Преобразователь частоты

Преобразователь частоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий задающий генератор, связанный со счетным входом распределителя импульсов, логический узел, выходы которого через усилительноразвязывающий узел связаны с входами управления трехфазного инвертора. силовые входы которого предназначены для подключения к выходам внешнего источника преобразуемой частоты, а также регулятор напряжения, отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя, повышения его надежности, а также повышения экономичности путем снижения коммутационных потерь инвертора, в него введен формирователь синхронизирующих импульсов с прямым и инверсным выходами, а инвертор выполнен на ключах с односторонней проводимостью при этом входы формирователя синхронизирующих импульсов подключены к силовым входам трехфазного инвертора,Q а прямой и инверсный выходы - к вхо- S ду регулятора напряжения, выход кото (Л рого соединен с тактирующим входом распределителя импульсов. с: о о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) )(я) Н 0 2 М 7 / 5 3 7

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3370583/24-07 (22) 25.12.81 (46) 23.01.84. Бюл. Р 3 (72) Ю.В.Первухин и A.Л.Шахин (71) Специальное конструкторское бюро часового и камневого станкостроения (53) 621.314.58(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 493872, кл. Н 02 M 5/27, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9 785935, кл. Н 02 М 7/537, 1978. (54) (5 1) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий задающий генератор, связанный со счетным входом распределителя импульсов, логический узел, выходы которого через усилительноразвязывающий узел связаны с входами управления трехфазного инвертора, силовые входы которого предназначены для подключения к выходам внешнего источника преобразуемой частоты, а также регулятор напряжения, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения преобразователя, повышения его надежности, а также повышения экономичности путем снижения коммутационных потерь инвертора, в него введен формирователь синхрониэирующих импульсов с прямым и инверсным выходами, а инвертор выполнен на ключах с односторонней проводимостью при этом входы формирователя синхрониэирующих импульсов подключены к силовым входам трехфазного инвертора, а прямой и инверсный выходы — к вхо- Е ду регулятора напряжения, выход кото рого соединен с тактирующим входом Ц ф распределителя импульсов.

1069104

2. Преобразователь по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что регулятор напряжения выполнен в виде счетчика с переменным коэффициентом пересчета, н который введены двоичный счетчик, дешифратор, инвертор, D -триггер и задатчик коэффициента пересчета, причем выходы счетчика поразрядно соединены с входами дешифратора, выходы которого через задатчик коэффициента пересчета соединены с входом

;иннертора, выход которого соединен со

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для управления двигателями переменного тока различных типов 5 (синхронных, асинхронных и пр.), когда требуется широкий диапазон регулирования частоты вращения.

Известен преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, содержащий однофаэный трансформатор с тремя вторичными обмотками, выполненными с отпайкой, а также шесть трехфазных ключей переменного тока, выполненных в виде трехфазных диодных мостов с транзисторами, включенными на их выходах. Выходы мостов подклю чены к разнонитковым отпайкам каждой .иэ вторичных обмоток трансформатора j1J .

Недостатками преобразователя .являются сложность структуры и ограниченные функциональные возможности из-за невозможности регулирования выходной частоты, а также невысокие массогабаритные показатели из-за пло- 25 хого использования обмоток трансформатора.

Наибопее близким к предлагаемому является преббразонатель частоты, содержащий задающий генератор, связанный со счетным входом распределителя импульсов, логический узел, выход которого через усилительно-развязывающий узел связаны с входами управления трехфазного иннертора, З5 силовые входы которого подключены к внешнему источнику преобразуемой частоты, а также регулятор напряжения (2j .

Однако известный преобразователь 4р имеет сложную структуру трехканального узла регулирования напряжения и логического узла ° Кроме того, большое количество переключений ключевых элементов трехфазного иннертора в 45 течение периода выходного напряжений счетным входом Х) -триггера, установочный вход которого соединен с прямым выходом формирователя синхрониэирующих импульсов, при этом инверсный выход 33 -триггера соединен с входом сброса двоичного счетчика и с тактирующим входом распределителя импульсов, а информационный вход и вход сброса З -триггера соединены соответственно с положительным и отрицательным полюсами источника питания. снижает надежность преобразователя и повышает коммутационные потери.

Целью изобретения является упрощение преобразователя, повышение его надежности, а также повышение экономичности путем снижения коммутационных потерь инвертора.

Поставленная цель достигается тем, что преобразонатель, содержащий задающий генератор, связанный со счетным входом распределителя импульсов, логический узел, выходы которого через усилительно-развязывающий узел связаны с входами управления трехфазного инвертора, силовые входы которого предназначены для подключения к внешнему источнику преобразуемой частоты, и регулятор напряжения, снабжен формирователем синхронизирующих импульсов с прямым и инверсным выходами, а инвертор выполнен на ключах с односторонней проводимостью, при этом входы формирователя синхронизирующих импульсов подключены к силовым входам трехфазного инвертора, а прямой и инверсный выходы — к входу регулятора напряжения, выход которого соединен с тактирующим входом распределителя импульсон.

При этом регулятор напряжения выполнен н виде счетчика с переменным коэффициентом пересчета, в который введены двоичный счетчик, дешифратор, инвертор, I3 -триггер и задатчик коэффициента пересчета, причем выходы счетчика поразрядно соединены с входами дешифратора, выходы которого через эадатчик коэффициента пересчета соединены с входом инвертора,,выход которого соединен со счетным входом З -триггера, установочный вход которого соединен с прямым выходом формирователя синхронизирующих импульсов, при этом инверсный выход

D-триггера соединен с входом сброса двоичного счетчика и с тактирующим входом распределителя импульсов, а

1069104 информационный вход и вход сброса

2-триггера соединены соответственно с положительным и отрицательным полюсами источника питания.

На фиг.1 изображена структурная схема преобразователя, на фиг.2 принципиальная схеМа преобразователя; на фиг.3 — временные диаграммы, поясняющие принцип его работы.

Преобразователь частоты (фиг.1) содержит задающий генератор 1, связанный со счетным входом распределителя 2 импульсов, выходы которого соединены с логическим узлом 3. Логический узел 3 своими выходами соединен с усилительно-раэвяэывающим узлом 15

4. Блоки 2, 3 и 4 образуют формирова" тель 5 тактов пресбразования. Выходы усилительно-развязывающего узла

4 соединены с входами упранления трехфазного инвертора б, силовые вхо-2О ды которого предназначены для подключения к выходным клеммам .внешнего источника 7 преобразуемой частоты, а также к входам формирователя 8 синхронизирующих импульсов, TIpHMDA H 5 инверсный выходы которого соединены с входами регулятора 9 Hапряжения. К выходам инвертора б подключены фазы выходного напряжения А, В и С, а выход регулятора 9 напряжения подключен к тактирующему входу распределителя 2 импульсов.

Формирователь синхронизирующих импульсов 8 (фиг.2) содержит триггер

10, входы которого через оптоэлек- 35 тронные развязки 11 и 12 соединены с клеммами внешнего источника 7 преобразуемой частоты.

В качестве внешнего источника преобразуемой частоты может быть использована как промышленная сеть переменного тока, так и промежуточное звено высокой частоты, например генератор, задающий независимую промежуточную высокую частоту.

Светодиоды оптоэлектронных развязок 11 и 12 включены между собой встречно-параллельно. Инверсный выход триггера 10 соединен со счетным входом двоичного счетчика 13 регулятора 9 напряжения. Схема регулятора

9 напряжения представляет собой счетчик с переменным коэффициентом пересчета и включает н себя двоичный счетчик 13, дешифратор 14, переключатель-задатчик 15 коэффициента пересчета, инвертор 16 и Q -триггер 17.

Выходы счетчика 13 поразрядно соединены с входами дешифратора 14, выходы которого через задатчик 15 коэффициента пересчета, соединены с бО входом инвертора 16. Выход инвертора 16 соединен со счетным входом

D-триггера 17, установочный вход которого соединен с прямым выходом фор- мирователя 8 синхронизирующих импульсов. Инверсный ныход D -триггера

17 соединен с входом сброса двоичного счетчика 13 и с тактирующим входом дешифратора 18 распределителя 2 импульсов. Информационный, вход и вход сброса 33 -триггера 17 соединены соответственно с положительным и отрицательным полюсами источника питания, Опорная частота поступает с задающего генератора 1, собранного на иннерторах 19-21, на установочный вход триггера 22, а также через инвертор 23 на счетный нход двоичного счетчика 24. Выходы счетчика 24 поразрядно соединены с входами дешифратора 18, при этом шестой выход дешифратора 18 через инвертор 25 соединен со счетным входом триггера 22, инверсный выход которого соединен с входом сброса счетчика 24 °

Выходы дешифратора 18 от нулевого до пятого соединены с входами собранного на днухнходоных схемах И 26-31 логического узла 3 в следующем порядке.

Нулевой выход дешифратора 18 соединен с первыми входами схем И 26 и 29. Первый выход — с вторым входом схемы И 29 и первым входом схемы И 30.

Второй выход — с первым входом схемы И 27 и вторым входом схемы И 30.

Третий выход — с вторым входом схемы

И 27 и первым входом схемы И 28. Четвертый выход — с вторым входом схемы И 28 и первым входом схемы И 31.

Пятый выход — с вторыми входами схем И 26 и 31. Выход каждой из схем И подключен к анодам светодиодов коммутационных элементов — тиристорным оптронам 32-37. Катоды тиристорных оптронон 32.1 — 37.1 попарно соединены друг с другом и с первыми выводами резисторов 38-40, вторые выводы которых подключены к отрицательному полюсу источника питания. Светодиоды тиристорных оптронов 32.1

37.1 и соединенные с ними резисторы образуют усилительно-развязывающий узел 4. Фототиристоры оптронов 32.2—

37.2, представляющие собой ключи с односторонней проводимостью, соединены в схему трехфазного инвертора б, при этом аноды тиристоров 32.2, 34.2 и 36.2 соединены между собой и с первой клеммой внешнего источника 7 преобразуемой частоты, а катоды тиристо-. рон 33.2, 35.2 и 37.2 соединены между собой и с второй клеммой внешнего источника 7 преобразуемой частоты.

Фаза А выходного напряжения подключена к катоду тиристора 32.2 и аноду тиристора 33.2, фаза  — к катоду тиристора 34.2 и аноду тиристора 35.2, фаза С вЂ” к катоду тиристора 36.2 и аноду тирнстора 37.2 инвертора 6.

Период каждой фазы выходного напряжения разбивается на шесть тактов.

1069104

Каждый такт характеризуется включением только двух определенных тиристоров в последовательности, задаваемой формирователем 5 тактов преобразования (фиг.1): I такт - тиристоры 32 и

35; и такт - тиристоры 35 и 36;

111 такт — тиристоры 36 и 33; 1V такттиристоры 33 и 34; V такт — тиристоры 34 и 37, Vl. такт — тиристоры 37 и 32.

При такой последовательности пе- 10 реключений тиристоров линейное напряжение нагрузки, подключаемой к выводам А, В и С изменяется согласно временной диаграмме (фиг.3). Резистором 41 меняется частота задаю- 15 щего генератора, а следовательно— длительность такта преобразования, что в конечном итоге приводит к изменению выходной частоты преобразователя, а переключателем задатчика

15 коэффициента пересчета регулируется напряжение на выходе преобразователя путем пересчета количества импульсов, поступающих непосредственно от внешнего источника преобразуемой частоты или через промежуточное звено, и задержания каждого Л -го иэ поступающих импульсов, где И вЂ” коэффициент пересчета схемы регулятора напряжения.

Предлагаемый преобразователь работает следующим образом.

На вход распределителя 2 импульсов поступают с генератора 1 прямоугольные импульсы, из которых формирователь 5 тактов преобразования З5 формирует шесть тактов преобразования частоты, характеризуемых определенной последовательностью попар.—

Ного включения коммутационных элементов с односторонней проводимостью 4О (тиристорных оптронов 32-37} инвертора 6. Под воздействием сигналов, поступающих от формирователя 5 тактов преобразованиями инвертор 6 преобразует напряжение, поступающее йа него 45 от клемм внешнего источника 7 преобразуемой частоты или промежуточного авена высокой частоты, в трехфазное двухступенчатое напряжение (фиг.3).

Каждая ступень трехфазного напряже- ния формируется пачкой импульсов, поступающих от источника 7 преобразуемой частоты. При этом частота трехфазного напряжения регулируется изменением частоты задающего генератора 1.

Формирователь 8 синхронизирующих импульсов преобразует поступающее на

его вход напряжение от внешнего источника 7 преобразуемой частоты в синхронизированные с ним прямоугольные импульсы. Синхроимпульсы поступают в схему регулятора 9 напряжения, которая не пропускает в формирова, тель 5 тактов каждый 1 -й синхроимпульс tf может быть любым положитель ным целым числом (в предлагаемом преобразователе п изменяется or 1 до

10 ) п является коэффициентом пересчета регулятора напряжения и вводится в схему с помощью задатчика 15 коэффициента.

Таким образом регулируется наполнение пачки импульсов, формирующих каждую ступень выходного трехфазного напряжения.

Структура преобразователя позволяет уменьшить количество переключений ключевых элементов трехфазного инвертора, что уменьшает коммутационные потери и повышает надежность работы схемы. Преобразователь может работать от любого внешнего нерегулируемого источника преобразуемой частоты как от .промышленной сети переменного тока, так и через промежуточное звено высокой частоты. Кроме этого, повышается плавность регулирования напряжения за счет того, что регулирование производится не модулированием ширины каждого уровня выходного напряжения, а как бы разбиением его на несколько составляющих, причем промежутками между этими ссставляющими является каждый И -й из поступающих от внешнего источника преобразуемой частоты импульсов, задерживае. мый регулятором напряжения.

1969104

1069104

Составитель В.Тарасов

Редактор H.Áoáêoâà Техред Л.Пилипенко Корректор А.Ноях

Заказ 11487/53 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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