RU2751534C1 - Frequency converter - Google Patents

Frequency converter Download PDF

Info

Publication number
RU2751534C1
RU2751534C1 RU2020128465A RU2020128465A RU2751534C1 RU 2751534 C1 RU2751534 C1 RU 2751534C1 RU 2020128465 A RU2020128465 A RU 2020128465A RU 2020128465 A RU2020128465 A RU 2020128465A RU 2751534 C1 RU2751534 C1 RU 2751534C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency converter
circuit breaker
contact
contacts
circuit
Prior art date
Application number
RU2020128465A
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 RU2020128465A priority Critical patent/RU2751534C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2751534C1 publication Critical patent/RU2751534C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
    • H02H7/12—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
    • H02H7/125—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for rectifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion 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
    • H02M5/42—Conversion 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.SUBSTANCE: invention relates to the field of electrical engineering and power electronics, in particular to static electrical frequency converters with double conversion of electrical energy. The technical result is achieved by the fact that a circuit breaker and an additional charging resistor are added to the circuit of the electric frequency converter, as well as new connections that allow the control system to be powered from the DC link of the power circuit of the frequency converter. The charging current of the storage capacitor is limited by means of two charging resistors, and the charging current of the storage capacitor is rectified using an artificially organized single-phase full-wave rectifier. Switching on and off of the frequency converter is possible both in manual mode and in remote mode from the upper level system. With a minimum number of elements, the electrical safety of the operating personnel and the reliability of the frequency converter are increased, efficiency is increased, weight, dimensions are reduced, and the functionality of the frequency converter is significantly improved.EFFECT: proposed frequency converter makes it possible to increase the safety of the device during operation, simplify the design of the device, simplify installation and operation, reduce weight, dimensions and cost, and also ensures both manual and remote start and shutdown of the frequency converter by a command from the upper-level system, increases reliability and efficiency of the device during its operation.4 cl, 4 dwg

Description

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

Известно устройство и метод предварительного заряда накопительного конденсатора электрического преобразователя (патент US 20080239432, класс Н02Н 7/125, дата приоритета 26.09.2008 г., дата публикации 01.04.2010 г.), содержащее выпрямитель напряжения, инвертор напряжения, накопительный конденсатор и зарядный резистор, установленный после выпрямителя напряжения и ограничивающий ток заряда накопительного конденсатора, а также контактор, шунтирующий своим контактом зарядный резистор после окончания заряда. Недостатком известного устройства является необходимость установки дополнительного силового контактора, контакт которого должен быть рассчитан на полный ток нагрузки, который протекает в звене постоянного тока, и наличие мощного зарядного резистора.A device and method for pre-charging a storage capacitor of an electrical converter is known (US patent 20080239432, class H2H 7/125, priority date 09/26/2008, publication date 04/01/2010), containing a voltage rectifier, a voltage inverter, a storage capacitor and a charging resistor installed after the voltage rectifier and limiting the charging current of the storage capacitor, as well as a contactor that bypasses the charging resistor with its contact after the end of charging. The disadvantage of the known device is the need to install an additional power contactor, the contact of which must be designed for the full load current that flows in the DC link, and the presence of a powerful charging resistor.

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, 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, 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. Недостаток устройства заключается в необходимости использования трех зарядных резисторов, ограничивающих пусковой ток конденсатора. В результате увеличиваются масса, габариты и стоимость устройства, снижается надежность. Кроме того, требуется регулярное наблюдение за цепью заряда накопительного конденсатора. Еще одним весомым недостатком такой схемы является то, что при выключенном контакторе схема преобразователя частоты находиться под силовым напряжением, а также то, что в схеме преобразователя частоты отсутствуют защитные аппараты, предотвращающие возникновение аварийных режимов в случае коротких замыкании.Known frequency converter (the journal "Electrical Engineering", December 2001, "Comparative analysis of control algorithms for autonomous voltage inverters in asynchronous electric drives", author Gruzov V.L. pp. 34-40), containing an input power contactor, a rectifier, to the positive terminal of which through The smoothing choke is connected to the positive poles of the autonomous voltage inverter, braking module and storage capacitor, and negative poles of the autonomous voltage inverter, braking module and storage capacitor are connected to the negative terminal. The storage capacitor is charged using three current-limiting charging resistors, which are connected in parallel with the three power contacts of the input contactor. One of the terminals of each resistor is connected to the mains phase, and the other terminal is connected to the AC terminal of the rectifier. The disadvantage of the device is the need to use three charging resistors, which limit the inrush current of the capacitor. As a result, the weight, dimensions and cost of the device increase, and the reliability decreases. In addition, regular monitoring of the storage capacitor charging circuit is required. Another significant disadvantage of such a circuit is that when the contactor is off, the frequency converter circuit is under power voltage, as well as the fact that there are no protective devices in the frequency converter circuit that prevent the occurrence of emergency modes in the event of a short circuit.

Наиболее близким по технической сущности является преобразователь частоты (патент RU 2653856 С2, класс Н02М 5/42, дата приоритета 20.09.2016 г., дата публикации 21.03.2018 г. Преобразователь частоты, авторы Гельвер А.А., Гельвер Ф.А.), содержащий входной силовой контактор, выпрямитель напряжения, к положительному выводу которого 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 одного зарядного резистора и реле напряжения, организующими цепи заряда параллельно двум контактам входного силового контактора. Достоинством известного изобретения является простота схемной реализации цепи заряда, а также реализация защиты цепи заряда от возможных коротких замыкании с использованием предохранителей. Недостатком известного изобретения является необходимость независимого питания системы управления либо ее питание от выводов питающей сети, а также необходимость защиты линии питания системы управления. Кроме того, в известной схеме предусмотрено включение преобразователя частоты только от системы управления, и не предусмотрено ручного включения зарядной цепи без питания системы управления. В случае короткого замыкания цепей преобразователя частоты после входного контактора на корпус в сетях с изолированной нейтралью преобразователь частоты не сможет самостоятельно отключить себя от питающей сети и защитить обслуживающий персонал от поражения электрическим током.The closest in technical essence is a frequency converter (patent RU 2653856 C2, class Н02М 5/42, priority date 09/20/2016, publication date 03/21/2018 Frequency converter, authors Gelver A.A., Gelver F.A. ), containing an input power contactor, a voltage rectifier, to the positive terminal of which the positive poles of the autonomous voltage inverter, braking module and storage capacitor are connected, and the negative poles of the autonomous voltage inverter, braking module and storage capacitor are connected to the negative terminal. The storage capacitor is charged using a single charging resistor and a voltage relay, organizing charging circuits parallel to the two contacts of the input power contactor. The advantage of the known invention is the simplicity of the circuit implementation of the charge circuit, as well as the implementation of the protection of the charge circuit from possible short circuits using fuses. The disadvantage of the known invention is the need for independent power supply of the control system or its power supply from the terminals of the supply network, as well as the need to protect the power supply line of the control system. In addition, the known scheme provides for the activation of the frequency converter only from the control system, and there is no provision for manual activation of the charging circuit without power supply to the control system. In the event of a short circuit of the frequency converter circuits after the input contactor to the case in networks with isolated neutral, the frequency converter will not be able to disconnect itself from the mains supply and protect the maintenance personnel from electric shock.

Предлагаемый преобразователь частоты позволяет упростить конструкцию устройства, равномерно распределить энергию зарядной цепи между зарядными резисторами, повысить эффективность работы, надежность, безопасность устройства при эксплуатации, а также улучшить габаритные и эксплуатационные характеристики. Кроме того, предложенный преобразователь частоты позволяет производить как ручной запуск преобразователя частоты так и запуск от системы верхнего уровня. К достоинству предложения также следует отнести ограничение величины тока в случае возникновения короткого замыкания на землю, а также использование в схеме защитного аппарата многократного действия. Кроме того, предложенная схема преобразователя частоты позволяет осуществлять автоматизированный контроль сопротивления изоляции преобразователя частоты перед его работой. Предложенная схема преобразователя частоты позволяет осуществить питание системы управления от звена постоянного тока, что позволяет осуществить защиту от включения преобразователя частоты в случае короткого замыкания в звене постоянного тока. Таким образом, такое схемное решение позволяет произвести автоматизированную предпусковую диагностику преобразователя частоты. Кроме того, такая организация цепи заряда накопительного конденсатора позволяет надежно обесточить преобразователь частоты при его обслуживании и ремонте, а так же исключить ложное включение входного силового контактора в случае сбоя системы управления.The proposed frequency converter makes it possible to simplify the design of the device, evenly distribute the energy of the charging circuit between the charging resistors, increase the efficiency, reliability, safety of the device during operation, as well as improve the overall and operational characteristics. In addition, the proposed frequency converter allows both manual starting of the frequency converter and starting from the upper level system. The advantage of the proposal should also include the limitation of the current value in the event of a short circuit to the ground, as well as the use of a reusable protective device in the circuit. In addition, the proposed circuit of the frequency converter allows automated control of the insulation resistance of the frequency converter before its operation. The proposed circuit of the frequency converter allows the control system to be powered from the DC link, which allows protection against switching on the frequency converter in the event of a short circuit in the DC link. Thus, such a circuit design allows for automated pre-start diagnostics of the frequency converter. In addition, such an organization of the storage capacitor charging circuit allows the frequency converter to be reliably de-energized during its maintenance and repair, as well as to exclude the false activation of the input power contactor in the event of a control system failure.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в схеме преобразователя частоты, содержащей систему управления, зарядный резистор, входной силовой контактор, состоящий из нормально открытых контактов и катушки, катушка контактора подключена к системе управления, контакты входного силового контактора своим входом соединены с питающей сетью, а своим выходом соединены с входом трехфазного выпрямительного моста, к выходу которого подключены автономный инвертор напряжения, накопительный конденсатор и тормозной модуль, состоящий из транзистора двух диодов и тормозного резистора, причем коллектор транзистора соединен с катодом первого диода и положительной шиной выпрямительного моста, а эмиттер транзистора соединен с анодом первого диода, катодом второго диода и первым выводом тормозного резистора, второй вывод которого соединен с анодом второго диода и отрицательной шиной выпрямительного моста, зарядный резистор первым своим выводом подключен к выходу первого контакта контактов входного силового контактора, предусмотрены следующие отличия: преобразователь частоты снабжен двухполюсным автоматическим выключателем и дополнительным: зарядным резистором, причем: второй вывод зарядного резистора через первый контакт автоматического выключателя соединен с входом первого контакта контактов входного силового контактора, дополнительный зарядный резистор своим первым выводом подключен к выходу второго контакта контактов входного силового контактора, а второй вывод дополнительного зарядного резистора подключен через второй контакт автоматического выключателя к входу второго контакта контактов входного силового контактора, а система управления подключена к выходу выпрямительного моста.The problem is solved due to the fact that in the frequency converter circuit containing a control system, a charging resistor, an input power contactor consisting of normally open contacts and a coil, the contactor coil is connected to the control system, the contacts of the input power contactor are connected by their input to the mains, and their output is connected to the input of a three-phase rectifier bridge, to the output of which an autonomous voltage inverter, a storage capacitor and a braking module consisting of a transistor of two diodes and a braking resistor are connected, and the transistor collector is connected to the cathode of the first diode and the positive bus of the rectifier bridge, and the emitter of the transistor is connected with the anode of the first diode, the cathode of the second diode and the first terminal of the braking resistor, the second terminal of which is connected to the anode of the second diode and the negative bus of the rectifier bridge, the charging resistor is connected by its first terminal to the output of the first contact of the input force contacts new contactor, the following differences are provided: the frequency converter is equipped with a two-pole automatic switch and an additional: charging resistor, moreover: the second terminal of the charging resistor through the first contact of the circuit breaker is connected to the input of the first contact of the contacts of the input power contactor, the additional charging resistor is connected with its first terminal to the output of the second the contacts of the contacts of the input power contactor, and the second output of the additional charging resistor is connected through the second contact of the circuit breaker to the input of the second contact of the contacts of the input power contactor, and the control system is connected to the output of the rectifier bridge.

Кроме того, преобразователь частоты может содержать автоматический выключатель с электромагнитной катушкой включения и электромагнитной катушкой выключения, причем электромагнитные катушки включения и выключения подключены к клеммам системы верхнего уровня, кроме того электромагнитная катушка выключения подключена к системе управления верхнего уровня.In addition, the frequency converter may contain a circuit breaker with an electromagnetic on-off coil and an electromagnetic off-coil, and the on-and-off electromagnetic coils are connected to the terminals of the upper level system, in addition, the electromagnetic off coil is connected to the upper level control system.

Кроме того, преобразователь частоты может содержать двухполюсное устройство защитного отключения, которое включено в цепь между контактами автоматического выключателя и зарядными резисторами, устройство защитного отключения имеет механический расцепитель и нормально открытый контакт, причем механический расцепитель механически связан с автоматическим выключателем и нормально открытым контактом устройства защитного отключения, а нормально открытый контакт устройства защитного отключения заведен в систему управления.In addition, the frequency converter can contain a two-pole residual current device, which is included in the circuit between the contacts of the circuit breaker and the charging resistors, the residual current device has a mechanical release and a normally open contact, and the mechanical release is mechanically connected to the circuit breaker and the normally open contact of the residual current device. , and the normally open contact of the residual current device is connected to the control system.

Кроме того, преобразователь частоты может содержать автоматический выключатель, который дополнительно содержит нормально открытый блок контакт, установленный в цепь питания катушки контактора.In addition, the frequency converter may contain a circuit breaker, which additionally contains a normally open contact block installed in the power circuit of the contactor coil.

Преобразователь частоты, схема которого представлена на Фиг. 1, содержит систему управления 1, зарядный резистор 2, входной силовой контактор, состоящий из нормально открытых контактов 3 и катушки 4. Катушка 4 контактора подключена к системе управления 1. Контакты 3 входного силового контактора своим входом соединены с питающей сетью 5, а своим выходом соединены с входом трехфазного выпрямительного моста 6. К выходу трехфазного выпрямительного моста 6 подключены автономный инвертор напряжения 7, накопительный конденсатор 8 и тормозной модуль 9, состоящий из транзистора 10 двух диодов 11, 12 и тормозного резистора 13. Коллектор транзистора 10 соединен с катодом первого диода 11 и положительной шиной выпрямительного моста 6, а эмиттер транзистора 10 соединен с анодом первого диода 11, катодом второго диода 12 и первым выводом тормозного резистора 13. Второй вывод тормозного резистора 13 соединен с анодом второго диода 12 и отрицательной шиной выпрямительного моста 6. Зарядный резистор 2 первым своим выводом подключен к выходу первого контакта 14 контактов 3 входного силового контактора. Преобразователь частоты снабжен двухполюсным автоматическим выключателем 15 и дополнительным: зарядным резистором 16. Второй вывод зарядного резистора 2 через первый контакт 17 автоматического выключателя 15 соединен с входом первого контакта 14 контактов 3 входного силового контактора. Дополнительный зарядный резистор 16 своим первым выводом подключен к выходу второго контакта 18 контактов 3 входного силового контактора. Второй: вывод дополнительного зарядного резистора 16 подключен: через второй контакт 19 автоматического выключателя 15 к входу второго контакта 18 контактов 3 входного силового контактора. Система управления 1 подключена к выходу выпрямительного моста 6.The frequency converter, the diagram of which is shown in FIG. 1, contains a control system 1, a charging resistor 2, an input power contactor consisting of normally open contacts 3 and a coil 4. Coil 4 of the contactor is connected to the control system 1. Contacts 3 of the input power contactor are connected by their input to the supply network 5, and by their output connected to the input of the three-phase rectifier bridge 6. To the output of the three-phase rectifier bridge 6 are connected an autonomous voltage inverter 7, a storage capacitor 8 and a braking module 9, consisting of a transistor 10 of two diodes 11, 12 and a braking resistor 13. The collector of the transistor 10 is connected to the cathode of the first diode 11 and the positive bus of the rectifier bridge 6, and the emitter of the transistor 10 is connected to the anode of the first diode 11, the cathode of the second diode 12 and the first terminal of the braking resistor 13. The second terminal of the braking resistor 13 is connected to the anode of the second diode 12 and the negative bus of the rectifier bridge 6. Charging resistor 2 with its first pin is connected to the output of the first contact 14 to contacts of the 3 input power contactor. The frequency converter is equipped with a two-pole automatic switch 15 and an additional: charging resistor 16. The second output of the charging resistor 2 through the first contact 17 of the circuit breaker 15 is connected to the input of the first contact 14 of contacts 3 of the input power contactor. An additional charging resistor 16 with its first terminal is connected to the output of the second contact 18 of contacts 3 of the input power contactor. Second: the output of the additional charging resistor 16 is connected: through the second contact 19 of the circuit breaker 15 to the input of the second contact 18 of the contacts 3 of the input power contactor. Control system 1 is connected to the output of the rectifier bridge 6.

Преобразователь частоты (Фиг. 2) может быть выполнен так что автоматический выключатель 15 содержит электромагнитную катушку включения 20 и электромагнитную катушку выключения 21. Электромагнитные катушки включения 20 и выключения 21 подключены к клеммам 22 системы верхнего уровня. Электромагнитная катушка выключения 21 подключена к системе управления 1 преобразователем частоты.The frequency converter (Fig. 2) can be made so that the circuit breaker 15 contains an electromagnetic on-coil 20 and an electromagnetic off-coil 21. The on-off and off-magnetic coils 21 are connected to the terminals 22 of the upper-level system. The solenoid coil 21 is connected to the control system 1 of the frequency converter.

Преобразователь частоты (Фиг. 3) может содержать двухполюсное устройство защитного отключения 23, которое включено в цепь между контактами 17, 19 автоматического выключателя 15 и зарядными резисторами 2, 16. Устройство защитного отключения 23 имеет механический расцепитель 24 и нормально открытый контакт 25, причем механический расцепитель 24 механически связан с автоматическим выключателем 15 и нормально открытым контактом 25 устройства защитного отключения 23. Нормально открытый контакт 25 устройства защитного отключения заведен в систему управления верхнего уровня.The frequency converter (Fig. 3) may contain a two-pole residual current device 23, which is included in the circuit between contacts 17, 19 of the circuit breaker 15 and the charging resistors 2, 16. The residual current device 23 has a mechanical release 24 and a normally open contact 25, the mechanical the release 24 is mechanically connected to the circuit breaker 15 and the normally open contact 25 of the residual current device 23. The normally open contact 25 of the residual current device is connected to the upper level control system.

Преобразователь частоты (Фиг. 4) может быть выполнен, так что автоматический выключатель 15 дополнительно содержит нормально открытый блок контакт 26 установленный в цепь питания катушки 3 контактора.The frequency converter (Fig. 4) can be made, so that the circuit breaker 15 additionally contains a normally open block contact 26 installed in the power circuit of the coil 3 of the contactor.

Работа преобразователя частоты происходит следующим образом. При необходимости включения преобразователя частоты необходимо произвести ручное (Фиг. 1) включение автоматического выключателя 15. При этом контакты 17 и 19 автоматического выключателя 15, образуют зарядную цепь накопительного конденсатора 8 - фаза А питающей сети 5, контакт 17 автоматического выключателя 15, зарядный резистор 2, диод катодной (анодной, в зависимости от полярности напряжения UAB) группы трехфазного выпрямителя 6 подключенный к фазе А, накопительный конденсатор 8, диод анодной (катодной, в зависимости от полярности напряжения UAB) труппы трехфазного выпрямителя 6 подключенный к фазе В, дополнительный зарядный резистор 16, контакт 19 автоматического выключателя 15 и фаза В питающей сети 5. При положительной полуволне напряжения UAB будут работать диод катодной группы, подключенный к фазе А, и диод анодной группы, подключенный к фазе В, и наоборот при отрицательной полуволне напряжения UAB будут работать диод анодной группы, подключенный к фазе А, и диод катодной группы, подключенный к фазе В. Таким образом, схема заряда представляет собой однофазный двухполупериодный выпрямитель с ограничением тока заряда величиной суммарного сопротивления зарядного резистора 2 и дополнительного зарядного резистора 16 установленных на стороне переменного тока. При этом процесс нарастания напряжения на конденсаторе 8 носит экспоненциальный характер с постоянной времени определяемой параметрами суммарного сопротивления зарядного резистора 2 и дополнительного зарядного резистора 16 и величиной емкости накопительного конденсатора 8. Ток изменяется по величине обратной экспоненциальной зависимости от максимального значения ограниченного величиной суммарного сопротивления зарядного резистора 2 и дополнительного зарядного резистора 16 до нуля с той же постоянной времени. После окончания процесса заряда система управления 1 будет запитана с выхода выпрямителя напряжения 6 из звена постоянного тока. Если при заряде накопительного конденсатора 8 не произошло аварийных ситуации, система управления 1 провела диагностику состояния элементов преобразователя частоты и не выявила аварийных режимов, она включит катушку 4 контактора, который замкнет контакты 3 контактора, тем самым осуществив силовое подключение преобразователя частоты к питающей сети 5. Контакты 17 и 19 автоматического выключателя 15 должны быть рассчитаны на значение номинального тока в 5-7 раз меньшее значения пускового или зарядного тока накопительного конденсатора 8. При этом автоматический выключатель 15 защищает зарядную цепь и весь преобразователь частоты от короткого замыкания в звене постоянного тока либо на входе трехфазного выпрямителя напряжения 6. В случае короткого замыкания в звене постоянного тока либо на входе трехфазного выпрямителя напряжения 6 ток, потребляемый из сети 5, будет ограничен лишь величиной суммарного сопротивления зарядного резистора 2 и дополнительного зарядного резистора 16, при этом действующее значение тока будет неизменно, что приведет к срабатыванию автоматического выключателя 15 и отключению преобразователя частоты от питающей сети 5. При этом система управления 1 не получит питание и не сможет включить катушку 4 и контакты 3 входного силового контактора. Кроме того, отключенный автоматический выключатель 15 обеспечивает возможность безопасного обслуживания и ремонта преобразователя частоты при наличии напряжения на фазах питающей сети 5. В случае аварийного срабатывания автоматического выключателя 1.5 и после устранения неисправности в преобразователе частоты можно сразу же осуществить пробный запуск без замены элементов зарядной цепи. Достоинством предложенной схемы является и то, что система управления 1 запитана от звена постоянного тока. При такой схеме питания система управления 1 может получать, сохранять и анализировать информацию с датчиков преобразователя частоты при его аварийном отключении. Еще одним достоинством такой схемы является то, что зарядный резистор 2 и дополнительный зарядный резистор 16 находятся под напряжением и ограничивают ток заряда накопительного конденсатора 8 только в процессе подготовки преобразователя частоты к работе на небольшом промежутке времени, а после включения контактов 3 контактора будут зашунтированы. Достоинством предложения можно считать и то, что в случае пропадания напряжения на фазах питающей сети 5, а затем его появления преобразователь частоты выполнит автоматизированный заряд накопительного конденсатора 8 и подготовку преобразователя частоты к работе.The operation of the frequency converter is as follows. If it is necessary to turn on the frequency converter, it is necessary to manually (Fig. 1) turn on the circuit breaker 15. In this case, contacts 17 and 19 of the circuit breaker 15, form the charging circuit of the storage capacitor 8 - phase A of the supply network 5, contact 17 of the circuit breaker 15, charging resistor 2 , diode of the cathodic (anode, depending on the polarity of voltage U AB ) group of a three-phase rectifier 6 connected to phase A, storage capacitor 8, an anode diode (cathode, depending on the polarity of voltage U AB ) of the group of three-phase rectifier 6 connected to phase B, additional charging resistor 16, contact 19 of the circuit breaker 15 and phase B of the supply network 5. With a positive half-wave of voltage U AB, the diode of the cathode group connected to phase A and the diode of the anode group connected to phase B will work, and vice versa with a negative half-wave of voltage U AB will work the diode of the anode group connected to phase A, and the diode of the cathode g group connected to phase B. Thus, the charging circuit is a single-phase full-wave rectifier with a limitation of the charging current by the value of the total resistance of the charging resistor 2 and an additional charging resistor 16 installed on the AC side. In this case, the process of increasing the voltage across the capacitor 8 is exponential with a time constant determined by the parameters of the total resistance of the charging resistor 2 and the additional charging resistor 16 and the value of the storage capacitor 8. The current changes in the value of the inverse exponential dependence on the maximum value of the total resistance of the charging resistor 2, limited by the value. and an additional charging resistor 16 to zero with the same time constant. After the end of the charging process, the control system 1 will be powered from the output of the voltage rectifier 6 from the DC link. If no emergency situations occurred during the charging of the storage capacitor 8, the control system 1 diagnosed the state of the elements of the frequency converter and did not detect emergency modes, it will turn on the coil 4 of the contactor, which will close the contacts 3 of the contactor, thereby making the power connection of the frequency converter to the supply network 5. Contacts 17 and 19 of the circuit breaker 15 must be designed for a rated current 5-7 times less than the starting or charging current of the storage capacitor 8. In this case, the circuit breaker 15 protects the charging circuit and the entire frequency converter from a short circuit in the DC link or the input of the three-phase voltage rectifier 6. In the event of a short circuit in the DC link or at the input of the three-phase voltage rectifier 6, the current consumed from the network 5 will be limited only by the value of the total resistance of the charging resistor 2 and the additional charging resistor 16, while the current value of the current will be unchanged, which will cause the circuit breaker 15 to trip and disconnect the frequency converter from the supply network 5. In this case, the control system 1 will not receive power and will not be able to turn on the coil 4 and contacts 3 of the input power contactor. In addition, the disconnected circuit breaker 15 provides the possibility of safe maintenance and repair of the frequency converter in the presence of voltage on the phases of the supply network 5. In the event of an emergency operation of the circuit breaker 1.5 and after eliminating the malfunction in the frequency converter, you can immediately carry out a test run without replacing the charging circuit elements. The advantage of the proposed scheme is that the control system 1 is powered by a DC link. With such a power scheme, the control system 1 can receive, store and analyze information from the sensors of the frequency converter during its emergency shutdown. Another advantage of this circuit is that the charging resistor 2 and the additional charging resistor 16 are energized and limit the charging current of the storage capacitor 8 only in the process of preparing the frequency converter for operation for a short period of time, and after turning on the contacts 3 of the contactor will be bypassed. The advantage of the proposal can be considered the fact that in the event of a voltage failure on the phases of the supply network 5, and then its appearance, the frequency converter will automatically charge the storage capacitor 8 and prepare the frequency converter for operation.

С целью возможности дистанционного включения и отключения зарядной цепи преобразователя частоты (Фиг. 2) по команде с системы верхнего уровня автоматический выключатель 15 может быть снабжен электромагнитной катушкой включения 20 и электромагнитной катушкой выключения 21, которые могут управляться с клемм 22 системы верхнего уровня. Для возможности автоматизированного полного отключения преобразователя частоты от питающей сети в аварийных ситуациях электромагнитная катушка выключения 21 может быть подключена к системе управления 1 преобразователем частоты. Так при возникновении аварийной ситуации система управления включит электромагнитную катушку выключения 21 и полностью отключит преобразователь частоты от питающей сети 5. отключив контакты 3 и контакты 17, 19 автоматического выключателя 15.In order to be able to remotely turn on and off the charging circuit of the frequency converter (Fig. 2) on command from the upper level system, the circuit breaker 15 can be equipped with an electromagnetic on-off coil 20 and an electromagnetic off-coil 21, which can be controlled from the terminals 22 of the upper-level system. For the possibility of automatic complete disconnection of the frequency converter from the mains in emergency situations, the electromagnetic shutdown coil 21 can be connected to the control system 1 of the frequency converter. So, in the event of an emergency, the control system will turn on the electromagnetic shutdown coil 21 and completely disconnect the frequency converter from the supply network 5. by disconnecting contacts 3 and contacts 17, 19 of the circuit breaker 15.

С целью защиты обслуживающего персонала от поражения электрическим током преобразователь частоты (Фиг. 3) может быть снабжен устройством защитного отключения 23. Устройство защитного отключения 23 позволяет осуществить диагностику снижения сопротивления изоляции преобразователя частоты, а также выявить замыкание цепей преобразователя частоты на корпус. Устройство защитного отключения 23, включено в цепь между контактами 17, 19 автоматического выключателя 15 и зарядными резисторами 2, 16. При включении автоматического выключателя 15 и при наличии замыкания цепей преобразователя частоты на корпус или снижении изоляции токи, протекающие через зарядный резистор 2 и дополнительный зарядный резистор 16, будут не равны при этом сработает устройство защитного отключения 23. Механический расцепитель 24 устройства защитного отключения 23 отключит контакты 17, 19 автоматического выключателя 15 и разорвет цепь заряда и, следовательно, не дает включиться преобразователю частоты. При этом контакт 25 устройства защитного отключения выдаст сигнал о неудачном заряде накопительного конденсатора и неудачном запуске преобразователя частоты в систему верхнего уровня.In order to protect the maintenance personnel from electric shock, the frequency converter (Fig. 3) can be equipped with a residual current device 23. The residual current device 23 allows diagnosing a decrease in the insulation resistance of the frequency converter, as well as detecting the short circuit of the frequency converter circuits to the case. The residual current device 23 is included in the circuit between contacts 17, 19 of the circuit breaker 15 and the charging resistors 2, 16. When the circuit breaker 15 is turned on and in the presence of a short circuit of the frequency converter circuits to the case or a decrease in insulation, currents flowing through the charging resistor 2 and the additional charging resistor 16, will not be equal, and the residual current device 23 will operate. The mechanical release 24 of the residual current device 23 will disconnect the contacts 17, 19 of the circuit breaker 15 and break the charge circuit and, therefore, prevent the frequency converter from turning on. In this case, contact 25 of the residual current device will give a signal about an unsuccessful charge of the storage capacitor and an unsuccessful start of the frequency converter to the upper level system.

Для того чтобы обезопасить обслуживающий персонал и уменьшить число управляющих переменных и сигналов управления в преобразователе частоты (Фиг. 4) он может быть выполнен, гак что автоматический выключатель 15 дополнительно содержит нормально открытый блок контакт 26 установленный в цепь питания катушки 3 контактора. При необходимости отключения преобразователя частоты от питающей сети при его работе в штаг-ном режиме или в случае аварийной ситуации достаточно отключить автоматический выключатель 15, при этом автоматизировано отключаться и контакты 3 контактора посредствам отключения питания катушки 4 контактора блок контактом 26.In order to protect the maintenance personnel and reduce the number of control variables and control signals in the frequency converter (Fig. 4), it can be made, since the circuit breaker 15 additionally contains a normally open block contact 26 installed in the power circuit of the coil 3 of the contactor. If it is necessary to disconnect the frequency converter from the mains during its operation in the staging mode or in case of an emergency, it is enough to turn off the circuit breaker 15, while the contacts 3 of the contactor are also automatically disconnected by disconnecting the power supply to the coil 4 of the contactor block by contact 26.

Таким образом, предлагаемое устройство упрощает конструкцию преобразователя, повышает безопасность обслуживающего персонала и эффективность работы, повышает надежность, упрощает монтаж и эксплуатацию, снижает вес, и габариты, а также позволяет значительно расширить функциональные возможности.Thus, the proposed device simplifies the design of the converter, increases the safety of service personnel and operational efficiency, increases reliability, simplifies installation and operation, reduces weight and dimensions, and also allows you to significantly expand the functionality.

Claims (4)

1. Преобразователь частоты, содержащий систему управления, зарядный резистор, входной силовой контактор, состоящий из нормально открытых контактов и катушки, катушка контактора подключена к системе управления, контакты входного силового контактора своим входом соединены с питающей сетью, а своим выходом соединены с входом трехфазного выпрямительного моста, к выходу которого подключены автономный инвертор напряжения, накопительный конденсатор и тормозной модуль, состоящий из транзистора, двух диодов и тормозного резистора, причем коллектор транзистора соединен с катодом первого диода и положительной шиной выпрямительного моста, а эмиттер транзистора соединен с анодом первого диода, катодом второго диода и первым выводом тормозного резистора, второй вывод которого соединен с анодом второго диода и отрицательной шиной выпрямительного моста, зарядный резистор первым своим выводом подключен к выходу первого контакта контактов входного силового контактора, отличающийся тем, что он снабжен двухполюсным автоматическим выключателем и дополнительным зарядным резистором, причем второй вывод зарядного резистора через первый контакт автоматического выключателя соединен с входом первого контакта контактов входного силового контактора, дополнительный зарядный резистор своим первым выводом подключен к выходу второго контакта контактов входного силового контактора, а второй вывод дополнительного зарядного резистора подключен через второй контакт автоматического выключателя к входу второго контакта контактов входного силового контактора, а система управления подключена к выходу выпрямительного моста.1. A frequency converter containing a control system, a charging resistor, an input power contactor consisting of normally open contacts and a coil; bridge, to the output of which an autonomous voltage inverter, a storage capacitor and a braking module are connected, consisting of a transistor, two diodes and a braking resistor, and the collector of the transistor is connected to the cathode of the first diode and the positive bus of the rectifier bridge, and the emitter of the transistor is connected to the anode of the first diode, the cathode the second diode and the first terminal of the braking resistor, the second terminal of which is connected to the anode of the second diode and the negative bus of the rectifier bridge, the charging resistor is connected by its first terminal to the output of the first contact of the contacts of the input power contactor, characterized in that it is equipped with two with a pole-mounted circuit breaker and an additional charging resistor, the second terminal of the charging resistor through the first contact of the circuit breaker is connected to the input of the first contact of the contacts of the input power contactor, the additional charging resistor is connected by its first output to the output of the second contact of the contacts of the input power contactor, and the second terminal of the additional charging resistor connected through the second contact of the circuit breaker to the input of the second contact of the contacts of the input power contactor, and the control system is connected to the output of the rectifier bridge. 2. Преобразователь частоты по п. 1, отличающийся тем, что автоматический выключатель содержит электромагнитную катушку включения и электромагнитную катушку выключения, электромагнитные катушки включения и выключения подключены к клеммам системы верхнего уровня, кроме того, электромагнитная катушка выключения подключена к системе управления верхнего уровня.2. The frequency converter according to claim 1, characterized in that the circuit breaker contains an electromagnetic on-off coil and an electromagnetic off-coil, the on-and-off electromagnetic coils are connected to the terminals of the upper level system, in addition, the off electromagnetic coil is connected to the upper level control system. 3. Преобразователь частоты по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит двухполюсное устройство защитного отключения, которое включено в цепь между контактами автоматического выключателя и зарядными резисторами, устройство защитного отключения имеет механический расцепитель и нормально открытый контакт, причем механический расцепитель механически связан с автоматическим выключателем и нормально открытым контактом устройства защитного отключения, а нормально открытый контакт устройства защитного отключения заведен в систему управления верхнего уровня.3. The frequency converter according to claim 1, characterized in that it additionally contains a two-pole residual current device, which is included in the circuit between the contacts of the circuit breaker and the charging resistors, the residual current device has a mechanical release and a normally open contact, and the mechanical release is mechanically connected to the automatic circuit breaker and normally open contact of the residual current device, and the normally open contact of the residual current device is brought into the upper-level control system. 4. Преобразователь частоты по п. 1, отличающийся тем, что автоматический выключатель дополнительно содержит нормально открытый блок контакт, установленный в цепь питания катушки контактора.4. Frequency converter according to claim 1, characterized in that the circuit breaker additionally contains a normally open contact block installed in the power circuit of the contactor coil.
RU2020128465A 2020-08-26 2020-08-26 Frequency converter RU2751534C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020128465A RU2751534C1 (en) 2020-08-26 2020-08-26 Frequency converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020128465A RU2751534C1 (en) 2020-08-26 2020-08-26 Frequency converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2751534C1 true RU2751534C1 (en) 2021-07-14

Family

ID=77019762

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020128465A RU2751534C1 (en) 2020-08-26 2020-08-26 Frequency converter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2751534C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU425284A1 (en) * 1971-04-07 1974-04-25 институт силовой полупроводниковой техники FREQUENCY CONVERTER
US6417644B2 (en) * 1998-10-02 2002-07-09 Robicon Corporation Apparatus and method to generate braking torque in an AC drive
RU2653856C2 (en) * 2016-09-20 2018-05-15 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ "СЭС") Frequency converter
US20180183348A1 (en) * 2016-12-23 2018-06-28 Rockwell Automation Technologies, Inc. Power conversion system with conditioner capacitor discharge apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU425284A1 (en) * 1971-04-07 1974-04-25 институт силовой полупроводниковой техники FREQUENCY CONVERTER
US6417644B2 (en) * 1998-10-02 2002-07-09 Robicon Corporation Apparatus and method to generate braking torque in an AC drive
RU2653856C2 (en) * 2016-09-20 2018-05-15 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ "СЭС") Frequency converter
US20180183348A1 (en) * 2016-12-23 2018-06-28 Rockwell Automation Technologies, Inc. Power conversion system with conditioner capacitor discharge apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10554148B2 (en) Device and method for premagnetization of a power transformer in a converter system
JP5705178B2 (en) Power conversion device, power supply switching device, house, and power conversion method
CN108565974B (en) Self-powered remote failure protection method and system based on protection device
CN109119964B (en) Intelligent controller for preventing switch tripping coil from burning
US20080179958A1 (en) Automatic Transfer Switch With Monitor Mode and Method Employing the Same
JP6503095B2 (en) Charge / discharge device
CN109119975A (en) A kind of failure protection method of the breaker of direct current system and its start-up course
JP5785316B2 (en) Power converter
CN101926069A (en) Be used for the control appliance of reclosing residual current protection switch safely
RU2751534C1 (en) Frequency converter
Proctor Application of undervoltage protection to critical motors
RU2653856C2 (en) Frequency converter
CN107919655B (en) Control circuit, control method and air conditioner
CN104076209A (en) Motor detection device
CN102832798A (en) Powering buffering control circuit and control method thereof
JP5707184B2 (en) Power distribution system
RU2693934C1 (en) Frequency converter
US20010003500A1 (en) Electrical protection relay
KR20220001310A (en) Leakage current limit DC distribution system and construction method
JP6112517B2 (en) Power conversion device, power supply switching device, house, and power conversion method
KR102378904B1 (en) Control box with built-in capacitor
CN115561629B (en) Portable motor no-load test device
CN213279140U (en) Circuit of direct current de-excitation switch combined tripping generator outlet circuit breaker
RU2047255C1 (en) Storage battery charger
CN112895987B (en) Fusion power supply system