RU2011278C1

RU2011278C1 - Frequency converter

Info

Publication number: RU2011278C1
Authority: RU
Inventors: А.В. Шипулин; Г.В. Бажеева
Original assignee: Санкт-Петербургский государственный горный институт им.Г.В.Плеханова (технический университет)
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1991-06-28
Publication date: 1994-04-15

Abstract

FIELD: current converters. SUBSTANCE: converter has inverter and rectifying bridges 1-6. Ancillary triak bridge 14-19 is connected to capacitor 20. Duration of discharge of the capacitor may be changed by means of change in time of turning triaks on; load current may be formed according to sinusoidal law. EFFECT: improved efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике, и может быть использовано для частотного управления двигателями переменного тока. The invention relates to electrical engineering, namely to converter technology, and can be used for frequency control of AC motors.

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. The closest technical solution to the claimed object is a frequency converter, containing two rectifier and inverter bridges connected in parallel in parallel in the DC circuit, auxiliary diode and thyristor bridges, interconnected by opposite DC terminals and AC terminals connected to inverter AC terminals a bridge, a capacitor connecting the DC terminals of the auxiliary bridges, a converter control system.

Целью изобретения является повышение функциональной устойчивости. The aim of the invention is to increase functional stability.

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. This goal is achieved by the fact that in the frequency converter, containing rectifier and inverter bridges, connected in parallel with the DC circuit, an auxiliary valve bridge connected by AC terminals to the AC terminals of the inverter bridge, which are the output terminals of the converter, a capacitor connecting the DC terminals auxiliary bridge, a control system comprising a rectifier bridge control unit in the form of a pulse-phase control system is connected inputs with network phases, outputs - with the corresponding thyristors of the rectifier bridge, an inverter bridge control unit containing threshold elements, generating pulses of duration and phase corresponding to half-periods of the output voltage and connected by an input to an additional input of the rectifier bridge control unit, an auxiliary bridge control unit connected by inputs with network phases, output - with an additional input of the inverter bridge control unit, the auxiliary bridge is made triac, introduced there are six pulse delay elements, six single-vibrators, six 3 OR elements, six 2 AND elements, and the inputs of the pulse delay elements are connected to the outputs of the inverter bridge control unit for controlling the inverter bridge thyristors, and to the direct inputs of the 2 And element, the outputs to the first inputs of the 3 OR elements, the inputs of the single vibrators are connected to the outputs of the threshold elements of the inverter bridge control unit, the outputs are connected to the second inputs of the 3 OR elements and to the inverse inputs of the 2 AND elements, the third inputs of the 3 OR elements are connected s with the outputs of the auxiliary bridge control unit, the outputs of the 3 OR elements are connected to the control electrodes of the corresponding triacs of the auxiliary bridge, the outputs of the 2 AND elements are connected to the corresponding thyristors of the inverter bridge.

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. Such a device can prevent breakdowns in the switching of the thyristors of the auxiliary bridge due to excess voltage on the capacitor, since the capacitor is recharged after a certain decrease in the amplitude of the mains voltage with a reduced number of valve elements.

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.In FIG. 1 shows a diagram of a device; in FIG. 2 - the shape of the output voltage, the shape of the currents of the circuit elements, the output pulses of the elements of the control system
The device includes a rectifier bridge 1-6, an inverter bridge 7-12 connected to the output of the rectifier bridge, a load 13 connected to the output terminals of the inverter bridge 7-12, an auxiliary triac bridge 14-19 connected by AC terminals to the load 13, a capacitor 20 connecting the DC terminals of the triac bridge 14-19, the rectifier bridge control unit 21, connected by the inputs to the phases of the network, the outputs to the corresponding thyristors of the rectifier bridge, the inverter bridge control unit, the connected input m with an additional input of the rectifier bridge control unit 21, an auxiliary bridge control unit 23 connected by inputs to the network phases, an additional output with the second input of the inverter bridge control unit 22, six single-vibrators 24-29, the inputs of which are connected to the outputs of the threshold elements of the inverter bridge control unit , six elements of pulse delay 30-35, the inputs of which are connected to the outputs of the control unit of the inverter bridge 22, six elements 3 OR, the first inputs of which are connected to the outputs of the elements of the delay them pulses 30-35, second inputs - to the corresponding outputs of single-vibrators 24-29, third inputs - to the corresponding outputs of the auxiliary bridge control unit 23, outputs - to the corresponding triacs of the auxiliary bridge, six elements 2 AND 42-47, the direct inputs of which are connected to the outputs the inverter bridge control unit 22, the inverse inputs are connected to the corresponding outputs of the single-shots 24-29, the outputs to the corresponding thyristors of the inverter bridge 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.In FIG. 2 presents the following notation: 48 - output pulses of the threshold elements of the control unit of the inverter bridge 22; 29 - output pulses of single vibrators 24-29; 7, 8 - control pulses of thyristors 7, 8; 14, 15 - control pulses of the triacs 14, 15; 10, 11 - control pulses of thyristors 10, 11; 17, 18 - control pulses of the triacs 17, 18; U _AB , i _AB - voltage and current between phases A and B of the load; i _14, ₁₅ - current through triacs 14, 15; i _7.8 - current through thyristors 7.8; i _17,18 - current through triacs 17, 18; i _10,11 - current through the thyristors 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. The rectifier and inverter bridges 1-12 are designed to generate voltage at the phases of the load 13. The auxiliary triac bridge 14-19 serves to charge the capacitor 20 and discharge it through the phases of the load. The rectifier bridge control unit 21 serves to control the rectifier bridge thyristors and is similar to that described in the prototype. The inverter bridge control unit 22 is used to receive control pulses of the inverter bridge and is similar to that described in the prototype, the auxiliary bridge control unit 23 is used to receive control pulses of the auxiliary bridge and is similar to that described in the prototype. Single vibrators 24-29 are designed to receive pulses, the front synchronized with the fronts of the output voltage, and a duration of at least the duration of the current flow after changing the polarity of the output voltage. The delay elements of the pulse 30-35 are used to obtain pulses delayed in time relative to the control pulses of the inverter bridge. Elements 3 OR are used to receive control pulses of triacs 14-19, consisting of single-pulse pulses, pulses of pulse delay elements and output signals of the auxiliary bridge control unit 23. Elements 2 and 42-47 are designed to exclude the supply of control pulses of the inverter bridge at the moments of supply of single-pulse pulses .

Устройство, согласно предлагаемому изобретению, работает следующим образом. The device according to the invention operates as follows.

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. Suppose that at the initial time, the signal generated by the auxiliary bridge control unit 23 opens the triacs 14 and 17, the capacitor 20 is discharged along the circuit 14, phases A and B of the load 13, 15, a voltage is formed between the phases A and B of the load. Then the thyristors 7, 8 open, the mains voltage is applied to the phases A and B of the load, at the same time, since the voltage of the capacitor 20 is lower than the mains voltage, the dispenser current closes the triacs 14, 17. After a period of time determined by the pulse delay element, they open when the amplitude of the mains voltage decreases triacs 14.15, the capacitor 20 is recharged with the mains voltage, with a further decrease in the amplitude of the mains voltage, the triacs 14, 17 are locked. Then, according to the signal generated by the auxiliary bridge control unit 23, triacs 14, 17 open. The capacitor is discharged through phases A and B of the load, etc.

Временем включения симисторов 14, 15 импульсами блока управления вспомогательном мостом возможно изменять длительность разряда конденсатора и тем самым формировать ток нагрузки по синусоидальному закону. By switching on the triacs 14, 15 by pulses of the auxiliary bridge control unit, it is possible to change the duration of the capacitor discharge and thereby generate a load current according to a sinusoidal law.

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. At the end of the half-cycle, the output voltage applied to the phases A and B of the load decreases to zero and changes the polarity. At the same time, the triacs 17, 18 open. The voltage between the phases A and B of the load, changing the polarity, increases in amplitude. When the amplitude of the mains voltage reaches the value of the capacitor charge, a circuit 7, 17, 20, 18, 8 is formed, a current appears, blocking the thyristors 7, 8. The reactive energy stored in the load inductance through the open triacs 17, 18 recharges the capacitor. During the flow of reactive energy into the capacitor, the thyristors of the inverter bridge through the elements 2 and 42-47 are not included.

Аналогичные процессы происходят в других фазах нагрузки. (56) Авторское свидетельство СССР N 760339, кл. H 02 M 5/27, 1978. Similar processes occur in other phases of the load. (56) Copyright certificate of the USSR N 760339, cl. H 02 M 5/27, 1978.

Авторское свидетельство СССР N 1288853, кл. H 02 M 5/27, 1985. USSR author's certificate N 1288853, cl. H 02 M 5/27, 1985.

Авторское свидетельство СССР N 1697226, кл. H 02 M 5/45, 1989. USSR author's certificate N 1697226, cl. H 02 M 5/45, 1989.

Claims

A FREQUENCY CONVERTER, comprising rectifier and inverter bridges interconnected in parallel with the DC circuit, an auxiliary bridge bridge connected by AC terminals to the AC terminals of the inverter bridge, which are output terminals of the converter, a capacitor connecting the DC terminals of the auxiliary bridge, a control system comprising rectifier bridge control unit in the form of a pulse-phase control system, connected by inputs to network phases, outputs - with corresponding by the thyristors of the rectifier bridge, the inverter bridge control unit containing threshold elements that generate pulses, the duration and phase of which correspond to the half-periods of the output voltage, and connected by the input to the additional output of the rectifier bridge control unit, the auxiliary bridge control unit, connected by the inputs to the network phases, the output - with additional input of the inverter bridge control unit, characterized in that, in order to increase functional stability, the auxiliary bridge you filled with a triac, six pulse delay elements, six single vibrators, six 3OR elements, six 2I elements were introduced, and the inputs of the pulse delay elements are connected to the outputs of the inverter bridge control unit designed to control the inverter bridge thyristors, and to the direct inputs of 2I elements, the outputs to the first inputs of the 3 OR elements, the inputs of the single-vibrator are connected to the outputs of the threshold elements of the inverter bridge control unit, the outputs are connected to the second inputs of the 3 OR elements and to the inverse inputs of the 2 I elements, the third inputs s 3or elements are connected to outputs of the control unit support bridge elements 3or outputs connected to the control electrodes of the respective triacs auxiliary bridge elements 2I outputs - to the respective thyristors of the inverter bridge.