RU138409U1 - FREQUENCY CONVERTER WITH WIDTH-PULSE MODULATION FOR ELECTRIC DRIVES WITH FAN LOAD CHARACTER - Google Patents
FREQUENCY CONVERTER WITH WIDTH-PULSE MODULATION FOR ELECTRIC DRIVES WITH FAN LOAD CHARACTER Download PDFInfo
- Publication number
- RU138409U1 RU138409U1 RU2013143870/07U RU2013143870U RU138409U1 RU 138409 U1 RU138409 U1 RU 138409U1 RU 2013143870/07 U RU2013143870/07 U RU 2013143870/07U RU 2013143870 U RU2013143870 U RU 2013143870U RU 138409 U1 RU138409 U1 RU 138409U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- input
- inverter
- storage capacitor
- frequency converter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
1. Преобразователь частоты, содержащий выпрямитель, датчик выпрямленного напряжения, инвертор с широтно-импульсной модуляцией, блок управления, снабженный задающими входами напряжения и частоты и входом контроля, подключенным к выходу датчика выпрямленного напряжения, и накопительный конденсатор, установленный на входе инвертора, отличающийся тем, что блок управления выполнен с возможностью модуляции сигнала, поступившего на задающий вход напряжения, в обратной зависимости от нормированного значения сигнала на входе контроля, а емкость Снакопительного конденсатора лежит в пределахгде L- максимальная индуктивность статора двигателя, питаемого преобразователем частоты, I- максимально допустимый выходной ток преобразователя частоты, U- максимально допустимое значение напряжения на входе инвертора, U- напряжение на выходе выпрямителя при максимально допустимом напряжении питающей сети.2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что блок управления выполнен с возможностью задержки указанной модуляции на период пульсации выпрямленного напряжения.3. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что накопительный конденсатор зашунтирован варистором.1. A frequency converter comprising a rectifier, a rectified voltage sensor, a pulse width modulated inverter, a control unit provided with voltage and frequency input inputs and a control input connected to the output of the rectified voltage sensor, and a storage capacitor installed at the inverter input, characterized in that the control unit is configured to modulate the signal received at the voltage input, inversely with the normalized value of the signal at the control input, and the capacitance The storage capacitor lies in the range where L is the maximum inductance of the motor stator fed by the frequency converter, I is the maximum allowable output current of the frequency converter, U is the maximum allowable voltage value at the inverter input, U is the voltage at the rectifier output at the maximum allowable supply voltage. 2 . The Converter according to claim 1, characterized in that the control unit is arranged to delay said modulation for the period of ripple of the rectified voltage. The Converter according to claim 1, characterized in that the storage capacitor is shunted by a varistor.
Description
Область техникиTechnical field
Полезная модель относится к электроприводу и, в частности, к преобразователям частоты с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) и может найти применение в электроприводах вентиляторов и центробежных насосов, а также других механизмов, обладающих вентиляторной характеристикой нагрузки.The utility model relates to an electric drive and, in particular, to frequency converters with pulse-width modulation (PWM) and can find application in electric drives of fans and centrifugal pumps, as well as other mechanisms that have a fan load characteristic.
Уровень техникиState of the art
Известен, выбранный в качестве прототипа, преобразователь частоты, содержащий выпрямитель, инвертор с ШИМ, блок управления преобразователем, снабженный задающими входами напряжения и частоты, и установленные на входе инвертора накопительный конденсатор и датчик выпрямленного напряжения [RU 2374751].Known, selected as a prototype, a frequency converter containing a rectifier, an inverter with a PWM, a converter control unit provided with voltage and frequency driving inputs, and a storage capacitor and a rectified voltage sensor installed at the inverter input [RU 2374751].
В прототипе используется накопительный конденсатор в виде электролитического конденсатора большой емкости (несколько тысяч мкф), функции которого состоят в подавлении низкочастотных пульсаций выпрямленного напряжения (в случае питания трехфазного мостового выпрямителя от сети 50 Гц основная частота пульсаций составляет 300 Гц), попадающих в выходное напряжение преобразователя, и в ограничении всплесков напряжения на полупроводниковых модулях инвертора и выпрямителя, возникающих при колебаниях нагрузки и остановах электропривода, которые сопровождаются возвратом в преобразователь запасенной электромагнитной и механической энергии.The prototype uses a storage capacitor in the form of a large-capacity electrolytic capacitor (several thousand microfarads), whose functions are to suppress low-frequency ripples of the rectified voltage (in the case of a three-phase bridge rectifier from a 50 Hz network, the main ripple frequency is 300 Hz), which fall into the output voltage of the converter , and in the limitation of voltage surges on the semiconductor modules of the inverter and rectifier arising from load fluctuations and shutdowns of the electric drive, Some are accompanied by the return to the converter of the stored electromagnetic and mechanical energy.
Недостаток прототипа - пониженный срок службы и увеличенные габариты из-за необходимости использования электролитических конденсаторов большой емкости, выполняющих обе вышеуказанные функции.The disadvantage of the prototype is the reduced service life and increased dimensions due to the need to use high-capacity electrolytic capacitors that perform both of the above functions.
Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure
Технический результат полезной модели - повышение надежности и срока службы, улучшение массогабаритных характеристик преобразователя частоты.The technical result of the utility model is to increase reliability and service life, improve the overall dimensions of the frequency converter.
Предметом полезной модели является преобразователь частоты, содержащий выпрямитель, датчик выпрямленного напряжения, инвертор с ШИМ, блок управления, снабженный задающими входами напряжения и частоты и входом контроля, подключенным к выходу датчика выпрямленного напряжения, и накопительный конденсатор, установленный на входе инвертора, отличающийся тем, что блок управления выполнен с возможностью модуляции сигнала, поступившего на задающий вход напряжения, в обратной зависимости от нормированного значения сигнала на входе контроля, а емкость Cнак накопительного конденсатора лежит в пределахThe subject of a utility model is a frequency converter comprising a rectifier, a rectified voltage sensor, an inverter with a PWM, a control unit provided with voltage and frequency reference inputs and a control input connected to the output of the rectified voltage sensor, and a storage capacitor installed at the inverter input, characterized in that the control unit is configured to modulate the signal received at the voltage input, inversely with the normalized value of the signal at the control input, and the capacitance of the storage capacitor C CON is in the range
где Lст - максимальная индуктивность статора двигателя, питаемого преобразователем частоты, (Гн), Iмакс - максимально допустимый выходной ток преобразователя частоты (A), Uдоп - допустимое значение напряжения на входе инвертора (B), Uвыпр - напряжение на выходе выпрямителя при максимально допустимом напряжении питающей сети (B).where L article is the maximum inductance of the motor stator fed by the frequency converter, (H), I max is the maximum allowable output current of the frequency converter (A), U add is the allowable voltage value at the inverter input (B), U rect is the voltage at the rectifier output at the maximum allowable supply voltage (B).
Это позволяет получить вышеуказанный технический результат.This allows you to get the above technical result.
Полезная модель имеет два развития, относящиеся к частным случаям ее осуществления и состоящие в том, что блок управления выполнен с возможностью задержки указанной модуляции на период пульсации выпрямленного напряжения, и в том, что накопительный конденсатор зашунтирован варистором.The utility model has two developments related to particular cases of its implementation and consisting in the fact that the control unit is configured to delay said modulation for the period of the rectified voltage ripple, and that the storage capacitor is shunted by a varistor.
Осуществление полезной модели с учетом ее развитейImplementation of a utility model, taking into account its development
На фигуре приведена функциональная схема, иллюстрирующая осуществление заявляемого преобразователя.The figure shows a functional diagram illustrating the implementation of the inventive Converter.
На схеме показаны: выпрямитель 1, инвертор 2 с ШИМ, и блок 3 управления преобразователем, накопительный конденсатор 4, установленный на входе инвертора 2, и датчик 5 выпрямленного напряжения. Блок 3 снабжен задающими входами 6, 7 и входом 8 контроля. На вход 6 подается сигнал Uзад, задающий величину выходного напряжения преобразователя, на вход 7 - сигнал Fзад, задающий частоту этого напряжения. К входу 8 подсоединен выход датчика 5.The diagram shows: a
Блок 3 представляет собой программируемый микроконтроллер, снабженный усиленными выходами для управления ключами инвертора 2 и аналого-цифровым преобразователем 9 (АЦП) для преобразования поступающих в блок 3 аналоговых сигналов. На схеме условно показаны элементы, отражающие функции, выполняемые блоком 3: блок 10 формирования ШИМ, управляющий ключами инвертора 2, делитель 11 и модулятор 12, элемент задержки 13.
Заявляемое устройство работает следующим образом.The inventive device operates as follows.
Из напряжения питающей сети выпрямитель 1 формирует пульсирующее выпрямленное напряжение, которое поступает на вход инвертора 2. Инвертор 2 под управлением блока 10 преобразует методом ШИМ выпрямленное напряжение в переменное напряжение, величина и частота которого задаются сигналами на входах 6 и 7 соответственно.From the supply network voltage, the
Модуляция сигнала, поступившего на задающий вход 6, в обратной зависимости от нормированного значения сигнала на входе 8 осуществляется следующим образом.Modulation of the signal received at the
Пульсирующее выпрямленное напряжение Ud(t), поступившее с датчика 5 на вход 8 блока 3, оцифровывается с помощью АЦП 9. Затем в цифровом виде формируется величина Udном/Ud, обратная нормированной (относительно номинального значения Udном) величине Ud/Udном выпрямленного напряжения. Этой функции на схеме соответствует делитель 11. На его выходе формируются мгновенные значения величины Udном/Ud, которые, отражая пульсации выпрямленного напряжения, колеблются вокруг единицы. С выхода делителя 11 величина Udном/Ud поступает на модулятор 12, на другой вход которого подается сигнал Uзад с входа 6. Сигнал, поступающий с выхода модулятора 12 в блок 10, представляет собой произведение Uзад на Udном/Ud, т.е. сигнал Uзад, модулированный в обратной зависимости от нормированного значения Ud/Udном сигнала Ud(t) на входе 8. При Ud=Udном сигнал Uзад проходит через модулятор 12 на блок 10 без изменения, при Ud<Udном на блок 10 поступает сигнал больше, чем Uзад, а при Ud>Udном - меньше, чем Uзад.The pulsed rectified voltage U d (t), received from the
В результате такой модуляции, блок 10 управляет ключами инвертора 2 так, что пульсации выпрямленного напряжения Ud компенсируются соответствующими изменениями скважности широтно-модулированного напряжения и не отражаются на действующем значении выходного напряжения преобразователя. Это позволяет снять функцию подавления низкочастотных пульсаций выпрямленного напряжения с накопительного конденсатора 4.As a result of such modulation,
Из всех классов механизмов, снабжаемых частотно-регулируемым электроприводом, одним из наиболее значительных по объему является класс механизмов с вентиляторным характером нагрузки, включающий центробежные насосы и вентиляторы. Особенностью данного класса механизмов является отсутствие резких колебаний нагрузки на валу двигателя и, соответственно, колебаний ротора, сопровождающихся возвратом механической энергии в преобразователь. При остановах механизмов этого класса в преобразователь возвращается только электромагнитная энергия, запасенная в статорных обмотках электродвигателя, питаемого преобразователем.Of all the classes of mechanisms equipped with a frequency-controlled electric drive, one of the most significant in terms of volume is the class of mechanisms with a fan-like nature of the load, including centrifugal pumps and fans. A feature of this class of mechanisms is the absence of sharp fluctuations in the load on the motor shaft and, accordingly, rotor vibrations, accompanied by the return of mechanical energy to the converter. When the mechanisms of this class are stopped, only electromagnetic energy stored in the stator windings of the electric motor fed by the converter is returned to the converter.
В электроприводах с вентиляторной характеристикой нагрузки для выполнения оставшейся функции - ограничения всплесков напряжения на уровне Uдоп достаточна емкость Cнак, определяемая выражением (1), значение которой составляет десятки мкФ. Конденсатор 4 такой емкости может быть пленочным или керамическим и, следовательно, нет необходимости в использовании электролитического конденсатора большой емкости, ухудшающего надежность, срок службы и массогабаритные характеристики преобразователя.In electric drives with a fan characteristic of the load, to fulfill the remaining function of limiting voltage surges at the level U, an additional capacitance C nc determined by expression (1) is sufficient, the value of which is tens of microfarads. The
Нижняя граница указанного в выражении (1) диапазона емкости Cнак ограничена превышением Uдоп, а верхняя - неоправданным увеличением габаритов накопительного конденсатора 4.The lower limit of the expression (1) C nak limited capacitance range exceeding U ext and the upper - unjustified increase in the dimensions of the
В тех случаях, когда время выполнения программируемым блоком 3 такой компенсации составляет значительную часть периода пульсации выпрямленного напряжения, модуляция сигнала Uзад осуществляется с задержкой на период пульсации выпрямленного напряжения. Эту задержку отражает на схеме элемент 13.In cases where the execution time by the
Для защиты от перенапряжений вход инвертора 2 может быть дополнительно зашунтирован варистором 14.To protect against overvoltage, the input of the
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013143870/07U RU138409U1 (en) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | FREQUENCY CONVERTER WITH WIDTH-PULSE MODULATION FOR ELECTRIC DRIVES WITH FAN LOAD CHARACTER |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013143870/07U RU138409U1 (en) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | FREQUENCY CONVERTER WITH WIDTH-PULSE MODULATION FOR ELECTRIC DRIVES WITH FAN LOAD CHARACTER |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU138409U1 true RU138409U1 (en) | 2014-03-10 |
Family
ID=50192473
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013143870/07U RU138409U1 (en) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | FREQUENCY CONVERTER WITH WIDTH-PULSE MODULATION FOR ELECTRIC DRIVES WITH FAN LOAD CHARACTER |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU138409U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2653856C2 (en) * | 2016-09-20 | 2018-05-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ "СЭС") | Frequency converter |
RU2693934C1 (en) * | 2018-09-11 | 2019-07-08 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | Frequency converter |
-
2013
- 2013-09-30 RU RU2013143870/07U patent/RU138409U1/en active IP Right Revival
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2653856C2 (en) * | 2016-09-20 | 2018-05-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ "СЭС") | Frequency converter |
RU2693934C1 (en) * | 2018-09-11 | 2019-07-08 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | Frequency converter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3955286B2 (en) | Inverter control device for motor drive and air conditioner | |
JP5931148B2 (en) | PWM rectifier with capacitance calculator | |
US9318976B1 (en) | Adjustable PWM method to increase low speed starting torque and inverter voltage measurement accuracy | |
RU2710850C2 (en) | Braking energy recovery system and method for electric motor | |
CN109256941B (en) | Software control system and method for soft start of inverter | |
CN101299574B (en) | Method and apparatus for active power factor correction without sensing the line voltage | |
US9543882B2 (en) | AC motor drive system | |
JP6272691B2 (en) | Amplitude normalization circuit, power supply device and electronic device | |
JP2016163531A (en) | Conversion device | |
EP2793382A2 (en) | Power transforming apparatus | |
RU138409U1 (en) | FREQUENCY CONVERTER WITH WIDTH-PULSE MODULATION FOR ELECTRIC DRIVES WITH FAN LOAD CHARACTER | |
US9887643B2 (en) | Bidirectional electrical signal converter | |
JP5354892B2 (en) | Wind power generator | |
CN108418498B (en) | Motor drive | |
JP5444973B2 (en) | Power converter | |
JP5875073B2 (en) | Switching power supply device and pulse width modulation circuit used in the device | |
JP5456578B2 (en) | Power converter | |
WO2015013255A1 (en) | Bidirectional electrical signal converter | |
JP4976769B2 (en) | Sine wave effective value detection device and sine wave power supply device using the same | |
Bagawade et al. | Digital implementation of one-cycle controller (OCC) for AC-DC converters | |
EP1720240A2 (en) | Arrangement for monitoring a frequency converter | |
RU2510871C1 (en) | Method for dc voltage pulse conversion and device for its implementation | |
JP2005304248A (en) | Inverter controller for driving motor and electrical apparatus | |
JP2001309662A (en) | Inverter generating set | |
CN215956276U (en) | Frequency converter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20141001 |
|
NF1K | Reinstatement of utility model |
Effective date: 20151110 |
|
PC11 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20151224 |