SU1617575A1 - Frequency converter - Google Patents
Frequency converter Download PDFInfo
- Publication number
- SU1617575A1 SU1617575A1 SU884395822A SU4395822A SU1617575A1 SU 1617575 A1 SU1617575 A1 SU 1617575A1 SU 884395822 A SU884395822 A SU 884395822A SU 4395822 A SU4395822 A SU 4395822A SU 1617575 A1 SU1617575 A1 SU 1617575A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- inputs
- outputs
- frequency
- control unit
- capacitor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Ac-Ac Conversion (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в системах вторичного электропитани с частотой ниже сетевой частоты. Целью изобретени вл етс повышение надежности путем исключени бросков зар дного тока. Преобразователь содержит два однофазных тиристорных моста 2 - 5 и 7 - 10, получающих питание от однополупериодного управл емого выпр мител на тиристоре 12 с выходным конденсатором 11. Цель достигаетс соответствующим соотношением значений емкости конденсатора и параметров нагрузки, а также соответствующими алгоритмам управлени тиристорами преобразовател . 2 ил.The invention relates to power converter technology and can be used in secondary power supply systems with a frequency below the mains frequency. The aim of the invention is to increase reliability by eliminating inrush currents. The converter contains two single-phase thyristor bridges 2–5 and 7–10, which are powered by a half-wave controlled rectifier on thyristor 12 with an output capacitor 11. The objective is achieved by the appropriate ratio of capacitor capacitance values and load parameters, as well as the corresponding thyristor control algorithms of the converter. 2 Il.
Description
Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для электропитания приемников непромышленной частоты, а также в устройствах автоматики, телемеханики, связи и т.п.The invention relates to a conversion technique and can be used to power receivers of non-industrial frequency, as well as in automation devices, telemechanics, communications, etc.
Цель изобретения - повышение надежности путем исключения бросков зарядного тока.The purpose of the invention is to increase reliability by eliminating inrush currents.
На фиг. 1 представлена электрическая схема преобразователя частоты: на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие его работу, в частности при делении частоты на два.In FIG. 1 is an electrical diagram of a frequency converter: FIG. 2 time diagrams explaining his work, in particular when dividing the frequency by two.
Преобразователь содержит управляемый инвертор 1, образованный тиристорами 2-5, подключенный шинами питания встречно-параллельно к управляемому инвертору 6, образованному тиристорами 710 (фиг. 1). Параллельно выводам постоянного тока инверторов 1 и 6 подключен конденсатор 11. Для заряда конденсатора 11 от первичной сети в положительные полупериоды служит управляемый ключевой элемент 12. Со стороны выводов переменного тока инверторов последовательно с нагрузкой 13 включен дроссель 14. Конденсатор 11, дроссель 14 и нагрузка 13 образуют колебательный контур, Для вывода соотношения между емкостью конденсатора 11 и индуктивностью дросселя 14 с учетом полного сопротивления нагрузки 13 используют формулу для расчета частоты колебательного контура__.The converter contains a controlled inverter 1, formed by thyristors 2-5, connected by power buses in the opposite direction to a controlled inverter 6, formed by thyristors 710 (Fig. 1). A capacitor 11 is connected in parallel to the direct current terminals of inverters 1 and 6. For the charge of the capacitor 11 from the primary network, the controlled key element 12 is used in positive half-periods. The inductor 14 is connected in series with load 13 from the side of the inverter’s output terminals 14. Capacitor 11, inductor 14 and load 13 form an oscillatory circuit. To derive the relationship between the capacitance of the capacitor 11 and the inductance of the inductor 14, taking into account the impedance of the load 13, use the formula to calculate the frequency of the oscillatory circuit a_.
Ob = v'l/LC -Rh/4 L2 . (1) где Wo - собственная условная частота коле бательного контура;Ob = v 'l / LC -Rh / 4 L 2 . ( 1 ) where Wo is the natural conditional frequency of the oscillatory circuit;
L - индуктивность колебательного кон тура;L is the inductance of the oscillatory circuit;
С - емкость колебательного контура;C is the capacitance of the oscillatory circuit;
RH - активное сопротивление нагрузки.R H - load resistance.
Из принципа работы преобразователя следует, что частота колебательного контура в общем случае связана с частотой первичной сети, питающей преобразователь (фиг. 2), следующим образом 0)0 η - 0.5 η - 0,5 ’ (Ζ' где η - четное число, на которое делится частота первичной сети;From the principle of operation of the converter, it follows that the frequency of the oscillating circuit is generally related to the frequency of the primary network supplying the converter (Fig. 2), as follows 0) 0 η - 0.5 η - 0.5 '( Ζ ' where η is an even number, by which the frequency of the primary network is divided;
а)с = 2 л fc - угловая частота первичной сети;a) c = 2 l f c is the angular frequency of the primary network;
fc - частота первичной сети.fc is the frequency of the primary network.
Активное сопротивление нагрузки RH через мощность и напряжение основной гармоники (частота этой гармоники равна частоте нагрузки fH = fc/n) выражается такThe load resistance R H through the power and voltage of the fundamental harmonic (the frequency of this harmonic is equal to the load frequency f H = fc / n) is expressed as
Rh = Zcos φ = -У- cos φ = ——. (3) где Ζ - полное сопротивление нагрузки для основной гармоники;Rh = Zcos φ = -Y- cos φ = ——. (3) where Ζ is the load impedance for the fundamental;
cosy?- коэффициент мощности нагрузки по основной гармонике;cozy? - load power factor by the fundamental harmonic;
U - действующее значение основной гармоники напряжения на нагрузке;U is the effective value of the fundamental harmonic of the voltage at the load;
S, Р - полная и активная мощности по основной гармонике.S, P - full and active power at the fundamental harmonic.
Аналогичным образом определяется выражение для индуктивности колебательного контура (с учетом индуктивности нагрузки)Similarly, the expression for the inductance of the oscillatory circuit is determined (taking into account the inductance of the load)
L ~ Едр. + LH , (4) где I—др - индуктивность дросселя;L ~ Unit + L H , (4) where I — dr is the inductance of the inductor;
Lh - индуктивность нагрузки, v ι U2 , U2 sin 2 у?Lh - load inductance, v ι U 2 , U 2 sin 2 у?
X = Z · slny>= -р- cos φ sin φ = —· (5) где X - индуктивное сопротивление нагрузки для основной гармоники Lm О)н Wc ’ (θ' где Шн= 2πίΗ - угловая частота тока и напряжения на нагрузке.X = Z · slny> = -р- cos φ sin φ = - · (5) where X is the inductive load resistance for the fundamental harmonic Lm О) n Wc '(θ' where Шн = 2πί Η is the angular frequency of the current and voltage load.
Подставляя выражение (5) в формулу (6), получим . n U2 sin 2 у?,_х Lh ~ 2 Р №Substituting expression (5) into formula (6), we obtain. n U 2 sin 2 у?, _ х Lh ~ 2 Р No.
Подставляя выражение (7) в формулу (4) получим , _ , , n U2 sin 2 φ L-^ + —2PT0T 'Substituting expression (7) into formula (4) we obtain, _,, n U 2 sin 2 φ L - ^ + –2PT0T '
Подставляя выражения (8) и (3) е выражение (1) и с учетом (2), найдем соотношение для активно-индуктивной нагрузки г- д (П-0.5 f - Р(2 PLjp-а» *-n и2 sin 2(9)Substituting expressions (8) and (3) e expression (1) and taking into account (2), we find the ratio for the active-inductive load gd (P-0.5 f - P (2 PLjp-a * * n and 2 sin 2 (9)
0¼ [4 (2 Р ок Ьдр + nU2sln 2 φ)2 + (η - 0.5)2 и4 co»4 0¼ [4 (2 P ok Ldr + nU 2 sln 2 φ) 2 + (η - 0.5) 2 and 4 co » 4
Блок 15 управления (фиг. 1) содержит синхронизированный с сетью задатчик частоты в виде формирователя 16 импульсов прямоугольной формы и делителя 16 частоты импульсов, одновибраторы 18-19, узел 20 задержки, распределители 21-22 импульсов, сумматоры 23-24 и усилительноразвязывающие узлы 25-27.The control unit 15 (Fig. 1) contains a frequency adjuster synchronized with the network in the form of a rectangular pulse shaper 16 and a pulse frequency divider 16, single vibrators 18-19, delay assembly 20, pulse distributors 21-22, adders 23-24, and amplifier isolating nodes 25 -27.
Формирователь 16 импульсов преобразует синусоидальный сигнал в прямоугольные импульсы (фиг. 2в), а также осуществляет гальваническую развязку между первичной сетью и блоком управле^ ния. В качестве формирователя 16 могут быть использованы, например, оптоэлектронные коммутаторы логических сигналов или оптоэлектронные ключи.A pulse shaper 16 converts a sinusoidal signal into rectangular pulses (Fig. 2c), and also performs galvanic isolation between the primary network and the control unit. As the shaper 16 can be used, for example, optoelectronic switches of logical signals or optoelectronic keys.
Для деления частоты импульсов применяется делитель 17 частоты, в качестве которого может быть использован счетчик импульсов с коэффициентом деления, выбираемым в зависимости от выходной частоты преобразователя (фиг. 2г).To divide the pulse frequency, a frequency divider 17 is used, which can be used as a pulse counter with a division coefficient selected depending on the output frequency of the converter (Fig. 2d).
Одновибраторы 18 и 19 (нагример, интегральные микросхемы К155АГ3)срабатывают соответственно по переднему и заднему фронтам выходного сигнала, делителя частоты (фиг. 2д; и) и формируют импульсы задаваемой длительности. Узел 20 задержки служит для создания задержки выходных импульсов одновибратора 18 в 90 эл.град. (фиг. 2е). Для распределения импульсов между выходными усилигельноразвязывающими узлами 25 и 26 применяются двухканальные распределители 21 и 22, Сумматоры 23 и 24 выполнены двухвходовыми и служат для суммирования сигналов, поступающих нс их входы УсилительнО-развязывающие узлы λ7- 26 формируют управляющие импульсы достаточной мощности и выполнены с несколькими гадь ванически развязанными выходами.Single vibrators 18 and 19 (for example, K155A G 3 integrated circuits) operate respectively on the leading and trailing edges of the output signal, the frequency divider (Fig. 2e ; and) and generate pulses of a given duration. The delay unit 20 is used to create a delay of the output pulses of the single-shot 18 in 90 el. (Fig. 2e). Two-channel distributors 21 and 22 are used to distribute the pulses between the output amplifying isolation nodes 25 and 26, Adders 23 and 24 are made of two-input ones and are used to sum the signals arriving from their inputs. vanically decoupled exits.
Преобразователь при делении частоты на два работает следующим обоазсм,When dividing the frequency by two, the converter operates as follows:
При поступлении на вход пр юбразователя положительной полуволны напряжения первичной сети Ui в момент t0 (фиг. 2 а) на управляющий элегтрод тиристора 12 (фиг. 1) поступает импульс управления (фиг. 2д), тиристор 12 открывается, и с этого момента до момента ti,конденсатор 11 заряжается до амплитудного значения напряжения U? с полярностью, указанной на фиг, 1.Upon receipt of a positive half-wave of the primary network voltage Ui at the input t of the input at the moment t 0 (Fig. 2 a), a control pulse (Fig. 2e) is applied to the control elec trode of the thyristor 12 (Fig. 1), the thyristor 12 opens, and from that moment until moment ti, the capacitor 11 is charged to the amplitude value of the voltage U? with the polarity indicated in FIG. 1.
В момент ti процесс заряда конденсатора 11 прекращается и тиристор 12 закрывается. В дальнейшем заряженный конденсатор 11 разряжается по колебательному закону в течение одного периода на нагрузку 13 чеоез дроссель 14 с момента п до момента t4 (фиг. 2а, б) при открывании тиристоров 2 и 3 управляемого инвертора ’ и тиристоров 7 и 8 управляемого инвертораAt time ti, the charge process of the capacitor 11 stops and the thyristor 12 closes. Subsequently, the charged capacitor 11 is discharged according to the oscillatory law for a period of time to a load 13 of the choke 14 from the moment n to the moment t4 (Fig. 2a, b) when the thyristors 2 and 3 of the controlled inverter ’and the thyristors 7 and 8 of the controlled inverter are opened
6. При этом в момент ti открываются тиристоры 2 и 3 и с этого момента до момента т.з (фиг. 2а, б) через нагрузку 13 протекает по ложительная полуволна синусоидального тока I (фиг. 26). Длительность протекания тока обеспечивается выбором емкости конденсатора 11 и индуктивности дросселя 14 согласно формуле (9). По окончанию положительной полуволны тока з момент гз тиристоры 3 и 4 закрываются, а тиристоры 7 и 8 управляемого инвертора 6 открываются, и с этого момента до момента 14 (фиг. 2а, 6) через нагрузку 13 протекает отрицательная полуволна разрядного тока. По окончанию отрицательной полуволны тока в момент и тиристоры 7 и 8 закрываются, а тиристор 12 открывается, и с этого момента до момента t5 конденсатор 11 вновь заряжается до амплитудного значения напряжения Ui с прежней полярностью. В момент ts процесс заряда прекращается и тиристор 12 закрывается. С этого момента конденса гоэ 11 разряжается на нагрузку 13 по колебательному закону в течение одного периода до момента то (фиг. 2а. б) при открывании тиристоров 4 и 5 управляемого инвертора 1 и тиристоров 9 :: 10 управляемого инвертора 2. При этом ток через нагрузку протекает в протизс-оложнсм напоавлении по сравнению с первым периодом. Далее процессы повто-’ р -потея.6. In this case, at the time ti open thyristors 2 and 3 and from that point until t .z (Fig. 2a, b) flows through the load 13 by positive half-wave sinusoidal current I (Fig. 26). The duration of the current flow is ensured by the choice of the capacitance of the capacitor 11 and the inductance of the inductor 14 according to the formula (9). At the end of the positive half-wave of current h, the thyristor 3 and 4 are closed, and the thyristors 7 and 8 of the controlled inverter 6 open, and from that moment until the moment 14 (Fig. 2a, 6), the negative half-wave of the discharge current flows through load 13. At the end of the negative half-wave of the current at the moment, the thyristors 7 and 8 are closed, and the thyristor 12 is opened, and from that moment until the moment t5, the capacitor 11 is again charged to the amplitude value of the voltage Ui with the same polarity. At time ts, the charge process stops and the thyristor 12 closes. From this moment, the condensation GOE 11 is discharged to the load 13 according to the vibrational law for one period until then (Fig. 2a. B) when the thyristors 4 and 5 of the controlled inverter 1 and the thyristors 9 :: 10 of the controlled inverter 2 are opened. the load proceeds in the prosthesis position compared with the first period. Further processes are repetitive.
Для обеспечения протекания положительных полуволн тока через тиристоры 2 и 3 (9-и 10) и отрицательных полуволн тока через тиристоры 4 и 5 (7 и 8) импульсы управления на их управляющие электроды поступают соответственно в момент ti (t?) (фиг. .To ensure that positive half-waves of current flow through thyristors 2 and 3 (9 and 10) and negative half-waves of current through thyristors 4 and 5 (7 and 8), control pulses arrive at their control electrodes, respectively, at time ti (t?) (Fig.
2. .л) и -< момент ta (t'i) (фиг. 2з. к).2.. L) and - <moment ta (t'i) (Fig. 2c. K).
Пегн ые гармоники выходного тока !г и напряжения имеют частоту fa в два раза м< .чьшую, чм час гота fi напряжения сети (фи,-, 26). Если конденсатор 11 заряжать не ст каждой л;-ло.·:.’лальной полуволны напряжения сети Ι’ι, а через одну, две и т.д. с последующим разрядом и при соответствующем выборе емкости конденсатора 11 и индуктивности дросселя 14, частота будет делиться соответственно на 4, 6 и т.д.The drift harmonics of the output current! G and voltages have a frequency fa two times m <.higher, hm hour of the ready fi network voltage (phi, -, 26). If the capacitor 1 1 is not charged for every l; -lo. ·:. 'Lal half-wave of the mains voltage Ι'ι, but after one, two, etc. with subsequent discharge and with the appropriate choice of capacitor 11 and inductance of inductor 14, the frequency will be divided by 4, 6, etc., respectively.
Осуществление разряда конденсатора 11 влечение одного периода позволяет иск-, лю’-ить броски зарядного тока в связи с тем, что начальное напряжение на конденсаторе при заряде имеет ту же полярность, что и/ напряжение первичной сети, и поэтому кон-, денса'.ор каждый раз лишь дозаряжается. Снижение бросков зарядного тока позволяет Г'Очысить надежность преобразователя.Carrying out the discharge of the capacitor 11, the attraction of one period allows one to eliminate the inrush of the charging current due to the fact that the initial voltage on the capacitor during charging has the same polarity as the primary voltage, and therefore, the difference. every time it only recharges. Reducing the inrush of the charging current allows G'Increase the reliability of the Converter.
Бросок зарядного тока во время пуска преобразователя устраняется традиционными методами, например, используя предварительный заряд конденсатора от пс.-лороннего источника питания. Напримеж встречно-параллельно включенные тиристоры 2 и 9, 3 и 10, 4 и 7, 5 и 8 гл иобразователя могут быть заменены четырьмя симисторами.The inrush of the charging current during the start-up of the converter is eliminated by traditional methods, for example, using the preliminary charge of the capacitor from the ps-external power source. For example, thyristors 2 and 9, 3 and 10, 4 and 7, 5 and 8 hl of the former can be counter-parallel connected and can be replaced by four triacs.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884395822A SU1617575A1 (en) | 1988-03-21 | 1988-03-21 | Frequency converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884395822A SU1617575A1 (en) | 1988-03-21 | 1988-03-21 | Frequency converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1617575A1 true SU1617575A1 (en) | 1990-12-30 |
Family
ID=21362703
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU884395822A SU1617575A1 (en) | 1988-03-21 | 1988-03-21 | Frequency converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1617575A1 (en) |
-
1988
- 1988-03-21 SU SU884395822A patent/SU1617575A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР Nf 1365295. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4216382A (en) | X-ray diagnostic generators with an inverter feeding its high voltage transformer | |
KR900007412B1 (en) | Dc-ac voltage conversion rectifier | |
GB1567725A (en) | Calling generators for telecommunications systems | |
SU1617575A1 (en) | Frequency converter | |
RU2254658C1 (en) | Transistorized tree-phase reactive-current supply | |
SU1150711A1 (en) | Frequency converter | |
SU1365295A1 (en) | Frequency converter | |
SU936296A1 (en) | Self-sustained inverter | |
Kishore et al. | A novel three-phase 13-level cascaded hybrid-module based multilevel inverter with level-shifted PWM | |
SU1499434A1 (en) | Generator of current pulses of inductive load | |
RU1282797C (en) | Serial inverter | |
RU2190230C1 (en) | Amplitude converter of alternating voltage to direct voltage | |
SU997204A1 (en) | Converter of dc voltage to single-phase ac voltage with amplitude-pulse modulation | |
SU1288853A1 (en) | Frequency converter with direct coupling | |
SU1444926A1 (en) | System for power supply of process units | |
RU2020709C1 (en) | Programmable ac voltage converter | |
SU1179499A1 (en) | Single-phase reversible converter with artificial switching | |
SU1112507A1 (en) | Three-phase thyristor converter with artificial switching | |
SU760339A1 (en) | Ac voltage converter | |
SU1661941A1 (en) | Frequency converter | |
US1892543A (en) | Electric valve converting system | |
SU1494111A1 (en) | Device for compensation of distortion power | |
RU1803964C (en) | Device for feeding pulse energy consumers | |
SU1203666A1 (en) | Thyristor direct frequency converter with artificial commutator | |
SU740465A1 (en) | Power source for electroerosion-chemical working |