Преобразователь частоты

 

Использование: в преобразовательной технике для управления электродвигателями переменного тока. Сущность изобретения: устройство содержит инверторный 7 - 12 и выпрямительный 1 - 6 мосты. Вспомогательный симисторный мост 14 - 19 подключен к конденсатору 20. Временем включения симисторов возможно изменять длительность разряда конденсатора и тем самым формировать ток нагрузки по синусоидальному закону. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике, и может быть использовано для частотного управления двигателями переменного тока.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является преобразователь частоты, содержащий два включенные встречно-параллельно по цепи постоянного тока выпрямительный и инверторный мосты, вспомогательные диодный и тиристорный мосты, соединенные между собой разноименными выводами постоянного тока и выводами переменного тока, подключенные к выводам переменного тока инверторного моста, конденсатор, соединяющий выводы постоянного тока вспомогательных мостов, систему управления преобразователем.

Целью изобретения является повышение функциональной устойчивости.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь частоты, содержащий встречно-параллельно включенные по цепи постоянного тока выпрямительный и инверторный мосты, вспомогательный вентильный мост, подключенный выводами переменного тока к выводам переменного тока инверторного моста, являющимися выходными выводами преобразователя, конденсатор, соединяющий выводы постоянного тока вспомогательного моста, систему управления, содержащую блок управления выпрямительным мостом в виде системы импульсно-фазового управления, соединенную входами с фазами сети, выходами - с соответствующими тиристорами выпрямительного моста, блок управления инверторным мостом, содержащий пороговые элементы, формирующий импульсы длительностью и фазой соответствующие полупериодам выходного напряжения и соединенный входом с дополнительным входом блока управления выпрямительным мостом, блок управления вспомогательным мостом, соединенный входами с фазами сети, выходом - с дополнительным входом блока управления инверторным мостом, вспомогательный мост выполнен симисторным, введены шесть элементов задержки импульса, шесть одновибраторов, шесть элементов 3 ИЛИ, шесть элементов 2 И, причем входы элементов задержки импульса подключены к выходам блока управления инверторным мостом, предназначенным для управления тиристорами инверторного моста, - и к прямым входам элемента 2 И, выходы - к первым входам элементов 3 ИЛИ, входы одновибраторов подключены к выходам пороговых элементов блока управления инверторным мостом, выходы - к вторым входам элементов 3 ИЛИ и к инверсным входам элементов 2 И, третьи входы элементов 3 ИЛИ соединены с выходами блока управления вспомогательным мостом, выходы элементов 3 ИЛИ подключены к управляющим электродам соответствующих симисторов вспомогательного моста, выходы элементов 2 И подключены к соответствующим тиристорам инверторного моста.

Такое устройство позволяет предотвратить срывы коммутации тиристоров вспомогательного моста вследствие превышения напряжения на конденсаторе, поскольку дозаряд конденсатора производится после некоторого снижения амплитуды сетевого напряжения при уменьшенном количестве вентильных элементов.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - форма выходного напряжения, формы токов элементов схемы, выходные импульсы элементов системы управления Устройство включает в себя выпрямительный мост 1-6, инверторный мост 7-12, подключенный к выходу выпрямительного моста, нагрузку 13, подключенную к выходным зажимам инверторного моста 7-12, вспомогательный симисторный мост 14-19, подключенный выводами переменного тока к нагрузке 13, конденсатор 20, соединяющий выводы постоянного тока симисторного моста 14-19, блок управления выпрямительным мостом 21, подключенный входами к фазам сети, выходами - к соответствующим тиристорам выпрямительного моста, блок управления инверторным мостом, соединенный входом с дополнительным входом блока управления выпрямительным мостом 21, блок управления вспомогательным мостом 23, соединенный входами с фазами сети, дополнительным выходом с вторым входом блока управления инверторным мостом 22, шесть одновибраторов 24-29, входы которых подключены к выходам пороговых элементов блока управления инверторным мостом, шесть элементов задержки импульса 30-35, входы которых подключены к выходам блока управления инверторным мостом 22, шесть элементов 3 ИЛИ, первые входы которых подключены к выходам элементов задержки импульса 30-35, вторые входы - к соответствующим выходам одновибраторов 24-29, третьи входы - к соответствующим выходам блока управления вспомогательным мостом 23, выходы - к соответствующим симисторам вспомогательного моста, шесть элементов 2 И 42-47, прямые входы которых подключены к выходам блока управления инверторным мостом 22, инверсные входы присоединены к соответствующим выходам одновибраторов 24-29, выходы - к соответствующим тиристорам инверторного моста 7-12.

На фиг. 2 представлены приняты следующие обозначения: 48 - выходные импульсы пороговых элементов блока управления инверторным мостом 22; 29 - выходные импульсы одновибраторов 24-29; 7, 8 - импульсы управления тиристорами 7, 8; 14, 15 - импульсы управления симисторами 14, 15; 10, 11 - импульсы управления тиристорами 10, 11; 17, 18 - импульсы управления симисторами 17, 18; U_АВ, i_АВ - напряжение и ток между фазами А и В нагрузки; i_{14, 15} - ток через симисторы 14, 15; i_7,8 - ток через тиристоры 7,8; i_17,18 - ток через симисторы 17, 18; i_10,11 - ток через тиристоры 10, 11.

Выпрямительный и инверторный мосты 1-12 предназначены для формирования напряжения на фазах нагрузки 13. Вспомогательный симисторный мост 14-19 служит для заряда конденсатора 20 и разряда его через фазы нагрузки. Блок управления выпрямительным мостом 21 служит для управления тиристорами выпрямительного моста и аналогичен описанному в прототипе. Блок управления инверторным мостом 22 служит для получения импульсов управления инверторным мостом и аналогичен описанному в прототипе, блок управления вспомогательным мостом 23 служит для получения импульсов управления вспомогателельным мостом и аналогичен описанному в прототипе. Одновибраторы 24-29 предназначены для получения импульсов, фронтом синхронных с фронтами выходных напряжений, и длительностью не менее длительности протекания тока после смены полярности выходного напряжения. Элементы задержки импульса 30-35 служат для получения импульсов, задержанных по времени относительно импульсов управления инверторным мостом. Элементы 3 ИЛИ служат для получения импульсов управления симисторами 14-19, состоящих из импульсов одновибратора, импульсов элементов задержки импульсов и выходных сигналов блока управления вспомогательным мостом 23. Элементы 2 И 42-47 предназначены для исключения подачи импульсов управления инверторным мостом в моменты подачи импульсов одновибраторов.

Устройство, согласно предлагаемому изобретению, работает следующим образом.

Предположим, в начальный момент времени по сигналу, формируемому блоком управления вспомогательным мостом 23, открываются симисторы 14 и 17, конденсатор 20 разряжается по цепи 14, фазы А и В нагрузки 13, 15, формируется напряжение между фазами А и В нагрузки. Затем открываются тиристоры 7, 8, напряжение сети прикладывается к фазам А и В нагрузки, одновременно, поскольку напряжение конденсатора 20 ниже напряжения сети, ток дозатора запирает симисторы 14, 17. Через промежуток времени, определяемый элементом задержки импульса, при снижении амплитуды сетевого напряжения открываются симисторы 14,15, происходит дозаряд конденсатора 20 напряжением сети, при дальнейшем снижении амплитуды сетевого напряжения симисторы 14, 17 запираются. Затем по сигналу, формируемому блоком управления вспомогательным мостом 23, открываются симисторы 14, 17. Конденсатор разряжается через фазы А и В нагрузки и т. д.

Временем включения симисторов 14, 15 импульсами блока управления вспомогательном мостом возможно изменять длительность разряда конденсатора и тем самым формировать ток нагрузки по синусоидальному закону.

В конце полупериода выходное напряжение, прикладываемое к фазам А и В нагрузки, снижается до нуля и меняет полярность. Одновременно открываются симисторы 17, 18. Напряжение между фазами А и В нагрузки, изменив полярность, увеличивается по амплитуде. При достижении амплитуды сетевого напряжения значения заряда конденсатора образуется цепь 7, 17, 20, 18, 8, появляется ток, запирающий тиристоры 7, 8. Реактивная энергия, накопленная в индуктивности нагрузки через открытые симисторы 17, 18, дозаряжает конденсатор. Во время перетока реактивной энергии в конденсатор тиристоры инверторного моста посредством элементов 2 И 42-47 не включаются.

Аналогичные процессы происходят в других фазах нагрузки. (56) Авторское свидетельство СССР N 760339, кл. H 02 M 5/27, 1978.

Авторское свидетельство СССР N 1288853, кл. H 02 M 5/27, 1985.

Авторское свидетельство СССР N 1697226, кл. H 02 M 5/45, 1989.

Формула изобретения

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий встречно-параллельно включенные по цепи постоянного тока выпрямительный и инверторный мосты, вспомогательный вентильный мост, подключенный выводами переменного тока к выводам переменного тока инверторного моста, являющимся выходными выводами преобразователя, конденсатор, соединяющий выводы постоянного тока вспомогательного моста, систему управления, содержащую блок управления выпрямительным мостом в виде системы импульсно-фазового управления, соединенный входами с фазами сети, выходами - с соответствующими тиристорами выпрямительного моста, блок управления инверторным мостом, содержащий пороговые элементы, формирующие импульсы, длительностью и фазой соответствующие полупериодам выходного напряжения, и соединенный входом с дополнительным выходом блока управления выпрямительным мостом, блок управления вспомогательным мостом, соединенный входами с фазами сети, выходом - с дополнительным входом блока управления инверторным мостом, отличающийся тем, что, с целью повышения функциональной устойчивости, вспомогательный мост выполнен симисторным, введены шесть элементв задержки импульса, шесть одновибраторов, шесть элементов 3ИЛИ, шесть элементов 2И, причем входы элементов задержки импульса подключены к выходам блока управления инверторным мостом, предназначенным для управления тиристорами инверторного моста, и к прямым входам элементов 2И, выходы - к первым входам элементов 3ИЛИ, входы одновибраторов подключены к выходам пороговых элементов блока управления инверторным мостом, выходы - к вторым входам элементов 3ИЛИ и к инверсным входам элементов 2И, третьи входы элементов 3ИЛИ соединены с выходами блока управления вспомогательным мостом, выходы элементов 3ИЛИ подключены к управляющим электродам соответствующих симисторов вспомогательного моста, выходы элементов 2И - к соответствующим тиристорам инверторного моста.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2