, publication date 02/27/2013 authors: Gelver F.A., Makhonin S.V.) containing an input three-pole power contactor, voltage rectifier, brake circuit, storage capacitor, voltage inverter and low-current relay. The essence of the invention is the use of a braking resistor in the charging process by means of a low-current voltage relay, which commutes the braking resistor either to the charging process or to the braking process. The disadvantage of this device is the need to use an input power contactor and an additional relay that commutes the braking resistor. As a result, the mass, dimensions and cost of the device increase, as well as reliability significantly decreases.

Наиболее близким по технической сущности является преобразователь частоты (патент RU 2591054 С1, класс Н02М 5/458, дата приоритета 16.12.2014 г., дата публикации 10.07.2016 г., заявка 2014151102/07, 16.12.2014, автор Гельвер Ф.А.), содержащий систему управления, выпрямитель напряжения, тормозную цепочку, накопительный конденсатор, инвертор напряжения и контактор. Причем нормально открытый контакт контактора установлен в минусовую шину между выпрямителем и инвертором напряжения в разрыв узла соединяющего резистор и обратный диод тормозной цепочки. Достоинством предложения является использование резистора тормозной цепочки в качестве зарядного ограничивающего ток заряда накопительного конденсатора. К достоинствам известной схемы также можно отнести высокую степень надежности и простоту схемной реализации. К недостаткам известного устройства относится то, что процесс заряда накопительного конденсатора начинается сразу после подачи напряжения на выводы переменного тока выпрямителя напряжения и этот процесс никак не управляется системой управления преобразователя частоты. Таким образом, инвертор напряжения будет находиться под напряжением сразу же после подачи напряжения на выводы переменного тока выпрямителя напряжения. Еще одним из недостатков предложенного устройства преобразователя частоты является, и тот момент, что в случае короткого замыкания в инверторе напряжения через резистор тормозной цепи будет протекать ток короткого замыкания ограниченный номиналом резистора и этот процесс будет продолжаться до того времени пока не будет отключено питание преобразователя частоты.The closest in technical essence is a frequency converter (patent RU 2591054 C1, class H2M 5/458, priority date 12/16/2014, publication date 10/07/2016, application 2014151102/07, 12/16/2014, author F. Gelver .) containing a control system, a voltage rectifier, a brake circuit, a storage capacitor, a voltage inverter and a contactor. Moreover, the normally open contact of the contactor is installed in the negative bus between the rectifier and the voltage inverter in the gap of the node connecting the resistor and the reverse diode of the brake chain. The advantage of the proposal is the use of a braking resistor as a charging current-limiting charge accumulator capacitor. The advantages of the known scheme can also include a high degree of reliability and simplicity of circuit implementation. The disadvantages of the known device include the fact that the process of charging the storage capacitor begins immediately after applying voltage to the AC terminals of the voltage rectifier and this process is not controlled by the control system of the frequency converter. Thus, the voltage inverter will be energized immediately after applying voltage to the AC terminals of the voltage rectifier. Another disadvantage of the proposed device of the frequency converter is the fact that in the event of a short circuit in the inverter, a short circuit current limited by the resistor rating will flow through the brake circuit resistor and this process will continue until the frequency converter is disconnected.

Предлагаемый преобразователь частоты позволяет улучшить функциональность, повысить надежность, эффективность и улучшить эксплуатационные характеристики, а также что особенно важно добавить в схему преобразователя частоты возможность включения заряда накопительного конденсатора по команде системы управления. Предлагаемый преобразователь частоты отличает модульность, универсальность и унификация используемой элементной базы. Предлагаемый преобразователь частоты позволяет довольно просто осуществить диагностику наличия короткого замыкания и отключить процесс заряда накопительного конденсатора в случае возникновения аварийной ситуации.The proposed frequency converter can improve functionality, increase reliability, efficiency and improve operational characteristics, and it is also especially important to add to the frequency converter circuit the ability to turn on the storage capacitor charge on command of the control system. The proposed frequency converter is distinguished by modularity, versatility and unification of the used elemental base. The proposed frequency converter makes it quite simple to diagnose the presence of a short circuit and turn off the charging process of the storage capacitor in the event of an emergency.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в схеме преобразователя частоты, содержащей систему управления, контактор, состоящий из катушки управления и одного нормально открытого контакта, трехфазный выпрямительный мост, инвертор напряжения, накопительный конденсатор и тормозную цепочку, выводы переменного тока выпрямительного моста подключены к питающей сети, катушка управления подключена к системе управления, трехфазный выпрямительный мост своим положительным полюсом соединен с положительными полюсами инвертора напряжения, накопительного конденсатора и тормозной цепочки, состоящей из двух диодов, транзистора и тормозного резистора, причем коллектор транзистора и катод первого диода подключены к положительному полюсу накопительного конденсатора, а эмиттер транзистора и анод первого диода соединены с катодом второго диода и первым выводом тормозного резистора, отрицательный полюс инвертора напряжения соединен с отрицательным полюсом накопительного конденсатора, отрицательный полюс выпрямительного моста соединен с первым выводом нормально открытого контакта контактора, второй вывод нормально открытого контакта контактора подключен к отрицательным полюсам инвертора напряжения и накопительного конденсатора, предусмотрены следующие отличия: преобразователь частоты содержит дополнительно транзистор тормозной цепочки, причем коллектор дополнительного транзистора соединен с катодом второго диода, а эмиттер дополнительного транзистора с анодом второго диода и с отрицательным полюсом выпрямительного моста, а второй вывод резистора соединен с отрицательным полюсом инвертора напряжения.The problem is solved due to the fact that in the frequency converter circuit containing the control system, a contactor consisting of a control coil and one normally open contact, a three-phase rectifier bridge, a voltage inverter, a storage capacitor and a brake circuit, rectifier bridge AC terminals are connected to the mains , the control coil is connected to the control system, the three-phase rectifier bridge is connected with its positive pole to the positive poles of the voltage inverter , a storage capacitor and a brake circuit consisting of two diodes, a transistor and a brake resistor, the collector of the transistor and the cathode of the first diode connected to the positive pole of the storage capacitor, and the emitter of the transistor and the anode of the first diode connected to the cathode of the second diode and the first output of the brake resistor, negative the pole of the voltage inverter is connected to the negative pole of the storage capacitor, the negative pole of the rectifier bridge is connected to the first terminal of the normally open contact of the contactor, the second terminal of the normally open contact of the contactor is connected to the negative poles of the voltage inverter and the storage capacitor, the following differences are provided: the frequency converter additionally contains a brake circuit transistor, the collector of the additional transistor connected to the cathode of the second diode, and the emitter of the additional transistor with the anode of the second diode and with the negative pole of the rectifier bridge, and the second terminal of the resistor is connected to the negative pole of the inverter eniya.

Кроме того, преобразователь частоты может содержать дополнительный контакт контактора, а катушка управления контактора подключена одним выводом к положительному полюсу накопительного конденсатора, а другим выводом к отрицательному полюсу накопительного конденсатора, а дополнительный контакт контактора подключен к системе управления.In addition, the frequency converter may contain an additional contactor contact, and the control coil of the contactor is connected with one terminal to the positive pole of the storage capacitor, and the other terminal to the negative pole of the storage capacitor, and an additional contact of the contactor is connected to the control system.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На Фиг. 1 представлена схема преобразователя частоты, на Фиг. 2 - схема преобразователя частоты содержащего дополнительный контакт контактора и иное подключение катушки контактора, на Фиг. 3 - вариант схемы преобразователя частоты с включением нормально открытого контакта контактора в положительную шину звена постоянного тока преобразователя частоты.In FIG. 1 is a diagram of a frequency converter; FIG. 2 is a diagram of a frequency converter comprising an additional contactor contactor and another connection of a contactor coil, FIG. 3 is a variant of the frequency converter circuit with the inclusion of a normally open contactor contact in the positive DC bus of the frequency converter.

Преобразователь частоты, схема которого представлена на Фиг. 1, содержит систему управления 1, контактор, состоящий из катушки управления 2 и одного нормально открытого контакта 3, трехфазный выпрямительный мост 4, инвертор напряжения 5, накопительный конденсатор 6 и тормозную цепочку 7. Выводы переменного тока выпрямительного моста 4 подключены к питающей сети, катушка управления 2 подключена к системе управления 1, трехфазный выпрямительный мост 4 своим положительным полюсом соединен с положительными полюсами инвертора напряжения 5, накопительного конденсатора 6 и тормозной цепочки 7. Тормозная цепочка 7 состоит из двух диодов 8 и 9, транзистора 10 и тормозного резистора 11. Коллектор транзистора 10 и катод первого диода 8 подключены к положительному полюсу накопительного конденсатора 6, а эмиттер транзистора 10 и анод первого диода 8 соединены с катодом второго диода 9 и первым выводом тормозного резистора 11. Отрицательный полюс инвертора напряжения 5 соединен с отрицательным полюсом накопительного конденсатора 6. Отрицательный полюс выпрямительного моста 4 соединен с первым выводом нормально открытого контакта 3 контактора, второй вывод нормально открытого контакта 3 контактора подключен к отрицательным полюсам инвертора напряжения 5 и накопительного конденсатора 6. Преобразователь частоты содержит дополнительный транзистор 12 тормозной цепочки 7. Коллектор дополнительного транзистора 12 соединен с катодом второго диода 9, а эмиттер дополнительного транзистора 12 с анодом второго диода 9 и с отрицательным полюсом выпрямительного моста 4. Второй вывод резистора 11 соединен с отрицательным полюсом инвертора напряжения 5.The frequency converter, the circuit of which is shown in FIG. 1, contains a control system 1, a contactor consisting of a control coil 2 and one normally open contact 3, a three-phase rectifier bridge 4, a voltage inverter 5, a storage capacitor 6 and a brake circuit 7. The AC terminals of the rectifier bridge 4 are connected to the mains, a coil control 2 is connected to the control system 1, a three-phase rectifier bridge 4 is connected with its positive pole to the positive poles of the voltage inverter 5, the storage capacitor 6 and the brake chain 7. Brake chain a 7 consists of two diodes 8 and 9, a transistor 10 and a braking resistor 11. The collector of the transistor 10 and the cathode of the first diode 8 are connected to the positive pole of the storage capacitor 6, and the emitter of the transistor 10 and the anode of the first diode 8 are connected to the cathode of the second diode 9 and the first the output of the brake resistor 11. The negative pole of the voltage inverter 5 is connected to the negative pole of the storage capacitor 6. The negative pole of the rectifier bridge 4 is connected to the first terminal of the normally open contact 3 of the contactor, the second terminal is open contact 3 of the contactor is connected to the negative poles of the voltage inverter 5 and the storage capacitor 6. The frequency converter contains an additional transistor 12 of the brake circuit 7. The collector of the additional transistor 12 is connected to the cathode of the second diode 9, and the emitter of the additional transistor 12 with the anode of the second diode 9 and the negative pole of the rectifier bridge 4. The second output of the resistor 11 is connected to the negative pole of the voltage inverter 5.

Преобразователь частоты, схема которого представлена на Фиг. 2, содержит дополнительный контакт 13 контактора, а катушка управления 2 контактора подключена одним выводом к положительному полюсу накопительного конденсатора 6, а другим выводом к отрицательному полюсу накопительного конденсатора 6. Дополнительный контакт 13 контактора подключен к системе управления 1.The frequency converter, the circuit of which is shown in FIG. 2, contains an additional contact 13 of the contactor, and the control coil 2 of the contactor is connected with one terminal to the positive pole of the storage capacitor 6, and the other terminal to the negative pole of the storage capacitor 6. An additional contact 13 of the contactor is connected to the control system 1.

Работа преобразователя частоты происходит следующим образом. При подключении преобразователя частоты (Фиг. 1) к питающей сети на выходе выпрямительного моста 4 формируется выпрямленное напряжение, причем положительный потенциал с положительного полюса выпрямительного моста 4 приложен к положительным полюсам тормозной цепочки 7, инвертора напряжения 5 и положительному выводу накопительного конденсатора 6 а отрицательный потенциал с отрицательного полюса выпрямительного моста 4 приложен к отрицательному полюсу тормозной цепочки 7 и к первому выводу нормально открытого контакта 3. При необходимости заряда накопительного конденсатора и включения преобразователя частоты в работу система управления 1 подает команду на включение дополнительного транзистора 12. При этом следует отметить, что дополнительный транзистор 12 может быть включен постоянно или работать в режиме широтно-импульсной модуляции (ШИМ). При этом начнется заряд накопительного конденсатора 6 по цепи фазы А, В, С, выпрямительный мост 4, положительный полюс выпрямительного моста 4, накопительный конденсатор 6, резистор 11, дополнительный транзистор 12 управляемый системой управления 1 и отрицательный полюс выпрямительного моста 4. Напряжение на конденсаторе 6 будет нарастать по экспоненциальному закону, определяемому номиналом сопротивления резистора 11 и величины емкости накопительного конденсатора 6. При этом ток заряда накопительного конденсатора 6 ограничен сопротивлением резистора 11 либо длительностью открытого состояния дополнительного транзистора 12 в случае его работы в режиме ШИМ. По окончании процесса заряда накопительного конденсатора 6, когда напряжение в звене постоянного тока преобразователя частоты близко к номинальному, происходит отключение дополнительного транзистора 12 и включение катушки 2 и соответственно нормально открытого контакта 3 контактора посредствам системы управления 1. Включение нормально открытого контакта 3 контактора обеспечит сборку штатной схемы преобразователя частоты, и начинается работа инвертора напряжения 5 и целиком всего преобразователя частоты по заданному алгоритму управления. Следует отметить, что в процессе работы преобразователя частоты после произведенного заряда дополнительный транзистор 12 больше не работает, а будет работать только транзистор 10 при необходимости снижения (гашения) напряжения в звене постоянного тока при рекуперации энергии со стороны нагрузки преобразователя частоты.The operation of the frequency converter is as follows. When the frequency converter (Fig. 1) is connected to the supply network, a rectified voltage is generated at the output of the rectifier bridge 4, and the positive potential from the positive pole of the rectifier bridge 4 is applied to the positive poles of the brake circuit 7, voltage inverter 5 and the positive terminal of the storage capacitor 6 a negative potential from the negative pole of the rectifier bridge 4 is applied to the negative pole of the brake chain 7 and to the first terminal of the normally open contact 3. If necessary charging the storage capacitor and turning the frequency converter into operation, the control system 1 gives a command to turn on the additional transistor 12. It should be noted that the additional transistor 12 can be turned on continuously or work in pulse width modulation (PWM) mode. In this case, the charging of the storage capacitor 6 along the phase A, B, C circuit, rectifier bridge 4, positive pole of the rectifier bridge 4, storage capacitor 6, resistor 11, additional transistor 12 controlled by control system 1 and the negative pole of the rectifier bridge 4 will begin. The voltage across the capacitor 6 will increase according to the exponential law determined by the nominal resistance of the resistor 11 and the value of the capacitance of the storage capacitor 6. In this case, the charge current of the storage capacitor 6 is limited by the resistance ezistora 11 or an open state duration of the additional transistor 12 in the event of operation in PWM mode. At the end of the process of charging the storage capacitor 6, when the voltage in the DC link of the frequency converter is close to the nominal, the additional transistor 12 is turned off and the coil 2 and, accordingly, the normally open contact 3 of the contactor are turned on by the control system 1. The inclusion of the normally open contact 3 of the contactor will ensure assembly the frequency converter circuit, and the operation of the voltage inverter 5 and the entire frequency converter begins according to a given control algorithm Niya. It should be noted that during the operation of the frequency converter after the charge, the additional transistor 12 no longer works, and only the transistor 10 will work if it is necessary to reduce (quench) the voltage in the DC link during energy recovery from the load side of the frequency converter.

Такое схемное решение позволяет обеспечить управляемый заряд накопительного конденсатора 6 через резистор 11 и дополнительный транзистор 12, тем самым совместив в резисторе 11 функции элемента заряда накопительного конденсатора 6 и элемента тормозной цепи 7.This circuit solution allows you to provide a controlled charge of the storage capacitor 6 through the resistor 11 and an additional transistor 12, thereby combining the functions of the charge element of the storage capacitor 6 and the element of the brake circuit 7 in the resistor 11.

С целью автоматизации процесса заряда накопительного конденсатора 6 катушка 2 контактора может быть подключена параллельно накопительному конденсатору 6 (Фиг. 2). Такое схемное решение позволяет автоматизировать процесс заряда накопительного конденсатора 6 и осуществить силовое подключение выпрямительного моста 4 к инвертору напряжения 5 посредствам нормально открытого контакта 3 контактора без использования системы управления 1 сразу же после заряда накопительного конденсатора 6. При этом система управления 1 подает команду на начало процесса заряда накопительного конденсатора 6. Такое включение катушки 2 контактора позволяет исключить случайное включение нормально открытого контакта 3 контактора, при напряжении звена постоянного тока ниже допустимого значения близкого к номинальному напряжению звена постоянного тока тем самым исключается ударный заряд накопительного конденсатора (ударный ток заряда накопительного конденсатора). При этом система управления 1 получает информацию о состоянии контактора по средствам дополнительного контакта 13 контактора подключенного к системе управления 1. Включение катушки 2 контактора в звено постоянного тока позволяет осуществить диагностику наличия короткого замыкания в звене постоянного тока. При коротком замыкании в звене постоянного тока и после подачи сигнала на заряд накопительного конденсатора 6 через резистор 11 течет ток, но заряда накопительного конденсатора 6 не происходит по истечении допустимого времени заряда накопительного конденсатора 6 если в системе управления не замкнется дополнительный контакт 13 контактора система управления 1 отключит дополнительный транзистор 12 и прекратит процесс заряда накопительного конденсатора 6 и выдаст информацию о неисправности преобразователя частоты.In order to automate the process of charging the storage capacitor 6, the coil 2 of the contactor can be connected in parallel with the storage capacitor 6 (Fig. 2). Such a circuit solution allows you to automate the process of charging the storage capacitor 6 and to make a power connection of the rectifier bridge 4 to the voltage inverter 5 by means of a normally open contact 3 of the contactor without using the control system 1 immediately after charging the storage capacitor 6. In this case, the control system 1 gives a command to start the process charge of the storage capacitor 6. This inclusion of the coil 2 of the contactor eliminates the accidental inclusion of a normally open contact 3 contact torus, when the voltage of the DC link is lower than the permissible value close to the rated voltage of the DC link, this eliminates the shock charge of the storage capacitor (shock current of the charge of the storage capacitor). In this case, the control system 1 receives information about the state of the contactor by means of an additional contact 13 of the contactor connected to the control system 1. The inclusion of the coil 2 of the contactor in the DC link allows you to diagnose the presence of a short circuit in the DC link. If a short circuit occurs in the DC link and after a signal is supplied to the charge of the storage capacitor 6, a current flows through the resistor 11, but the charge of the storage capacitor 6 does not occur after the permissible charging time of the storage capacitor 6 if the additional contact 13 of the contactor is not closed in the control system, control system 1 will turn off the additional transistor 12 and stop the process of charging the storage capacitor 6 and give information about the malfunction of the frequency converter.

Работа преобразователя частоты происходит следующим образом. При подключении преобразователя частоты (Фиг. 2) к питающей сети на выходе выпрямительного моста 4 формируется выпрямленное напряжение, причем положительный потенциал с положительного полюса выпрямительного моста 4 приложен к положительным полюсам тормозной цепочки 7, инвертора напряжения 5 и положительному выводу накопительного конденсатора 6 а отрицательный потенциал с отрицательного полюса выпрямительного моста 4 приложен к отрицательному полюсу тормозной цепочки 7 и к первому выводу нормально открытого контакта 3. При необходимости заряда накопительного конденсатора 6 и включения преобразователя частоты в работу система управления 1 подает команду на включение дополнительного транзистора 12. При этом следует отметить, что дополнительный транзистор 12 может быть включен постоянно или работать в режиме широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Начнется заряд накопительного конденсатора 6 по цепи фазы А, В, С, выпрямительный мост 4, положительный полюс выпрямительного моста 4, накопительный конденсатор 6, резистор 11, дополнительный транзистор 12 управляемый системой управления 1 и отрицательный полюс выпрямительного моста 4. Напряжение на конденсаторе 6 будет нарастать по экспоненциальному закону, определяемому номиналом сопротивления резистора 11 и емкости накопительного конденсатора 6. При этом ток заряда накопительного конденсатора 6 ограничен сопротивлением резистора 11 либо длительностью открытого состояния дополнительного транзистора 12 в случае его работы в режиме ШИМ. При достижении уровня напряжения на катушке 2 близкого к номинальному уровню напряжения в звене постоянного тока и равного напряжению втягивания катушки 2, контактор сработает и замкнет свои нормально открытый контакт 3 в минусовой шине цепи постоянного тока преобразователя частоты и замкнет дополнительный контакт 13 в цепи системы управления 1 соответственно. Замыкание дополнительного контакта 13 контактора выдаст в систему управления 1 информацию о том, что процесс заряда успешно завершен. Включение нормально открытого контакта 3 контактора обеспечит сборку штатной схемы преобразователя частоты, и начинается работа инвертора напряжения 5 и целиком всего преобразователя частоты по заданному алгоритму управления. Следует отметить, что в процессе работы преобразователя частоты после произведенного заряда дополнительный транзистор 12 больше не работает, а будет работать только транзистор 10 при необходимости снижения (гашения) напряжения в звене постоянного тока при рекуперации энергии со стороны нагрузки преобразователя частоты.The operation of the frequency converter is as follows. When the frequency converter (Fig. 2) is connected to the supply network, a rectified voltage is generated at the output of the rectifier bridge 4, and the positive potential from the positive pole of the rectifier bridge 4 is applied to the positive poles of the brake circuit 7, voltage inverter 5 and the positive terminal of the storage capacitor 6 and the negative potential from the negative pole of the rectifier bridge 4 is applied to the negative pole of the brake chain 7 and to the first terminal of the normally open contact 3. If necessary the charge of the storage capacitor 6 and the inclusion of the frequency converter in operation, the control system 1 gives a command to turn on the additional transistor 12. It should be noted that the additional transistor 12 can be switched on continuously or work in pulse-width modulation (PWM) mode. The charge of the storage capacitor 6 along the phase A, B, C circuit, rectifier bridge 4, positive pole of the rectifier bridge 4, storage capacitor 6, resistor 11, additional transistor 12 controlled by control system 1 and the negative pole of the rectifier bridge 4 will begin. The voltage across the capacitor 6 will be increase according to the exponential law determined by the nominal resistance of the resistor 11 and the capacity of the storage capacitor 6. In this case, the charge current of the storage capacitor 6 is limited by the resistance of the resistor 11 or itelnostyu open state of the additional transistor 12 in the event of operation in PWM mode. When the voltage level on the coil 2 is close to the nominal voltage level in the DC link and is equal to the pulling voltage of the coil 2, the contactor will trip and close its normally open contact 3 in the negative bus of the DC circuit of the frequency converter and close additional contact 13 in the control system circuit 1 respectively. The closure of the additional contact 13 of the contactor will give information to the control system 1 that the charging process has been successfully completed. The inclusion of a normally open contact 3 of the contactor will ensure the assembly of the standard frequency converter circuit, and the operation of the voltage inverter 5 and the entire frequency converter according to a given control algorithm begins. It should be noted that during the operation of the frequency converter after the charge, the additional transistor 12 no longer works, and only the transistor 10 will work if it is necessary to reduce (quench) the voltage in the DC link during energy recovery from the load side of the frequency converter.

Вариант схемной реализации предложенного преобразователя частоты изображен на Фиг. 3. Отличие заключается в ином подключении элементов тормозной цепи с включением нормально открытого контакта 3 контактора в положительную шину звена постоянного тока преобразователя частоты.An embodiment of the proposed frequency converter is shown in FIG. 3. The difference lies in the different connection of the elements of the brake circuit with the inclusion of a normally open contact 3 of the contactor in the positive bus of the DC link of the frequency converter.

Таким образом, дополнительные элементы и новые связи элементов преобразователя частоты позволяют добавить новые функциональные возможности, избавиться от дополнительного зарядного резистора, повысить надежность, эффективность и улучшить эксплуатационные характеристики, а также что особенно важно добавить в схему преобразователя частоты возможность управляемого включения заряда накопительного конденсатора по команде системы управления.Thus, additional elements and new connections of the elements of the frequency converter allow you to add new functionality, get rid of the additional charging resistor, increase reliability, efficiency and improve operating characteristics, and it is especially important to add the possibility of controlled switching on of the storage capacitor charge to the frequency converter circuit upon command control systems.

К дополнительным достоинствам предложенных схем можно отнести и такой немаловажный фактор как унификация используемых элементов преобразователя частоты в тормозной цепи можно использовать точно такие же модули, как и в инверторе напряжения особенно это удобно, если данные модули идут полумостами (верхний и нижний ключ).An additional advantage of the proposed schemes can be attributed to such an important factor as the unification of the used elements of the frequency converter in the brake circuit, you can use exactly the same modules as in the voltage inverter, it is especially convenient if these modules are half-bridges (upper and lower keys).

Таким образом, предлагаемый преобразователь частоты позволяет улучшить функциональность, повысить надежность, эффективность и улучшить эксплуатационные характеристики, а также что особенно важно добавить в схему преобразователя частоты возможность включения заряда накопительного конденсатора по команде системы управления. Предлагаемый преобразователь частоты отличает модульность, универсальность и унификация используемой элементной базы. Предлагаемый преобразователь частоты позволяет довольно просто осуществить диагностику наличия короткого замыкания и отключить процесс заряда накопительного конденсатора в случае возникновения аварийной ситуации.Thus, the proposed frequency converter can improve functionality, increase reliability, efficiency and improve operational characteristics, and it is also especially important to add to the frequency converter circuit the ability to turn on the storage capacitor charge on command of the control system. The proposed frequency converter is distinguished by modularity, versatility and unification of the used elemental base. The proposed frequency converter makes it quite simple to diagnose the presence of a short circuit and turn off the charging process of the storage capacitor in the event of an emergency.

Claims (2)

1. Преобразователь частоты, содержащий систему управления, контактор, состоящий из катушки управления и одного нормально открытого контакта, трехфазный выпрямительный мост, инвертор напряжения, накопительный конденсатор и тормозную цепочку, выводы переменного тока выпрямительного моста подключены к питающей сети, катушка управления подключена к системе управления, трехфазный выпрямительный мост своим положительным полюсом соединен с положительными полюсами инвертора напряжения, накопительного конденсатора и тормозной цепочки, состоящей из двух диодов, транзистора и тормозного резистора, причем коллектор транзистора и катод первого диода подключены к положительному полюсу накопительного конденсатора, а эмиттер транзистора и анод первого диода соединены с катодом второго диода и первым выводом тормозного резистора, отрицательный полюс инвертора напряжения соединен с отрицательным полюсом накопительного конденсатора, отрицательный полюс выпрямительного моста соединен с первым выводом нормально открытого контакта контактора, второй вывод нормально открытого контакта контактора подключен к отрицательным полюсам инвертора напряжения и накопительного конденсатора, отличающийся тем, что содержит дополнительно транзистор тормозной цепочки, причем коллектор дополнительного транзистора соединен с катодом второго диода, а эмиттер дополнительного транзистора - с анодом второго диода и с отрицательным полюсом выпрямительного моста, а второй вывод резистора соединен с отрицательным полюсом инвертора напряжения.1. A frequency converter comprising a control system, a contactor consisting of a control coil and one normally open contact, a three-phase rectifier bridge, a voltage inverter, a storage capacitor and a brake circuit, rectifier bridge AC terminals are connected to the mains, the control coil is connected to the control system , the three-phase rectifier bridge is connected with its positive pole to the positive poles of the voltage inverter, the storage capacitor and the brake circuit, consisting of two diodes, a transistor and a braking resistor, with the collector of the transistor and the cathode of the first diode connected to the positive pole of the storage capacitor, and the emitter of the transistor and the anode of the first diode connected to the cathode of the second diode and the first output of the braking resistor, the negative pole of the voltage inverter is connected to the negative pole storage capacitor, the negative pole of the rectifier bridge is connected to the first terminal of the normally open contact of the contactor, the second terminal of the normally open the contactor contact is connected to the negative poles of the voltage inverter and the storage capacitor, characterized in that it additionally contains a brake circuit transistor, the collector of the additional transistor connected to the cathode of the second diode, and the emitter of the additional transistor connected to the anode of the second diode and the negative pole of the rectifier bridge, and the second the output of the resistor is connected to the negative pole of the voltage inverter. 2. Преобразователь частоты по п. 1, отличающийся тем, что контактор содержит дополнительный контакт, а катушка управления контактора подключена одним выводом к положительному полюсу накопительного конденсатора, а другим выводом к отрицательному полюсу накопительного конденсатора, а дополнительный контакт контактора подключен к системе управления.2. The frequency converter according to claim 1, characterized in that the contactor comprises an additional contact, and the control coil of the contactor is connected with one terminal to the positive pole of the storage capacitor and the other terminal to the negative pole of the storage capacitor, and an additional contact of the contactor is connected to the control system.
RU2018113884A 2018-04-16 2018-04-16 Frequency converter RU2682896C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018113884A RU2682896C1 (en) 2018-04-16 2018-04-16 Frequency converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018113884A RU2682896C1 (en) 2018-04-16 2018-04-16 Frequency converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2682896C1 true RU2682896C1 (en) 2019-03-22

Family

ID=65858812

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018113884A RU2682896C1 (en) 2018-04-16 2018-04-16 Frequency converter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2682896C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080310202A1 (en) * 2004-06-30 2008-12-18 Hubert Schierling Method for Automatic Adjustment of the Mains-System Frequency Parameter of a Frequency Converter Which Is Connected to a Mains System
RU2491702C2 (en) * 2011-08-22 2013-08-27 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Frequency converter
RU2591054C1 (en) * 2014-12-16 2016-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ "СЭС") Frequency converter

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080310202A1 (en) * 2004-06-30 2008-12-18 Hubert Schierling Method for Automatic Adjustment of the Mains-System Frequency Parameter of a Frequency Converter Which Is Connected to a Mains System
RU2491702C2 (en) * 2011-08-22 2013-08-27 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Frequency converter
RU2591054C1 (en) * 2014-12-16 2016-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ "СЭС") Frequency converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6353545B1 (en) Inverter apparatus with active current limiting and smoothing circuit
US8513953B2 (en) Power supply device and method for making decision as to contactor weld of power supply device
US10897190B2 (en) Power supply device, power control apparatus, and relay determination method for power supply device
KR20130090816A (en) Circuit arrangement for a power converter with an intermediate circuit, and method for operating a power converter
RU2491702C2 (en) Frequency converter
RU2591055C1 (en) Frequency converter
JP6420399B1 (en) Converter device having power element failure detection function and power element failure detection method
US20170361716A1 (en) Power conversion system
CN108701556B (en) DC voltage switch
JP6469894B2 (en) Power converter
JP2013172632A (en) Power conversion device
CN111095762A (en) Control unit, inverter, assembly, vehicle and method for controlling an inverter
CN106849635A (en) Cascade connection multi-level transverter submodule pressure bypass circuit out of control
KR20140118394A (en) multi-level inverter
EP3633818A1 (en) Power conversion device
US4642474A (en) Elevator rescue apparatus during stoppage of power supply
CN108604864B (en) Control system for transitioning a DC-DC voltage converter from a boost mode of operation to a safe mode of operation
JP2014064349A (en) Power conversion device and method of controlling the same
RU2620128C9 (en) Improved system of hard precharging for parallel inverters
RU2682896C1 (en) Frequency converter
RU2557807C2 (en) Frequency converter
JPH0759359A (en) Power converter for power regeneration
RU2591054C1 (en) Frequency converter
RU2683247C1 (en) Frequency converter
JP2544522B2 (en) Power regeneration device