RU2020710C1 - Frequency changer with dc link - Google Patents
Frequency changer with dc link Download PDFInfo
- Publication number
- RU2020710C1 RU2020710C1 SU5031328A RU2020710C1 RU 2020710 C1 RU2020710 C1 RU 2020710C1 SU 5031328 A SU5031328 A SU 5031328A RU 2020710 C1 RU2020710 C1 RU 2020710C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- rectifier
- pulse
- regulator
- Prior art date
Links
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания для установок электросинтеза озона. The invention relates to a conversion technique and can be used as a power source for ozone electrosynthesis plants.
Известен преобразователь частоты со звеном постоянного тока, содержащий трехфазный мостовой управляемый выпрямитель и однофазный мостовой инвертор с нагрузочным контуром в диагонали переменного тока, содержащим коммутирующий конденсатор, а также датчик выходного тока, систему импульсно-фазового управления выпрямителем, ограничитель по амплитуде сигнала датчика выходного тока, источник задающих напряжений [1]. A known frequency converter with a DC link, containing a three-phase bridge controlled rectifier and a single-phase bridge inverter with a load circuit in the diagonal of the alternating current circuit, containing a switching capacitor, as well as an output current sensor, a pulse-phase rectifier control system, a limiter for the amplitude of the signal of the output current sensor, source of driving voltages [1].
Недостатком преобразователя частоты со звеном постоянного тока является невозможность его применения для питания нагрузки с емкостной реакцией, например разрядной трубки установки электросинтеза озона. The disadvantage of a frequency converter with a DC link is the inability to use it to power a load with a capacitive reaction, for example, a discharge tube of an ozone electrosynthesis unit.
Известен преобразователь частоты со звеном постоянного тока [2], содержащий трехфазный мостовой управляемый выпрямитель и однофазный мостовой инвертор с нагрузочным контуром в диагонали переменного тока, содержащим коммутирующий конденсатор, а также датчик выпрямленного тока с фильтром, датчик переменного напряжения, датчик выпрямленного напряжения, систему импульсно-фазового управления выпрямителем, систему импульсно-фазового управления инвертором, первый и второй интегральные регуляторы, пропорционально-интегральный регулятор, источник задающих напряжений, выход датчика переменного напряжения соединен с первым входом первого интегрального регулятора, содержащего узел ограничения выходного сигнала, второй вход которого подключен к выходу источника задающих напряжений, а выход - к первому входу пропорционально-интегрального регулятора, к второму входу которого присоединен фильтр датчика выпрямленного тока, выход датчика выпрямленного напряжения соединен с первым входом второго интегрального регулятора, второй вход которого соединен с вторым выходом источника задающих напряжений, выход пропорционально-интегрального регулятора подключен к входу системы импульсно-фазового управления выпрямителем, а выход второго интегрального регулятора - к входу системы импульсно-фазового управления инвертором. A known frequency converter with a DC link [2], containing a three-phase bridge controlled rectifier and a single-phase bridge inverter with a load circuit in the diagonal of an alternating current circuit, containing a switching capacitor, as well as a rectified current sensor with a filter, an alternating voltage sensor, a rectified voltage sensor, a pulse system -phase control of the rectifier, a pulse-phase control system of the inverter, the first and second integral regulators, proportional-integral regulator, the source of the reference voltage, the output of the AC voltage sensor is connected to the first input of the first integral controller containing the output signal limiting unit, the second input of which is connected to the output of the source of the reference voltage, and the output is connected to the first input of the proportional-integral controller, to the second input of which the sensor filter is connected rectified current, the output of the rectified voltage sensor is connected to the first input of the second integral controller, the second input of which is connected to the second output of the source Single predetermined voltage, the output of PI regulator is connected to the input of the system of pulse-phase control rectifier, and the output of the second integral regulator - to the input of the system of pulse-phase inverter control.
Недостатком прототипа является невозможность его применения для питания нагрузки с емкостной реакцией, например разрядной трубки установки электросинтеза озона. Прототип предназначен для питания нагрузок с резонансными свойствами, в частности установок индукционного нагрева. The disadvantage of the prototype is the impossibility of its use to power the load with a capacitive reaction, for example, a discharge tube of an ozone electrosynthesis unit. The prototype is designed to power loads with resonant properties, in particular, induction heating plants.
Цель изобретения - расширение области применения. The purpose of the invention is the expansion of the scope.
Это достигается тем, что в преобразователе частоты со звеном постоянного тока, содержащем трехфазный мостовой управляемый выпрямитель и однофазный мостовой инвертор с нагрузочным контуром в диагонали переменного тока, содержащим коммутирующий конденсатор, а также датчик выпрямленного тока с фильтром, датчик переменного напряжения, систему импульсно-фазового управления выпрямителем, регулятор и источник задающих напряжений, входные выводы выпрямителя подключены к входным выводам преобразователя через первый трансформатор, выходные выводы выпрямителя зашунтированы диодом, коммутирующий конденсатор подключен к выходным выводам преобразователя через второй трансформатор. Преобразователь снабжен последовательной цепью из задающего генератора, распределителя импульсов и первого блока выходных каскадов, выходные выводы которого соединены с управляющими электродами тиристоров инвертора, вторым фильтром, вход которого подключен к выходу датчика переменного напряжения, а выход - к первому входу регулятора, управляющим блоком, первый вход которого соединен с выходом регулятора, а выход - с входом системы импульсно-фазового управления выпрямителем, вторым блоком выходных каскадов, вход которого подключен к выходу системы импульсно-фазового управления, а выходные выводы соединены с управляющими электродами тиристоров выпрямителя, триггером, пороговым элементом, первый вход которого соединен с выходом фильтра и вторым входом регулятора, а выход - с входом триггера, выход которого соединен с вторым входом управляющего блока, второй вход порогового элемента соединен с первым выходом источника задающих напряжений, второй выход источника задающих напряжений соединен - с третьим входом регулятора, а третий выход - с четвертым входом регулятора. This is achieved by the fact that in a frequency converter with a DC link containing a three-phase bridge controlled rectifier and a single-phase bridge inverter with a load circuit in an AC diagonal containing a switching capacitor, as well as a rectified current sensor with a filter, an alternating voltage sensor, a pulse-phase system rectifier control, regulator and source of driving voltages, input terminals of the rectifier are connected to input terminals of the converter through the first transformer, output the rectifier leads are shunted by the diode, the switching capacitor is connected to the output terminals of the converter through a second transformer. The converter is equipped with a serial circuit from a master oscillator, a pulse distributor and the first block of output stages, the output terminals of which are connected to the control electrodes of the inverter thyristors, a second filter, the input of which is connected to the output of the AC voltage sensor, and the output to the first input of the regulator, the control unit, the first the input of which is connected to the output of the controller, and the output to the input of the pulse-phase control system of the rectifier, the second block of output stages, the input of which is connected to the pulse-phase control system, and the output terminals are connected to the control electrodes of the rectifier thyristors, a trigger, a threshold element, the first input of which is connected to the filter output and the second input of the controller, and the output to the trigger input, the output of which is connected to the second input of the control unit, the second input of the threshold element is connected to the first output of the reference voltage source, the second output of the reference voltage source is connected to the third input of the regulator, and the third output is connected to the fourth input of the regulator.
Докажем существенность отличительных признаков заявляемого преобразователя частоты со звеном постоянного тока. Существенным отличием преобразователя частоты является обеспечение возможности работы на нагрузку с емкостной реакцией, в частности, на разрядную трубку установки электросинтеза озона. Нагрузка при этом может не обладать резонансными свойствами. Обеспечивается согласование емкостной нагрузки с преобразователем частоты. Let us prove the significance of the distinguishing features of the claimed frequency converter with a DC link. A significant difference between the frequency converter is the ability to work on a load with a capacitive reaction, in particular, on the discharge tube of an ozone electrosynthesis unit. The load may not have resonant properties. The matching of capacitive load with the frequency converter is ensured.
На чертеже приведена схема преобразователя частоты со звеном постоянного тока. The drawing shows a diagram of a frequency converter with a DC link.
Преобразователь частоты содержит трехфазный мостовой управляемый выпрямитель 1 и однофазный мостовой инвертор 2 с нагрузочным контуром в диагонали переменного тока, содержащим коммутирующий конденсатор 3, датчик 4 выпрямленного тока с фильтром 5, датчик 6 переменного напряжения, систему импульсно-фазового управления выпрямителем 7, регулятор 8 и источник 9 задающих напряжений. The frequency converter contains a three-phase bridge controlled rectifier 1 and a single-phase bridge inverter 2 with a load circuit in the diagonal of the alternating current circuit, containing a switching capacitor 3, a rectified current sensor 4 with a filter 5, an alternating voltage sensor 6, a pulse-phase control system for the rectifier 7, regulator 8 and a source of 9 driving voltages.
Входные выводы выпрямителя подключены к входным выводам преобразователя через первый трансформатор 10, выходные выводы выпрямителя зашунтированы диодом 11. Коммутирующий конденсатор подключен к выходным выводам преобразователя 12 через второй трансформатор 13. Преобразователь также содержит последовательную цепь из задающего генератора 14, распределителя 15 импульсов и первого блока 16 выходных каскадов, выходные выводы которого соединены с управляющими электродами тиристоров инвертора, второй фильтр 17, вход которого подключен к выходу датчика переменного напряжения, а выход - к первому входу регулятора, управляющий блок 18, первый вход которого соединен с выходом регулятора, а выход - с входом системы импульсно-фазового управления выпрямителем, второй блок выходных каскадов 19, вход которого подключен к выходу системы импульсно-фазового управления, а выходные выводы соединены с управляющими электродами тиристоров выпрямителя, триггер 20, пороговый элемент 21, первый вход которого соединен с выходом фильтра и вторым входом регулятора, а выход - с входом триггера, выход которого соединен с вторым входом управляющего блока. Второй вход порогового элемента соединен с первым выходом источника задающих напряжений, второй выход которого соединен с третьим входом регулятора. Третий выход источника задающих напряжений соединен с четвертым входом регулятора. The input terminals of the rectifier are connected to the input terminals of the converter through the first transformer 10, the output terminals of the rectifier are shunted by the diode 11. The switching capacitor is connected to the output terminals of the converter 12 through the second transformer 13. The converter also contains a serial circuit from the master oscillator 14, the pulse distributor 15 and the first block 16 output stages, the output terminals of which are connected to the control electrodes of the inverter thyristors, the second filter 17, the input of which is connected to the output d AC voltage sensor, and the output to the first input of the controller, the control unit 18, the first input of which is connected to the output of the controller, and the output to the input of the pulse-phase control system of the rectifier, the second block of output stages 19, the input of which is connected to the output of the system phase control, and the output terminals are connected to the control electrodes of the rectifier thyristors, trigger 20, threshold element 21, the first input of which is connected to the filter output and the second input of the regulator, and the output to the trigger input, the output of which a second input connected to the control unit. The second input of the threshold element is connected to the first output of the source of reference voltages, the second output of which is connected to the third input of the regulator. The third output of the source of the driving voltage is connected to the fourth input of the regulator.
Преобразователь частоты со звеном постоянного тока работает следующим образом. Блок выходных каскадов 19 подает импульсы управления на тиристоры выпрямителя 1, а блок выходных каскадов 16 - на тиристоры инвертора 2. Тиристоры диагоналей моста инвертора 2 включаются поочередно. Формирование импульсов управления тиристорами инвертора 2 осуществляется задающим генератором 14, а распределение их по каналам управления - распределителем импульсов 15. При работе тиристоров одной из диагоналей моста инвертора 2 через нагрузочный контур протекает ток положительного направления, при работе тиристоров противоположной диагонали - ток отрицательного направления. Коммутация тиристоров инвертора 2 осуществляется за счет энергии электрического поля коммутирующего конденсатора 3. К нагрузке 12 прикладывается напряжение вторичной обмотки трансформатора 13. The frequency converter with a DC link operates as follows. The block of output stages 19 supplies control pulses to the thyristors of rectifier 1, and the block of output stages 16 to thyristors of inverter 2. The thyristors of the diagonals of the bridge of inverter 2 are switched on alternately. The formation of control pulses of the thyristors of the inverter 2 is carried out by the master oscillator 14, and their distribution over the control channels is performed by the pulse distributor 15. During the operation of the thyristors of one of the diagonals of the inverter 2 bridge, a positive direction current flows through the load circuit, while thyristors of the opposite diagonal run a current of negative direction. The thyristors of the inverter 2 are switched at the expense of the energy of the electric field of the switching capacitor 3. A voltage of the secondary winding of the transformer 13 is applied to the load 12.
Формирование импульсов управления тиристорами моста выпрямителя 1 осуществляется системой импульсно-фазового управления 7. Регулирование выходного напряжения выпрямителя 1 производится фазовым способом. Выпрямитель выпрямляет напряжения вторичных обмоток первого трансформатора 10. The formation of control pulses of the thyristors of the bridge rectifier 1 is carried out by a pulse-phase control system 7. Regulation of the output voltage of the rectifier 1 is carried out in a phase manner. The rectifier rectifies the voltage of the secondary windings of the first transformer 10.
Выходное напряжение преобразователя измеряется датчиком 6 переменного напряжения. Сигнал, пропорциональный выходному напряжению, с выхода датчика 6 поступает на вход фильтра 17. Отфильтрованный сигнал с выхода фильтра 17 подается на первый вход регулятора 8, на третий вход которого поступает напряжение уставки с второго выхода источника 9 задающих напряжений. Сигнал рассогласования с выхода регулятора 8 подается на первый вход управляющего блока 18. Последний формирует сигнал, пропорциональный сигналу рассогласования, который воздействует на систему импульсно-фазового управления 7. Управляющий блок 18 ограничивает сигнал по максимальной и минимальной величине, обеспечивая максимальный и минимальный угол управления тиристорами выпрямителя. Если по какой-либо причине напряжение на выходе преобразователя стремится вырасти, то возрастает сигнал на выходе регулятора 8 и увеличивается по сигналу управляющего блока 18 угол управления выпрямителем. В результате уменьшается выходное напряжение выпрямителя и напряжение на выходе преобразователя частоты стабилизируется. При уменьшении напряжения на выходе преобразователя частоты система срабатывает в обратном порядке. The output voltage of the Converter is measured by the sensor 6 AC voltage. A signal proportional to the output voltage from the output of the sensor 6 is fed to the input of the filter 17. The filtered signal from the output of the filter 17 is fed to the first input of the regulator 8, the third input of which receives the set voltage from the second output of the source 9 of the reference voltages. The error signal from the output of the regulator 8 is supplied to the first input of the control unit 18. The latter generates a signal proportional to the error signal, which affects the pulse-phase control system 7. The control unit 18 limits the signal to the maximum and minimum value, providing the maximum and minimum control angle of the thyristors rectifier. If, for any reason, the voltage at the converter output tends to increase, then the signal at the output of the regulator 8 increases and the rectifier control angle increases by the signal of the control unit 18. As a result, the output voltage of the rectifier decreases and the voltage at the output of the frequency converter stabilizes. When the voltage at the output of the frequency converter decreases, the system operates in the reverse order.
Сигнал, пропорциональный выпрямленному току, формируется датчиком 4 тока. Сигнал датчика 4 с выхода фильтра 5 подается на второй вход регулятора 8 и первый вход порогового элемента 21. Указанный сигнал сравнивается в регуляторе 8 с сигналом уставки с третьего выхода источника 9 задающих напряжений, который подается на четвертый вход регулятора 8. Увеличение выпрямленного тока приводит к росту сигнала на выходе фильтра 5, возрастанию сопротивления транзистора, шунтирующего выход регулятора 8, росту сигнала на выходе регулятора и увеличению угла управления выпрямителем. Преобразователь переходит в режим стабилизации тока. A signal proportional to the rectified current is generated by the current sensor 4. The signal of the sensor 4 from the output of the filter 5 is fed to the second input of the regulator 8 and the first input of the threshold element 21. The specified signal is compared in the regulator 8 with the set signal from the third output of the source 9 of the reference voltage, which is supplied to the fourth input of the regulator 8. An increase in the rectified current leads to an increase in the signal at the output of the filter 5, an increase in the resistance of the transistor shunting the output of the regulator 8, an increase in the signal at the output of the regulator, and an increase in the control angle of the rectifier. The converter goes into current stabilization mode.
При дальнейшем возрастании сигнала на выходе фильтра 5 (перегрузка) срабатывает пороговый элемент 21. With a further increase in the signal at the output of the filter 5 (overload), the threshold element 21 is triggered.
Триггер 20 переводит управляющий блок 18 в режим максимального угла управления выпрямителем 1 и напряжение на выходе преобразователя частоты резко снижается. Уставка срабатывания порогового элемента 21 задается источником задающих напряжений 9 (выход 1 источника задающих напряжений 9 - вход 2 порогового элемента 21). The trigger 20 puts the control unit 18 in the maximum angle control mode of the rectifier 1 and the voltage at the output of the frequency converter decreases sharply. The threshold setting of the threshold element 21 is set by the source of the driving voltage 9 (output 1 of the source of the driving voltage 9 - input 2 of the threshold element 21).
Диод 11 выполняет роль демпферного диода при больших углах управления выпрямителем. Трансформатор 10 служит для согласования преобразователя частоты с питающей сетью (при емкостной нагрузке раскачка напряжений на элементах преобразователя выше, чем при активно-индуктивной). Трансформатор 13 предназначен для согласования преобразователя с нагрузкой 12 (установка электросинтеза озона представляет собой высоковольтную нагрузку). Дроссель в инверторе 2 обеспечивает сглаживание входного тока (инвертор в преобразователе представляет собой инвертор тока). The diode 11 plays the role of a damping diode at large angles of control of the rectifier. Transformer 10 serves to coordinate the frequency converter with the mains (with capacitive load, the buildup of voltage on the elements of the converter is higher than with active-inductive). The transformer 13 is designed to coordinate the Converter with the load 12 (installation of electrosynthesis of ozone is a high voltage load). The inductor in the inverter 2 provides smoothing of the input current (the inverter in the converter is a current inverter).
Регулятор 8 и управляющий блок 18 выполнены на основе операционных усилителей. Реализация системы импульсно-фазового управления 7, датчиков 4 выпрямленного тока и переменного напряжения 6 соответствует реализациям их в прототипе. Пороговый элемент 21 выполнен на основе транзисторной схемы. The controller 8 and the control unit 18 are based on operational amplifiers. The implementation of the pulse-phase control system 7, the sensors 4 of the rectified current and AC voltage 6 corresponds to their implementations in the prototype. The threshold element 21 is made based on a transistor circuit.
По сравнению с прототипом расширена область применения преобразователя частоты со звеном постоянного тока. Преобразователь может быть использован для питания емкостной нагрузки (разрядная трубка установки электросинтеза озона). При этом обеспечивается согласование преобразователя частоты с питающей сетью и нагрузкой, независимое возбуждение инвертора, позволяющее обеспечить работу на нерезонансную нагрузочную цепь. Снижено влияние помех в канале обратной связи, вызываемых импульсными изменениями токов и напряжений в частях нагрузочного контура при возникновении и погасании разряда. Обеспечиваются необходимые режимы работы: стабилизация выходного напряжения, ограничение выпрямленного тока, перевод в режим максимального угла управления выпрямителем при перегрузках. Compared with the prototype, the scope of application of the frequency converter with a DC link has been expanded. The converter can be used to power a capacitive load (discharge tube of an ozone electrosynthesis unit). This ensures the coordination of the frequency converter with the mains and the load, independent excitation of the inverter, which allows for operation on a non-resonant load circuit. The influence of interference in the feedback channel caused by pulsed changes in currents and voltages in parts of the load circuit during the occurrence and extinction of the discharge is reduced. The necessary operating modes are provided: stabilization of the output voltage, limitation of the rectified current, transfer to the maximum angle control mode of the rectifier during overloads.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5031328 RU2020710C1 (en) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | Frequency changer with dc link |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5031328 RU2020710C1 (en) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | Frequency changer with dc link |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2020710C1 true RU2020710C1 (en) | 1994-09-30 |
Family
ID=21598850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5031328 RU2020710C1 (en) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | Frequency changer with dc link |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2020710C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU175512U1 (en) * | 2017-06-20 | 2017-12-07 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" (ФГУП "ГосНИИАС") | Switching frequency converter with DC link |
| RU2729890C1 (en) * | 2019-12-24 | 2020-08-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Method of stabilizing output voltage of multilevel voltage inverter |
| RU2729882C2 (en) * | 2016-12-29 | 2020-08-13 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | Voltage converter of dc power supply source |
-
1992
- 1992-01-23 RU SU5031328 patent/RU2020710C1/en active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 1. Авторское свидетельство СССР N 726638, кл. H 02M 5/27, 1980. * |
| 2. Авторское свидетельство СССР N 754610, кл. H 02M 5/42, 1980. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2729882C2 (en) * | 2016-12-29 | 2020-08-13 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | Voltage converter of dc power supply source |
| RU175512U1 (en) * | 2017-06-20 | 2017-12-07 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" (ФГУП "ГосНИИАС") | Switching frequency converter with DC link |
| RU2729890C1 (en) * | 2019-12-24 | 2020-08-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Method of stabilizing output voltage of multilevel voltage inverter |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5519306A (en) | Constant voltage circuit and a stabilized power supply unit | |
| EP0175811B1 (en) | Full load to no-load control for a voltage fed resonant inverter | |
| US5077652A (en) | Dual feedback loop DC-to-AC converter | |
| KR950035037A (en) | Control circuit for inductive load | |
| EP0165087A1 (en) | Switching mode power supply | |
| US4143414A (en) | Three phase ac to dc voltage converter with power line harmonic current reduction | |
| US5081570A (en) | Control system for electric power supply | |
| RU2020710C1 (en) | Frequency changer with dc link | |
| WO2002084852A1 (en) | Overcurrent protection switched mode power supply | |
| JP2653712B2 (en) | Switching regulator | |
| JPS5916645B2 (en) | Excitation circuit of electromagnetic flowmeter | |
| JP2677738B2 (en) | Switching regulator | |
| JPS63287364A (en) | Auxiliary power circuit for switching regulator | |
| US4916590A (en) | Series resonant magnetic amplifier power supply | |
| KR900002088B1 (en) | Full load to no-load control for a voltage fed resonant inverter | |
| JP2726355B2 (en) | Switching regulator | |
| RU2006163C1 (en) | Ac-to-dc voltage converter | |
| JPH0652998B2 (en) | Method and device for controlling control voltage of three-phase inverter for AC motor power supply | |
| RU1798003C (en) | Power source for electric filter | |
| JP2002139474A (en) | Simple cataphoresis device | |
| RU2025883C1 (en) | Device for control over electric motor | |
| SU1582302A2 (en) | Stabilized ac voltage-to-dc voltage converter | |
| KR930011813B1 (en) | Control circuit of inverter microwave oven | |
| JPS61290804A (en) | Microwave generator | |
| SU1742967A1 (en) | High-frequency dc transducer for supplying magnetostrictive member |