RU2015612C1

RU2015612C1 - Frequency converter

Info

Publication number: RU2015612C1
Authority: RU
Inventors: А.В. Шипулин
Original assignee: Санкт-Петербургский государственный горный институт им.Г.В.Плеханова (технический университет)
Priority date: 1992-02-03
Filing date: 1992-02-03
Publication date: 1994-06-30

Abstract

FIELD: converter technique. SUBSTANCE: device has power rectifier groups on the basis of triacs 1-3, auxiliary triac bridge 5-10 with capacitor 11. The moment of rendering the conducting of triacs is determined by an arrival of pulse from programmable storage device 18 through delay element 19-27. The input of device 18 is connected to the output of counter 16 connected to output of OR gate 3 the input of which is connected to outputs of synchronizers 12-14. The device is characterized in that modes of intermittent current at low rotational speeds at natural switching of the rectifiers are excluded. EFFECT: enhanced reliability. 4 dwg

Description

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

Известен преобразователь частоты с непосредственной связью, содержащий три анодные, три катодные тиристорные группы, собранные по трехфазным нулевым схемам, трехфазный тиристорный мост, трехфазный диодный мост, два конденсатора, одни обкладки которых соединены с выводами постоянного тока диодного и тиристорного мостов, вторые объединены, образуя вывод для подключения нулевой точки нагрузки [1]. A known frequency converter with a direct connection, containing three anode, three cathode thyristor groups, assembled according to three-phase zero circuits, a three-phase thyristor bridge, a three-phase diode bridge, two capacitors, one of which is connected to the DC terminals of the diode and thyristor bridges, the second are combined to form output for connecting the load zero point [1].

Известен маловентильный преобразователь частоты, содержащий трехфазную нагрузку, подключаемую к фазам сети через три симистора, три конденсатора, подключаемых параллельно фазам нагрузки через три дополнительных симистора, схему управления симисторами преобразователя [2]. Known low-frequency inverter containing a three-phase load connected to the phases of the network through three triacs, three capacitors connected in parallel to the phases of the load through three additional triacs, a control circuit of the transistor triacs [2].

Известен преобразователь частоты, содержащий два встречно-параллельно включенных по цепи постоянного тока выпрямительный и инверторный мосты, вспомогательные диодный и тиристорный мосты, соединенные между собой разноименными выводами постоянного тока и выводами переменного тока, подключенными к выходным выводам преобразователя, между выводами постоянного тока вспомогательных мостов включена цепочка из двух последовательно включенных конденсаторов, точка соединения которых предназначена для подключения к нейтрали нагрузки, систему управления преобразователем. A known frequency converter, containing two counter-parallel rectifier and inverter bridges connected in parallel through a DC circuit, auxiliary diode and thyristor bridges, interconnected by opposite DC terminals and AC terminals connected to the output terminals of the converter, between the DC terminals of the auxiliary bridges is included a chain of two series-connected capacitors, the connection point of which is designed to connect to the load neutral, system mu converter control.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является преобразователь частоты, содержащий силовые вентильные группы, соединяющие нагрузку с фазами сети, вспомогательные вентильные мосты, соединенные выводами переменного тока с выходными зажимами преобразователя, конденсатор, соединяющий выводы постоянного тока вспомогательных мостов, систему управления вентилями преобразователя. The closest technical solution to the invention is a frequency converter containing power valve groups connecting the load to the phases of the network, auxiliary valve bridges connected by AC terminals to the output terminals of the converter, a capacitor connecting the DC terminals of the auxiliary bridges, the converter valve control system.

Целью изобретения является упрощение схемы, подключение режима прерывистых токов. The aim of the invention is to simplify the circuit, connecting intermittent currents.

Это достигается тем, что в преобразователе частоты, содержащем силовые вентильные группы, соединяющие нагрузку с сетью, вспомогательный вентильный мост, подключенный выводами переменного тока к выходным зажимам преобразователя частоты, конденсатор, соединяющий выводы постоянного тока вспомогательного моста, систему управления преобразователем частоты, силовые вентильные группы выполнены в виде трех симисторов, соединяющих входные и выходные зажимы преобразователя частоты, вспомогательный мост выполнен симисторным, в систему управления введены три синхронизатора, логический элемент 3 ИЛИ, счетчик, имеющий вход для подачи тактовых импульсов и вход для подачи импульса перевода в нулевое состояние, делитель с переменным коэффициентов деления, постоянное запоминающее устройство, имеющее информационные входы и выходы, адресные входы, девять элементов задержки импульсов, переключатель режимов, причем синхронизаторы подключены входами к фазам сети, выходами - к входам логического элемента 3 ИЛИ, выход логического элемента 3 ИЛИ подключен к входу подачи тактовых импульсов счетчика, к входу подачи импульса перевода в нулевое состояние которого подключен выход делителя с переменным коэффициентом деления, вход которого соединен с выходом одного из синхронизаторов, информационные входы постоянного запоминающего устройства подключены к выходам счетчика, выходы - к входам элементов задержки импульсов, выходы которых подключены к управляющим входам симисторов преобразователя частоты, выходы переключателя режимов подключены к адресным входам запоминающего устройства, дополнительным входам делителя с переменным коэффициентом деления и элементов задержки импульсов. This is achieved by the fact that in the frequency converter containing power valve groups connecting the load to the network, an auxiliary valve bridge connected by AC terminals to the output terminals of the frequency converter, a capacitor connecting the DC terminals of the auxiliary bridge, a frequency converter control system, power valve groups made in the form of three triacs connecting the input and output terminals of the frequency converter, the auxiliary bridge is made triac, in the control system Three synchronizers were introduced, a logical element 3 OR, a counter having an input for supplying clock pulses and an input for supplying a pulse to the zero state, a divider with variable division coefficients, a read-only memory device with information inputs and outputs, address inputs, nine delay elements pulses, a mode switch, and the synchronizers are connected by inputs to the phases of the network, outputs by the inputs of the logic element 3 OR, the output of the logic element 3 OR connected to the input of the clock pulse counter, to the input of the pulse transfer to the zero state which is connected to the output of the divider with a variable division ratio, the input of which is connected to the output of one of the synchronizers, the information inputs of the permanent storage device are connected to the outputs of the counter, the outputs to the inputs of the pulse delay elements, the outputs of which are connected to the control inputs of the triac of the frequency converter, the outputs of the mode switch are connected to the address inputs of the storage device, the additional inputs of the divider with ennym dividing ratio and delay elements pulses.

Такое устройство позволяет получать выходные напряжения, аналогичные по форме к напряжениям преобразователя частоты со звеном постоянного тока, но при естественной коммутации вентилей, исключает прерывистые токи при больших углах управления вентилями. Such a device allows to obtain output voltages that are similar in form to the voltages of the frequency converter with a DC link, but with natural switching of the valves, it eliminates intermittent currents at large valve control angles.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2-4 - форма выходного напряжения и тока, токи элементов схемы, формы импульсов элементов системы управления при выходных частотах соответственно 50; 7, 15; 3,85 Гц. In FIG. 1 shows a diagram of a device; in FIG. 2-4 - the shape of the output voltage and current, the currents of the circuit elements, the pulse shapes of the elements of the control system at the output frequencies, respectively 50; 7, 15; 3.85 Hz.

Устройство содержит три симистора 1-3, соединяющих фазы сети с фазами нагрузки 4, вспомогательный симисторный мост 5-10, подключенный выводами переменного тока к выходным зажимам устройства, конденсатор 11, соединяющий выводы постоянного тока вспомогательного моста, три синхронизатора 12-14, подключенные входами к фазам сети, выходами - к входам логического элемента 3 ИЛИ 15, счетчик 16, подключенный входом для подачи тактовых импульсов к выходу логического элемента 3 ИЛИ 15, входом для подачи импульса установки нуля - к выходу делителя 17 с переменным коэффициентом деления, вход которого соединен с выходом синхронизатора фазы А 14, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 18, подключенное информационными входами к выходам счетчика 16, элементы задержки импульсов 19-27, подключенные входами к выходам ПЗУ 18, выходами - к управляющим входам симисторов 1-9, переключатель 28 режимов, подключенный выходами к адресным входам ПЗУ, дополнительным входам делителя с переменным коэффициентом деления 17 и элементов задержки импульсов 19-27. The device contains three triacs 1-3, connecting the network phases with the phases of the load 4, an auxiliary triac bridge 5-10 connected by AC terminals to the output terminals of the device, a capacitor 11 connecting the DC terminals of the auxiliary bridge, three synchronizers 12-14 connected by inputs to the phases of the network, the outputs to the inputs of the logic element 3 OR 15, the counter 16 connected by the input for supplying clock pulses to the output of the logic element 3 OR 15, by the input for supplying a pulse to set zero - to the output of the divider 17 with variable m division coefficient, the input of which is connected to the output of the phase A synchronizer 14, read-only memory (ROM) 18, connected by information inputs to the outputs of the counter 16, pulse delay elements 19-27, connected by inputs to the outputs of the ROM 18, outputs - to the control inputs of the triacs 1-9, mode switch 28, connected by outputs to the address inputs of the ROM, additional inputs of the divider with a variable division ratio 17 and pulse delay elements 19-27.

На фиг. 2, 3, 4 представлены: 14, 15, 17 - импульсы на выходах элементов 14, 15, 17; 1, 9, 10, 5 - импульсы на входах симисторов 1, 9, 10, 5; U_АВ - напряжение между фазами А и В нагрузки;i_АВ- ток между фазами А и В нагрузки; i₁, i₁₀, i₅ - токи через симисторы 1, 10, 5.In FIG. 2, 3, 4 are presented: 14, 15, 17 — pulses at the outputs of the elements 14, 15, 17; 1, 9, 10, 5 - pulses at the inputs of the triacs 1, 9, 10, 5; U _AB - voltage between phases A and B of the load; i _AB - current between phases A and B of the load; i ₁ , i ₁₀ , i ₅ - currents through triacs 1, 10, 5.

Симисторы 1-3 служат для подачи напряжения сети к нагрузке 4, симисторы 5-10 - для заряда конденсатора 11 и разряда его через фазы нагрузки. Синхронизаторы 12-14 служат для получения коротких импульсов в моменты смены полярности сетевого напряжения, логический элемент 3 ИЛИ 15 формирует тактовые импульсы счетчика 16. Triacs 1-3 are used to supply mains voltage to load 4, triacs 5-10 are used to charge the capacitor 11 and discharge it through the phases of the load. Synchronizers 12-14 are used to receive short pulses at the moments of polarity reversal of the mains voltage, logic element 3 OR 15 generates clock pulses of the counter 16.

Делитель 17 с переменным коэффициентом деления предназначен для получения импульса перевода счетчика в нулевое состояние в зависимости от кода, подаваемого на дополнительный вход, коэффициент деления имеет значения 2, 14, 26, следовательно перевод счетчика в нулевое состояние производится при подаче шестого, сорок второго либо семьдесят восьмого тактового импульса. Энергозависимое ПЗУ 18 служит для получения на каждом из девяти выходов логического "0" или "1" в зависимости от состояния счетчика в данный момент. Элементы задержки импульсов 19-27 предзназначены для получения импульсов, задержанных по времени относительно импульсов ПЗУ. Переключатель 28 режимов позволяет получить коды для переключения адреса ПЗУ 18, коэффициенты деления делителя 17 и степени задержки импульсов в 19-27. The divider 17 with a variable division coefficient is designed to receive a pulse to translate the counter to the zero state, depending on the code supplied to the auxiliary input, the division coefficient has values 2, 14, 26, therefore, the counter is transferred to zero when the sixth, forty-second or seventy eighth clock pulse. Volatile ROM 18 is used to obtain at each of the nine outputs a logical "0" or "1" depending on the status of the counter at the moment. The delay elements of the pulses 19-27 are designed to receive pulses delayed in time relative to the pulses of the ROM. The switch 28 modes allows you to get codes to switch the address of the ROM 18, the division factors of the divider 17 and the degree of delay of pulses in 19-27.

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

Переключатель режимов установлен в положение, соответствующее выходной частоте 50 Гц, его код устанавливает коэффициент деления 2, задержки импульсов нет. The mode switch is set to the position corresponding to the output frequency of 50 Hz, its code sets the division factor 2, there is no delay of pulses.

Импульсы ПЗУ, фронты которых синхронны фронтам импульсов синхронизаторов, поддерживают постоянно открытыми симисторы 1-3, симисторы 5-10 не открываются. Переключатель 28 режимов установлен в положение, соответствующее выходной частоте 7,15 Гц, его код переключает адрес ПЗУ, устанавливает коэффициент деления делителя 14 и задержку импульсов в элементах 19-27. The pulses of the ROM, the edges of which are synchronous to the edges of the pulses of the synchronizers, keep triacs 1-3 open, triacs 5-10 do not open. The mode switch 28 is set to the position corresponding to the output frequency of 7.15 Hz, its code switches the ROM address, sets the division ratio of the divider 14 and the pulse delay in the elements 19-27.

Предположим в начальный момент времени открыты симисторы 5, 6, 10, конденсатор 11 разряжается через фазы нагрузки. В момент времени, определяемый поступлением импульса ПЗУ и его задержкой в элементах 19-21, отпираются симисторы 1, 2. Напряжение сети прикладывается к фазам нагрузки А и В, одновременно ток протекает по цепи: симистор 5, конденсатор, симистор 6, запирая симисторы. Через промежуток времени, определяемый элементами задержки импульсов 22-27, открывается симистор 9 для возможности перетока реактивной энергии, накопленной в индуктивности нагрузки, т.е. выполняет функцию диода обратного моста. По окончании перетока реактивной энергии конденсатор разряжается через фазы нагрузки с помощью открытых симисторов 5, 9, 10. Suppose at the initial moment of time the triacs 5, 6, 10 are open, the capacitor 11 is discharged through the phases of the load. At the moment of time, determined by the arrival of the ROM pulse and its delay in elements 19-21, triacs 1, 2 are unlocked. The mains voltage is applied to the load phases A and B, at the same time, the current flows through the circuit: triac 5, capacitor, triac 6, locking triacs. After a period of time determined by the delay elements of pulses 22-27, the triac 9 opens to allow the flow of reactive energy accumulated in the load inductance, i.e. performs the function of a reverse bridge diode. At the end of the flow of reactive energy, the capacitor is discharged through the load phases using open triacs 5, 9, 10.

Для дозаряда конденсатора в момент времени, определяемый поступлением импульса ПЗУ и его задержкой в элементах 19-21, отпираются симисторы 1, 2. Напряжение сети прикладывается к фазам А и В нагрузки. Через промежуток времени, определяемый элементами задержки импульсов 22-27, отпираются симисторы 5, 6, ток протекает по цепи: симистор 5, конденсатор, симистор 6, дозаряжая конденсатор. При спадании амплитуды сетевого напряжения до нуля и смены его полярности запираются симисторы 1, 2, 5, 6. For recharging the capacitor at a time determined by the arrival of the ROM pulse and its delay in elements 19-21, triacs 1, 2 are unlocked. The mains voltage is applied to phases A and B of the load. After a period of time determined by pulse delay elements 22-27, triacs 5, 6 are unlocked, current flows through the circuit: triac 5, capacitor, triac 6, recharging the capacitor. When the amplitude of the mains voltage drops to zero and its polarity changes, triacs 1, 2, 5, 6 are locked.

Переключатель режимов установлен в положение, соответствующее выходной частоте 3,85 Гц, его код переключает адрес ПЗУ, устанавливает коэффициент деления 26 и соответствующую задержку импульсов в элементах 19-27. The mode switch is set to the position corresponding to the output frequency of 3.85 Hz, its code switches the ROM address, sets the division ratio 26 and the corresponding pulse delay in the elements 19-27.

Процессы коммутации и дозаряда конденсатора при выходной частоте 3,85 Гц аналогичны предыдущему случаю. The processes of switching and recharging the capacitor at an output frequency of 3.85 Hz are similar to the previous case.

Длительность задержки импульсов элементов 19-21 определяет амплитуду импульса сетевого напряжения, коммутирующего симисторы вспомогательного моста. Длительность задержки импульсов элементов 22-27 определяет напряжение заряда конденсатора. Возможно производить дозаряд конденсатора чаще, чем показано на фиг. 3, 4. Вместо симисторов можно использовать встречно-параллельно включеннные тиристоры. The duration of the pulse delay of the elements 19-21 determines the amplitude of the pulse of the mains voltage switching the triacs of the auxiliary bridge. The duration of the delay pulses of the elements 22-27 determines the charge voltage of the capacitor. It is possible to charge the capacitor more often than shown in FIG. 3, 4. Instead of triacs, counter-parallel connected thyristors can be used.

Использование изобретения позволяет исключить режимы прерывистого тока на низких частотах вращения при естественной коммутации вентилей. Устройство можно использовать в подъемно-транспортных механизмах (краны, лебедки, лифты, эскалаторы, конвейеры и т.д.), где при высоких требованиях к компактности, надежности и простоте наладки в большинстве случаев необходимы 2-3 скорости вращения: трогания с места (дотягивания), разгонная, маршевая. The use of the invention allows to exclude intermittent current modes at low speeds with natural switching valves. The device can be used in hoisting-and-transport mechanisms (cranes, winches, elevators, escalators, conveyors, etc.), where, with high requirements for compactness, reliability and ease of setup, in most cases 2-3 rotation speeds are needed: starting off ( reach), accelerating, marching.

Claims

A FREQUENCY CONVERTER containing power valve groups included between phase input and output terminals, a capacitor connected in parallel with the auxiliary valve bridge, the alternating current terminals of which are connected to the output terminals, a control system, characterized in that the power valve groups are made in the form of three triacs, an auxiliary bridge is made triac, and three synchronizers, a logic element 3 OR, a counter having an input for supplying clock pulses and an input for I feed the pulse to the zero state, a divider with a variable division coefficient, a read-only memory device with information inputs and outputs and address inputs, nine pulse delay elements, a mode switch, the synchronizers being connected to inputs and phase input outputs, and outputs to the inputs of a logic element 3 OR, the output of the logic element 3 OR is connected to the input of the supply of clock pulses of the counter, to the input of the supply of the pulse transfer to the zero state which is connected to the output of the divider by the division coefficient, the input of which is connected to the output of one of the synchronizers, the information inputs of the read-only memory are connected to the outputs of the counter, the outputs are connected to the inputs of the pulse delay elements, the outputs of which are connected to the control inputs of the triacs, the outputs of the mode switch are connected to the address inputs of the read-only memory, additional inputs of the divider with a variable division coefficient and pulse delay elements.