SU771826A1 - Преобразователь частоты - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано в системах энергоснабжени  и в частотноуправл емом электроприводе.

Известны преобразователи с раздельным регулированием частоты и напр жени , со- , держащие узлы коммутации с коммутирующими трансформаторами и .конденсаторами 1.

К недостаткам этих преобразователей следует отнести сложность цепи возврата реактивной мощности, большую установленную Ю мощность коммутирующих конденсаторов, значительные пиковые токи в рабочих тиристорах , плохой гармонический состав выходного напр жени .

В преобразователе 2 коммутирующа  цейь состоит из коммутирующего тиристора, диода, вторичной обмотки трансформатора. К недостаткам этой схемы следует отнести малое запирающее напр жение, прикладываемое к рабочему тиристору, что вызывает 20 увеличение времени восстановлени  запирающих свойств тиристора, и, следовательно , необходимость увеличени  емкости конденсатора в импульсном устройстве, наличие пиковых токов в коммутирующем тиристоре и диоде.

Наиболее близким техническим решением к предложенному  вл етс  автономный трехфазный инвертор 3, содержащий в каждом плече основной тиристор, щунтированный обратным диодом, и коммутирующий блок, включающий в себ  подключенные последовательно к входным зажимам два вспомогательных тиристора, к общей точке которых присоединен зажим коммутирующего конденсатора, последовательный преобразователь с выходным трансформатором, три пары встречно включенных коммутирующих тиристоров, присоединенных к выходным зажимам инвертора, причем обща  точка трех пар коммутирующих тиристоров подключена к одному из выводов вторичной обмотки выходного трансформатора, другой вывод этой обмотки подключен к коммутирующему конденсатору .

К недостаткам описанной схемы относ тс : увеличенное количество конденсаторов, малое запирающее напр жение на основных тиристорах, что приводит к увеличению времени выключени  тиристоров, значительные пиковые токи в коммутирующих тиристорах. диодах и элементах высокочастотного инвертора , отсутствие автоматических регулировок , пониженна  помехоустойчивость в цеп х коммутирующих тиристоров. Цель изобретени  - улучшение массогабаритных и энергетических показателей при повышении функциональной надежности в широком диапазоне частот и режимов работы . Указанна  цель достигаетс  тем, что преобразователь частоты, содержащий мостовой тиристорный инвертор с вентильным моетом обратного тока, шинами питани  подключаемые к источнику питани , мост коммутирующих тиристоров, выводами переменного тока св занный с выходными выводами инвертора, высокочастотный источник запирающего напр жени , выходом п,-ключенный к первичной обмотке многообмоточного реактивного элемента, вторична  обмотка которого св зана с мостом коммутирующих тиристоров, а также блок управлени , выполненный в виде трех узлов, обеспечивающих формирование и подачу импульсов управлени  на тиристоры инверторного моста, на коммутирующие тиристоры и на тиристоры высокочастотного источника запирающего напр жени , снабжен схемой слежени  за коммутационной устойчивостью и тиристорным ключом, многообмоточный реактивный элемент дополнительно снабжен второй и третьей вторичными обмотками, которые совместно с первой вторичной обмоткой включены между выходными выводами инверторного моста и моста коммутирующих тиристоров , выводы посто нного тока которого подключены к шинам питани  инверторного моста, первична  обмотка указанного реактивного элемента подсоединена к высокочастотному источнику запирающего напр жени  через тиристорный клич, а мост обратного тока выполнен управл емым. В одном из вариантов высокочастотный источник запирающего напр жени  содержит параллельный инвертор с тиристорнодроссельным компенсатором, первый и второй формирователи импульсов, логический элемент НЕ, шестивходовый логический элемент ИЛИ и регулируемый маломощный источник напр жени , причем управл ющий вход тиристорно-дроссельного компенсатора соединен через первый формирователь импульсов и логический элемент НЕ с выходом шестивходового логического элемента ИЛИ и со входом второго формировател  импульсов, выход которого соединен со входом тиристорного ключа, а входы шестивходового логического элемента ИЛИ подключены к узлу формировател  управл ющих импульсов тиристоров инверторного моста. Схема слежени  за коммутационной устойчивостью содержит датчик высокочастотного запирающего напр жени , датчик выходного напр жени , источник порогового напр жени , первую схему сравнени , сумматор и второй маломощный регулируемый источник напр жени  со схе.мой управлени , управл ющим входом соединенной с выходом схемы сравнени , один из входов которой подключен к датчику выходного напр жени , другой вход - к выходу сумматора, один из входов последнего подключен к источнику порогового напр жени , а другой вход - к датчику высокочастотного запирающего напр жени , входом подключаемому к выходу высокочастотного источника запирающего напр жени . Преобразователь частоты в случае примеменени  его, например, в частотно-управл -. емом электроприводе снабжают функциональным узлом, содержащим вторую схему сравнени  и аналоговый частотомер, регул тором питающего напр жени  со схемой управлени , вход которой соединен с выходом второй схемы сравнени , причем один вход последней соединен с выходом датчика выходного напр жени , а другой - с выходом аналогового частотомера, вход которого соединен с выходом щестивходовой логической схемы ИЛИ. На фиг. 1 изображена схема предложенного преобразовател  частоты; на фиг. 2 - диаграмма работы блока управлени ; на фиг. 3 - принципиальна  схе.ма преобразовател  частоты, вариант. Преобразователь частоты содержит мостовой тиристорный инвертор на тиристорах 1-6 с вентильным мостом обратного тока на вентил х 7-12, мост коммутирующих тиристоров 13-18, причем выводы посто нного тока указанных мостов подключены к шинам питани  регулируемого источника питани  19. Выводы переменного тока моста коммутирующих тиристоров 13-18 соединены с выводами переменного тока мостового тиристорного инвертора и вентильного моста обратного тока через три вторичных обмотки многообмоточного реактивного элемента (МРЭ) 20, а первична  обмотка МРЭ присоединена через тиристорный ключ 21 к выходу высокочастотного источника запирающего напр жени . Последний включает в себ  маломощный регулируемый источник напр жени  22, соединенный выводами посто нного тока с входом посто нного тока параллельного инвертора 23 с тиристорнодроссельным компенсатором 24, управл ющий вход которого подключен через последовательно соединенные логический элемент НЕ 25 и перзый формирователь импульсов 26 к выходу шестивходового логического элемента ИЛИ 27 и к выходу второго формировател  импульсов 28, выход которого соединен с управл ющим входом тиристорного ключа 21. Узлы формировани  импульсов блока управлени  29 соединены с входом логического элемента ИЛИ 27 и с управл ющими входами мостового тиристорного инвертора на тиристорах 1-6, вентильного моста обратного

тока на вентил х 7-12, моста коммутирующих тиристоров 13 - 18 и тиристорами параллельного инвертора 23. Управл ющий вход регулируемого источника питани  19 через схему управлени  30 соединен с выходом схемы сравнени  31, суммирующий вход которой соединен с аналоговым частотомером 32, вычитающий вход соединен с выходом датчика 33 выходного наггр жени  и с вычитающим входом другой схемы сравнени  34, выход которой через схему управлени  35 маломощным регулируемым источником напр жени  соединен с управл ющим входом второго маломощного регулируемого источника напр жени  22. Суммирующий вход схемы сравнени  34 соединен с выходом сумматора 36, один вход которого соединен с выходом источника порогового напр жени  37, другой вход - с датчиком 38 высокочастотного запирающего напр жени .

Преобразователь частоты работает следующим образом.

При подаче напр жени  на выводы переменного тока регулируемого источника питани  19 начинают работать: функциональный узел, реализующий функцию U))(f) по заданному закону, и схема слежени  за коммутационной устойчивостью преобразовател  в щироком диапазоне часот и режимов работы преобразовате,1  и нагрузки.

Импульсы блока управлени  29, проход  щестивходовый логический элемент ИЛИ 2/, поступают на вход аналогового частотомера 32. На выходе аналогового частотомера по вл етс  напр жение, соответствующее закону и ff(f). Это напр жение подаетс  на суммирующий вход схемы сравнени  31, на вычитающий вход этой схемы подаетс  посто нное напр жение , пропорциональное выходному напр жению преобразовател , получаемое с датчика 33 выходного напр жени . Напр жение с выхода схемы сравнени  31 поступает на вход схемы управлени  30. Схема 30 формирует импульсы управлени  нужной амплитуды и длительности дл  управлени  тиристорами регулируемого источника питани  19. Фазовый сдвиг импульсов управлени , а в конечном итоге, и выпр мленное напр жение на выходе регулируемого источника питани  19 завис т от величины и знака напр жени , поступающего со схемы сравнени  31 на вход схемы управлени  30. Таким образом, на выходе регулируемого источника питани  устанавливаетс  напр жение по закону U cf(f). Одновременно работает и система слежени  за коммутационной устойчивостью.

Дл  обеспечени  надежной коммутации мостового тиристорного инвертора в щироком диапазоне частот и режимов работы необходимо , чтобы подаваемое с высокочастотного источника запирающее напр жение было больше напр жени , подаваемого с регулируемого источника питани  19.

Дл  запирани  тиристоров I, 3, 5 используютс  положительные полуволны высокочастотного запирающего напр жени  (ВЗН), а дл  запирани  тиристоров 2, 4, 6 - отрицательные полуволны.

Пусть включены тиристоры 1 и 4 и через них проходит ток нагрузки. Дл  выключени  тиристора 1 подают импульсы управлени  на тиристоры 14 и 18. Длительность импульсов управлени  равна 2-3 периодам ВЗН. Положительные полуволны ВЗН (две,

0 три полуволны) будут прикладыватьс  к нагрузке по цепи: начало вторичной обмотки МРЭ 20, нагрузка, тиристор 4, тиристор 14, конец вторичной обмотки МРЭ. Так как напр жение на вторичной обмотке МРЭ больще напр жени  регулируемого источника питани  19, то при равенстве токов вторичной обмотки МРЭ и тока тиристора 1 последний выключитс  и начнетс  процесс его запирани .

Величина превышени  напр жени  ВЗН

0 над напр жением регулируемого источника питани  19 устанавливаетс  при настройке с помощью источника порогового напр жени  37, представл ющего собой регулируемый стабилизированный источник посто нного напр жени .

Высокочастотное запирающее напр жение представл ет собой напр жение частотой 5-15 кГц.

На интервале времени между коммутирующими импульсами управлени  логичесji кий элемент НЕ 25 подает сигнал на формирователь импульсов 26 компенсатора.

Формирователь импульсов 26 компенсатора в это врем  подает импульсы управлени  на управл ющий вход тиристорно-дрос5 сельного компенсатора 24. При по влении на выходе логического элемента ИЛИ 27 сигнала перестает работать формирователь импульсов 26 компенсатора и начинает работать формирователь импульсов 28 тиристорного ключа, который начинает подавать

Claims (3)

1. Авторское свидетельство СССР № 266039, кл. Н 02 М 7/515, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР № 243696, кл. Н 02 М 7/515, 1969.

3.Авторское свидетельство СССР

№ 505109, кл. Н 02 М 7/515, 1973 (прототип ).

1W

j

о

. « :

,АА