Преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока

Преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

опНСАпНЕ

H3OSPe r É

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву

Союз Советскик

Социалистическия

Республик

<ц788304

Р1)м. кл. (22) Заявлено 180878 (21) 2658994/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Н 02 М 5/27

Н 02 М 7/515

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 151280. бюллетень Мо 46

Дата опубликования описания 151280 (И) ПЖ 621.314. .27(088.8) (72) Авторы изобретения

С.В. Шапиро, Ю.В. Воробьев и Л.Н. Киселева (71) Заявитель

Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ

ЗВЕНОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть применено при построении источников питания для индукционных нагревательных устройств. 5

Известен преобразователь частоты, содержащий выпрямители, включенные параллельно, причем цепи переменного тока выпрямителей содержат ограничивающие дроссели, и многомостовой резонансный инвертор, состоящий иэ входных реакторов, инверторных мостов и нагрузки, которая включена между общими точками плюсовых шнн инверторных мостов и входных реакторов f1). 15

Недостатками известного преобразователя частоты являются наличие нескольких входных дросселей инвертора, габариты которых при больших мощнос- 20 тях могут быть довольно значительными, а также то, что переменное напряжение нагрузки прикладывается непосредственно к зажимам входных дросселей и через них протекает переменная составляющая с частотой, равной выходной частоте. Это вызывает дополнительные потери, увеличивает габариты дросселей и сни:кает КПД преобразователя. 30

Известен также преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока, в котором выпрямитель выполнен по шестифаэной схеме с уравнительным реактором, а выпрямительная часть собрана по схеме многомостового резонансного инвертора, в котором плюсовые шины инверторных мостов объединены с плщсовыми шинами соответствующих выпрямительных групп, а минусовые шины инверторных мостов объединены и подключены к общей точке уравнительного реактора. Нагрузка включена между плюсовыми этих двух групп инверторных мостов (21.

Однако место включения реактора и обусловленная этим его конструкция приводит к увеличению его массы и габаритов.

Цель изобретения — уменьшение массы и габаритов преобразователя эа счет уменьшения массы реактора.

Поставленная цель достигается тем, что в известном преобразователе, содержащем выпрямители, выводами переменного тока связанные со входными выводами преобразователя для подключения их к сети переменного тока, а также многомостовой резонансный инвертор, выполненный в виде реактора 788304 и инверторных мостов, причем одни одноименные по полярности выводы постоянного тока. каждого из выпрямителей сонместно с соответствующими одноименными по.полярности выводами постоянного тока инверторных мостов образуют выходные выводы преобразователя, а другие выводы постоянного тока выпрямителей св вязаны с точкой объединения других выводов постоянного тока инверторных мостов через реактор, упомянутые другие выводы постоянного тока выпрямителей объединены и через реактор подключены к

)точке объединения других выводов постоянного тока инверторных мостов.

На чертеже изображена схема пред- 15 лагаемого преобразователя.

Преобразователь частоты состоит иэ двух выпрямителей, выполненных по трехфазной и мостовой схеме и включенных параллельно, которые состоят 20 из вентилей 1 и 2. Соответствующие фазы выпрямителей со стороны переменного тока разделены ограничивающими дросселями 3, средняя точка которых подключена. к питающей сети. Между общими точками плюсовых выпрямителей и инверторных мостов включена нагрузка

4. Инверторные мосты собраны по схеме резонансного последовательного инвертора и состоит из управляющих вентилей-тиристоров 5-12, параллельно З0 которым подключены встречно неуправляемые вентили-диоды 13-20. Одна из диагоналей мостов образована коммутирующими дросселями 21 и 22 и коммутирующими конденсаторами 23 и 24. Плюсовые шины инверторных мостов подключены к плюсу соответствующего выпрямителя, а минусовые шины объединены и через реактор 25 подключены к общему минусу выпрямителей.

Преобразователь работает следующим образом.

Коммутирующие конденсаторы 23 и

24 заряжаются предварительно до напряжения, превышающего входное напряжение инвертора ug полярностью, ука- 45 эанной на чертеже. При включении тиристоров б и 7 начинается переэаряд конденсаторов 23 и разряд конденсатора 24 по цепи: тиристор 5 — коммутирующий дроссель 21 — коммутирующий 50 конденсатор ?3 — тиристор 7 — диод 19, коммутирующий конденсатор 24 — коммутирующий дроссель 22 — диод 17 нагрузка 4. Одновременно через коммутирующий конденсатор 23 начинает 55 протекать входной ток выпрямителей, смыкающийся через реактор 25. Процесс имеет колебательный характер и. как только напряжение на коммутирующем конденсаторе 24 становится равным входному, диоды 17 и 19 выключаются и через тиристоры б и 7 и через коммутирующие дроссель 22 и конденсатор

24 продолжает протекать составляющая тока, замыкающаяся через реактор 25 и источник питания. Так как индуктивность реактора 25 выбирается на порядок выше, чем индуктивность коммутирующего дросселя 21, то эту составляющую тока можно принять постоянной.

При включении очередных тиристоров 10 и 12 происходит коммутация тока с тиристоров 5 и 7 на тиристоры

10 и 12 и, так как конденсатор 23 н течение первого полупериода перезаряжается обратной полярностью до напряжения, большего чем входное напря. жение инвертора, то происходит разряд конденсатора 23 по цепи: коммутирующий дроссель 21 — диод 13 - нагрузка 4 — тиристор 10 — коммутирующий дроссель 22 — коммутирующий конденсатор 24 — тиристор 12 — диод 15.

Процесс имеет колебательный характер, через нагрузку протекает полуволна тока в обратном направлении.

Как только конденсатор 23 разрядится до напряжения, равного входному напряжению инвертора, диоды 13 и

15 закрываются, а через тиристоры 10 и 12 продолжает протекать входной ток инвертора. При включении очередных тиристоров б и 8 происходит коммутация тока с тиристоров 10 и 12 на диоды 18 и 20 и перезаряд коммутирующего конденсатора 23 и разряд коммутирующего конденсатора 24. Процесс имеет колебательный характер. Через нагрузку при этом протекает полуволна тока в прямом направлении. Затем. включают тиристоры 9 и 11 и происходит коммутация тока с тиристоров б и

8 на диоды 14 и 16, начинается разряд конденсатора 23 и перезаряд конденсатора 24. При этом через нагрузку протекает полуволна тока в обратном направлении. Как только напряжение на конденсаторе 23 становится равным входному напряжению, диоды 14 и 16 гаснут и через тиристоры 9 и 11 продолжает протекать входной ток инвертора. Затем включают тиристоры 5 и 7 и процесс повторяется.

Таким образом, за один цикл работы тиристоров инвертора через нагрузку протекает два периода выходного тока.

Иэ принципа действия предлагаемой

"схемы вытекает, что для нормальной ее работы необходим только один однообмоточный реактор 25. Кроме того, переменное напряжение выходной частоты прикладывается к реактору через выпрямитель, поэтому действующее значение переменной составляющей тока выходной частоты, протекающего через реактор, меньше, чем в изнестных схемах. Следовательно, уменьшаются и потери от переменной составляющей входного тока, что уменьшает габариты реактора и потери в нем, а это недет к уменьшению габаритов и повышению

КПД преобразонателя частоты.

Предлагаемая схема преобразователя частоты особенно эффективна при

788304

Формула изобретения

Составитель Г.Мыцык

Редактор В.романенко Техред Н.Бабурка Корректор M.IIo o

Заказ 8371/бб Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5 филиал IIIIh "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 больших единичных мощностях установок, когда по условиям загрузки вен тилей выпрямителя приходится включать их параллельно.

По предлагаемой схеме выбран тиристорный преобразователь частоты мощ ностью 160 кВт, частотой 2600 Гц, КПД которого оказался выше на 0,5% по сравнению с известным, а габариты уменьшены на 5%. Ориентировочный экономический эффект от применения такой схемы преобразователя частоты при разработке тиристорного преобразователя частоты мощностью 2000 кВт, частотой 100 Гц составляет около

2 тыс. руб.

Преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока, содержащий выпрямители, выводами переменного тока связанные со входными выводами преобразователя для подключения их к сети переменного тока, а также многомостовой резонансный инвертор, выполненный в виде реактора и инверторных мостов, причем одни одноименные по полярности выводы постоянного тока каждого из выпрямителей совместно с соответствующими одноименными по полярности выводами постоянного тока инверторных мостов образуют выходные выводы преобразо- вателя для подключения нагрузки, а другие выводы постоянного тока выпря мителей связаны с точкой объединении других выводов постоянного тока инверторных мостов через реактор, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов, . упомянутые другие выводы постоянного

1э тока выпрямителей объединены и через реактор подключены к точке объединв- ния других выводов постоянного тока инверторных мостов.

Источники информации, 20 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторе-кое свидетельство СССР

Р 395038s кл. Н 02 М 7/52, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 426291, кл. Н 02 М 5/42, 05.04.74.