Устройство для защиты от перенапряжений непосредственного преобразователя частоты

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ, снабженного блоком управления, содержащее первый }1еуправляемый выпрямитель, вход которого предназначен для подключения к входньгм выводам преобразователя , а выход подсоединен к конденсатору и разрядному элементу, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности защиты , в него введен второй неуправляемый выпрямитель, а разрядный элемент выполнен в виде резистора, при этом вход второго неуправляемого выпрямителя предназначен для подключения к выходным выводам преобразователя , а выход подключен параллельно выходу первого неуправляемого вьтрямителя . 2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что в него введены пороговый элемент, тиристорный оптрон и источник опорного напряжения , при этом светодиод тиристорного оптрона череэ пороговый элемент подключен к выходам обоих не-управляемых выпрямителей, а источник опорного напряжения через фототиристор оптрона соединен с выходом уст- , (ройства, предназначенным для подключения к аварийному входу блока управления преобразователем. . 00 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,SU(il)113

4 (51) Н 02 Н 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3552278/24-07 (22) 17.02.83 (46) 07.02.85. Бюл. Ф 5 (72) Г.B ° Лебедев, Л.Д; Павский, А.А. Полякова и В.И.. Солодков (71) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт комплектного электропривода .(53) 621,316.925(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 682979, кл. Н 02 Н 7/12, 1978.

2. "Электричество", 1978, N- 6, с. 29-32. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ

ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ, снабженного блоком управления, содержащее первый неуправляемый выпрямитель, вход которого предназначен для подключения к входным выводам преобразователя, а выход подсоединен к конденсатору и разрядному элементу, о т° л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности защиты, в него введен второй неуправля-. емый выпрямитель, а разрядный эле« мент выполнен в виде резистора, при, этом вход второго неуправляемого выпрямителя предназначен для подключения к выходным выводам преобразователя, а выход подключен параллельно выходу первого неуправляемого выпрямителя.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в него введены пороговый элемент, тиристорный оптрон и источник опорного напряжения, при этом светодиод тирисе торного оптрона через пороговый элемент подкпючен к выходам обоих неуправляемых выпрямителей, а источник С опорного напряжения через фототиристор оптрона соединен с выходом уст ройства, предназначенным для подключения к аварийному входу блока управления преобразователем.

1138879

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах частотнорегулируемого синхронного электропривода.

Известно устройство для ограничения коммутационных перенапряжений в преобразователе, содержащее первый неуправляемый выпрямитель, вход которого предназначен для подключения к входным выводам преобразователя, 10 а выход подсоединен к конденсатору., Параллельно конденсатору включены последовательно соединенные резистор и ключ постоянного тока, который уп" равляется триггером, вход которого через инвертор соединен с выходом компаратора, один из входов которого подключен к конденсатору, а другой— к источнику опорного напряжения(1).

Недостатком указанного устрой- 2(} ства является низкая эффективность защиты. Это связано с тем, что в случае применения этого устройства для защиты тиристоров непосредственного преобразователя частоты, оно 25 не обеспечивает защиту тиристоров от совместного "уммарного действия напряжения со стороны питающей сети и нагрузки. В связи,с этим задача создания устройств, обеспечивающих эффективную защиту тиристорных преобразователей частоты, является ак-, туальной, так как к тиристорам непосредственного преобразователя час" тоты (в случае использования его в тяговом синхронном электроприводе)может прикладываться как ЭДС питающей сети или нагрузка, так и их сумма.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для защиты от перенапряжений преобразователя, снабженного блоком управления, содержащее первый неуправляемый выпрямитель, вход которого 45 предназначен для подключения к входным выводам преобразователя, а выход подсоединен к конденсатору и разрядному. элементу $2 ).

Однако известное устройство не обеспечивает эффективной защиты тиристоров преобразователя частоты в случае возникновения перенапря>кений. со стороны нагрузки, а также в случае появления на тиристорах суммарного напряжения, равного напряжению сети и ЭДС синхронного двигателя.

Кроме того, использование схемы с зарядом через выпрямитель и разрядом его через вспомогательный инвертор, ведомый сетью, в данном случае неэффективно ввиду существенной малости рекуперируемой энергии через инвертор и усложнения схемы защиты.

Целью изобретения являются повыщение эффективности защиты от перенапряжений непосредственного преобразователя частоты.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты от перенапряжений тиристорного преобразователя частоты, снабженного блоком управления, содержащее первый неуправляемый выпрямитель, вход которого предназначен для подключа- ния к входным выводам преобразователя, а выход подсоединен к конденсатору и разрядному элементу, введен второй неуправляемый выпрямитель, а разрядный элемент выполнен в виде резистора, при этом вход второго неуправляемого выпрямителя предназначен для подключеняи к выходным выводам преобразователя, а выход подключен параллельно выходу первого неуправляемого выпрямителя.

Кроме того, в устройство могут быть введены пороговый элемент, тиристорный оптрон и источник опорного напряжения, при этом светодиод тиристорного оптрона через пороговый элемент подключен к выходам обоих неуправляемых выпрямителей, а источник опорного напряжения через фототиристор оптрона соединен с выходом устройства, предназначенным для подключе-. ния к аварийному входу блока управления преобразователем.

На чертеже представлена схема непосредственного преобразователя частоты с устройством для защиты.

Устройство 1 для защиты подключеГ но к преобразователю 2, а синхронныи генератор 3 через блок 4 защиты от коротких замыканий — к входу преобразователя 2, выход которого подключен к синхронному двигателю 5. Блок 6 управления преобразователя 2 содержит задающий генератор 7 элемент ИЛИ 8 и усилитель 9 выходных импульсов.

Устройство 1 для защиты от перенапряжений содержит первый неуправляемый выпрямитель 10, вход которого предназначен для подключения к вход-, ным выводам преобразователя 2, а вы

1138879

В аварийных режимах как только ! напряженйе на тиристорах преобразователя 2, а следовательно, и на конден-! саторе 11 достигнет уровня срабатыва" ния порогового элемента 14, то в цепи управления оптрона 15 появляется сигнал управления. При этом оптрон 15

:включается. Через элемент ИЛИ 8 от источника 16 опорного напряжения поступает сигнал на аварийный вход блока 6 управления и в виде постоянного сигнала управления поступает на все входы управления тиристоров, что ,обеспечивает одновременное включение всех тиристоров преобразователя 2 и короткое замыкание ими зажимов синхронного генератора 3 и синхронного ход подсоединен к конденсатору 1 1 ( и разрядному элементу (резистору) 12, второй неуправляемый выпрямитель 13, вход которого предназначен для подключения к выходным выводам преобразователя 2, а выход подключен параллельно выходу первого неуправляемого выпрямителя 10 пороговый элемент 14, . тиристорный оптрон 15 и источник 16 опорного напряжения, при этом свето- 10 диод тиристорного оптрона 15 через пороговый элемент 14 подключен к выходам обоих неуправляемых выпрямителей 10 и 13, а источник 16 опорного напряжения через фототиристор оптро- 15 на 15 соединен с аварийным входом бло. ка 6 управления преобразователя 2.

В нормальных режимах работы тиристорного преобразователя 2 частоты блок 6 управления вырабатывает импульсы уп- 20 равления тиристорами, каждый из которых через элемент ИЛИ 8 и усилитель 9 подается на тиристоры преобразователя 2, При этом на аварийный вход блока 6 управления сигиал управле- 25 ния не подается. Тиристоры преобра,зователя 2 как со стороны его входа, так и выхода, через неуправляемые выпрямители 10 и 13 оказываются подключенными к обкладкам конденсатора 11, щ что обеспечивает ограничение перенапряжений, возникающих при коммутации не только со стороны питающей сети через первый неуправляемый выпрямитель 10, но и со стороны на35 грузки через второй неуправляемый выпрямитель 13, чем обеспечивается более эффективная защита преобразователя 2 частоты, . Работа устройства в случае одно- 40 временного возникновения перенапряжений на зажимах синхронного генератора 3 и на зажимах синхронного двигателя 5 осуществляется следующим образом.

Пусть в определенный момент вреМени, в которой одновременно возникли перенапряжения на зажимах А и В ,"синхронного генератора 3 полярностью "+" на фазе В и на зажимах tx и b 50 синхронного двигателя 5 полярностью ."+" на фазе а, состояние тиристоров такое, при котором соединены фазы

В и C синхронного генератора 3 соответственно с фазами ь и е, синхрон" 55 ного двигателя 5. При этом в случае отсутствия устройства 1 к тиристорам преобразователя 2, подключенным между фазами A синхронного генератора 3 и а синхронного двигателя 5, прикла-, дывалась бы величина перенапряжения, равная сумме перенапряжения на зажимах, синхронного генератора 3 и синхронного двигателя 5. При подключении устройства 1 перенапряжения ограничиваются по цепи фаза а синхронного двигателя 5 — диод катодной группы второго неуправляемого выпрямителя 13— одна обкладка конденсатора 11 — дру-. гая обкладка конденсатора 11 — диод анодной группы первого неуправляемого выпрямителя 10 — фаза А синхронного генератора 3, которая оказывается подключенной параллельно к непроводящим тиристорам,.между фазами Ф синхронного генератора 3 и а синхронного двигателя 5, обеспечивая тем самым ограничение величины перенапряжений.

Резистор 12 обеспечивает рассеивание энергии, запасенной в конденсаторе 10 в процессе ограничения коммутационных перенапряжений, Таким образом, применение предлагаемого устройства для ограничения перенапряжений позволяет повысить эффективность защиты от перенапряжений.

В нормальных режимах работы во всем диапазоне регулирования скорос» ти синхронного двигателя 5 напряжение на конденсаторе 1! ниже напряжения срабатывания порогового элемента (стабилитрона) 14, а поэтому в цепи управления оптрона 15 отсутствует сигнал управления. При этом на аварийный выход блока 6 управления не поступает напряжение источника

16 опорного напряжения.

138879

Составитель В. Широков

Редактор И. Николайчук Техред N.Íàäü

Корректор О. Луговая

Заказ 10700/41 Тираж 620

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Э ..1 двигателя 5. При этом срабатывает блок 4 защиты от коротких замыканий.

Таким образом, благодаря использованию практически безынерционных управляемого ключа (оптрона) 15 и блока 9 усиления импульсов, величина напряжения на тиристорах в аварий ных режимах не успевает дорасти до опасной для тиристора величины, тем самым обеспечивается более э4@ектив" ная защита тиристорного преобразователя частоты во всех возможных рабо- чих режимах,элекч ропривода.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным позволит снизить величину коммутационных перенапряжений в рабочих режимах с 900-950 до 650-700 В, а в аварийных— с 1600 до 750-300 В, благодаря чему

1О оказывается возможным снизить класс используемых тиристоров.