Преобразователь частоты
Иллюстрации
Реферат
T . 1"
О Л И С А Н И Е
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
474088
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) За висимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 27.04.72 (21) 1778104/24-7 с приcîåäèíå11èåì заявксп ¹â€” (32) Приорптет—
Опубликовано 14.06,75. Бюллетень ¹ 22 (51) М.Кл. H 02m 7/52
Н 02m 5/42 осударстаенный комитет
Совета Министров СССР по делам нзооретений и открытий (53) УД1(621.314.57 (088.8) Дата опубликования описания 04.02.76. (72) Авторы изобретения
О. Г. Булатов и А. И. Царенко
Московский ордена Ленина энергетический институт (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ |1АСТОТЬ1
Известны преобразователи частоты, содержащие последовательно соединенные по цепи постоянного тока тирнсторный мост с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, реверсор тока нагрузки также в виде тиристорного моста и обратные тиристоры.
Предлагаемый преобразователь частоты позволяет улучшить форму кривой тока в нагрузке. Это достигается тем, что катоды обратных тиристоров подключены к обкладкам коммутирующего конденсатора.
На фиг. 1 дана принципиальная схема описываемого преобразователя; на фиг. 2— блок-схема системы управления преобразователем; на фиг. 3 и 4 — принципиальные схемы преобразователей, у которых источник питания подключен при помощи управляемого моста; на фиг. 5 — временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя.
На входе преобразователя включен источник питания, последовательно с которым подсоединены мост, образованный тиристорами 1 — 4 с конденсатором 5 в диагонали, и ре версор, выполнен11ый на THpHcTорах 6 — 9 с активно-индуктивной нагрузкой 10 в диагонали.
Общая точка катодов тиристоров 7 и 9 реверсора при помощи тиристоров 11 и 12 подключена к диагонали моста, образованного тиристора ми 1 — 4. В цепь, соединяющую общую точку катодов тирпсторов 2 и 3 моста с оощей точкой анодов ти рпсторснв 6 и 8 реверcoра, включен датчик 13 тока. Параллельно тпрпсто|рам 11,п 12,подсоединены пороговые эле5 менты 14 и 15 (в частности, это могут быть нуль-органы). Датчик 13 тока соединен со схемой 16 сравнения, на другой вход которой подается задающий сигнал регулируемой частоты и амплитуды с генератора 17 опорного спг10 нала. Выходные сигналы схемы 16 сравнения и пороговых элементов 14 и 15 поступают и» логическое устройство 18, которое в зависимости от заданного режима работы преобразов»теля при помощи выходного устройства 19
t5 включает тпристоры силовой схемы.
Принцип работы устройства, изображенного на фиг. 1, заключается в слежспип з» задающим сигналом, формируемым гепсрато2п ром 17. В момент /, (см. фпг. 5, а) включ» ются тиристоры 1, 2, 6 и 7 и конденсатор 5, заряженный до напряже1п1я питания, перс»;1ряжается через нагрузку 10. В момент конденсатор 5 перезаряжается до ооратного
25 напрявкения. Напряжение, приложенное к тиристору 11, становится равным нулю, что фиксируется пороговым элементом 14. Тирпстор 11 включается, а ток нагрузки начинает уменьшаться, замыкаясь по контуру: тпристо зо ры 7, 11, 2 и 6 — нагрузка 10. 1(огд11 напря474088
1 Г) /
gJ =
) L с
0,1 2 ! жсцис д>! !чик!! 13 совпадет с напр I>Ice!!I! » задающсго генератора (1!оме1г! /1), включа ются тиристоры 3 и 4, конденсатор 5 и!!овь персзаряжается черсз нагрузку, а тиристоры 1, 2 и 11 восстанавливают управляющие свойства. В момент /» конденсатор 5 перезаряжается до обратного напряжения, срабатывает пороговьш элемент 15, включается тиристор 12, а ток нагрузки начинает спадать с постоянной времени, определяемой нагрузкой.
В таком режиме преобразователь может работать в течение всего полупериода задающей синусоиды. В след ющий полупериод, начинающийся в момент /„1, аналогичные процессы протекают в цепях, замыкающихся через открытые тиристоры 8 и 9. При этом изменяется направление тока и нагрузке. Интервал времени t„ — t ai I предоставляется для восстановления управляющей способности тиристоров 6 и 7.
Максимальнуlo частоту тока нагрузки 011ределяют по выражению, полученному в результате анализа электрома HHTIIhIx процессов устройства, где T — постоянная времени нагрузки;
E — напряжение источника питания;
С вЂ” емкость конденсатора 5;
E — индуктивность нагрузки;
R — активное сопротивление нагрузки.
Для увеличения частоты выходного тока преобразователя может быть использована схема, представленная на фиг. 1, в следующем режиме работы на участке формирования спадающей части синусоиды.
Допустим, что до момента t» проводили тиристоры 3 и 12, а конденса îð 5 был заря>кен до напря>кения питания с полярностью, указанной на фиг. 1. В момент t» включается тиристор 2, к тиристору 3 прикладывается ооратное напря>кение, а ток нагрузки замыкается по контуру: тиристоры 2 и 6 — нагрузка 10 — тир!исторы 7 и 12 — конденсатор 5. Когда велич>!на сигнала датчика 13 тока соападает с,величиной сигнала.задающего генератора 17 (мснмент t,4), включаются тиристоры 3 и 11, тиристоры 2 и 12 начинают восстанавливать управляющие свойства под обратным напряжением, а ток нагрузки замыкается по цепи, образованной проводящими тиристорами 5, 6, ? и 11. В момент 1» напряжение датчика 13 вновь совпадает с напряжением задающего генератора 17 и включаются тиристоры 2 и 12. Далее процессы в схеме повторяются па всем этапе формирования спадающей части синусоиды. Максимальное напряжение на конденсаторе 5 ограничивается соответствующим вкл.очением тиристоров 11 и 12 при помощи пороговых элементов.
4
В таком рс>кимс раооть! Процессы в схеме па э! апе ()>орм!!ровани1! спада!ощей !асти синусоиды носят только колебательный характер, что позволяет увеличить крутизну спада тока и, следовательно, частоту выходного сигнала преобразователя. Требуемую крутизну нарастания тока нагрузки (интервал I I — t») мо>к Io обеспечить соответствующим выбором конденсатора 5.
Максимальное отклонеьие !ока нагрузки от задающей синусоиды во г;тором режиме работы, при формировании спадающей части синусоиды в два раза меньше, чем в первом, и не может превышать
Для обеспечения рекуперации энергии, запасенной нагрузкой, в пита!ощую сеть постоянного тока целесообразно на входе преобразователя (см. фиг. 3) установить управляемый тиристорный мост, в диагональ которого включен источник постоянного напряжения питания. Общая точка анодов тиристоров 20 и 21 управляемого моста подключена к общей точке катодов тиристоров 7 и 9 реверсора нагрузки, а общая точка катодов тиристоров 22 и 23 — к общей точке анодов тирпсторов 1 и 4 моста с дозирующим конденсатором 5.
Когда включены тиристоры 20 и 22, энергия из сети постоянного тока передается в нагрузку (режим прямой передачи энергии) и процессы, протекающие в схеме, аналогичны описанным. Для перевода схемы в режим обратной передачи энергии (инверторный режим) необходимо включить тиристоры 21 и
23, предварительно выключив тиристоры 20 м 22.
Допустим, что проводили тиристоры 22, 1, 2, 6, 7 и 20 и конденсатор 5 перезаряжался до напряжения питания с полярностью, указанной на фиг. 3 без скобок. Когда напря>кение на конденсаторе становится равным Е, включается тиристор 11, ток нагрузки замыкается по контуру: тиристоры 7, 11, 2 и 6 — нагрузка 10, а тиристоры 20 и 22 восстанавливают управляющие cI 0HcTBB. Через время, необходимое для восстановления управляющих свойств тиристороз 20 и 22, определяемое задержкой системы управления, включается тиристор 3, к тиристору 2 прикладывается обратное напряжение, а конденсатор 5 перезаряжается током нагрузки.
Когда напряжение на конденсаторе 5 становится равным E с полярностью, указанной на фиг. 3 в скобках, включаются тиристоры 21, 23 и 1 и ток нагрузки замыкается навстречу э.д.с. источника по контуру: минус источника питания — тиристоры 23, 1, 3 и
6 — нагрузка 10 — тиристоры 7 и 21 — плюс источника питания. Следовательно, схема полностью переходит в инверторный режим.
474
Регулировка в инверторном режиме осуществляется соответствующим переключением тиристоров 1 и 2 или 3 и 4. При этом в цепь тока включается дозирующий конденсатор 5, что уменьшает среднее значение противоэ.,д.с. на зажимах нагрузки. Включение тиристоров 2 и 11 либо 3 и 12 соответствует нротивоэ.д.с., равной нулю.
Чередуя режимы работы с протввоэ..д.с., равно" Е, с конденсатором 5 в цепи тока и с проти воэ.д.с., равной нулю, можно регулировать, среднее значение протывоэ. д.с., подключаемой к нагрузке, от нуля до максимальной, равной Е. Это позволяет сбеспечить регулируемое торможение двига геля переменного тока.
Таким образом, преобразователь, показанный на фиг. 3, позволяет рекупернровать энергию, запасенную в чагрузке, а также обеспечивает более широкий диапазон изменения частоты выходного тока.
Для преобразования переменного напряжения IlocTQBHHQH частоты и амплитуды в синусоидальный ток нагрузки регулируемой частоты и амплитуды служит устройство (см. фиг. 4), на входе которого включен трех088
6 фазный мостовой преобразователь, выполненный на тирнстора i 24 — 29.
Предлагаемый преобразователь позволяет преобразовать постоянное или переменное
5 постоянной частоты и амплитуды напряжение источника питания в синусоидальный ток нагрузки с хорошим гармоническим составом последнего и улучшить форму кривой тока нагрузки и частотные характеристики. Ток
1О любого из элементов схемы пе превышает тока нагрузки. Для облегчения режимов pa/ dc dUX боты тирнсторов (—, — ) достаточно ,й @) последовательно с коммутнрук1щнм кондснсаt5 тором 5 включить небольшой дроссель.
Предмет изобретения
Преобразователь частоты, содержащий последовательно соединенные по цепи постоянного тока тиристорньш мост с коммутнрую.
20 щим конденсатором в диагонали переменного тока, реверсор тока нагрузки также в виде тиристорного моста н обратные тнристоры. отлпчтош шся тем, что, с целью улучшения формы кривой тока в нагрузке, катоды обрат25 ных тиристоров подключены к обкладка м коммутирующего конденсатора.
474088
« г !,и л
1 3 1 Ы (— 41
Ii ai
Составитель Г. Вотчицев
Тскред 3. Тараненко
1- едакт р А. Пейсоченко
Корректор О. Тюрина
Заказ т№ 6347 Изд. ¹ 1514 Тираж 782 П эдписиое
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, )К-35, Раушская паб., д. 4/5
МОТ, Загорский филиал (!
1! ! (!, . |
1 (1 (/
1 ()
3 !