RU2693934C1 - Frequency converter - Google Patents

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the field of electrical engineering and power electronics, in particular to static electric energy converters, built as per scheme of two-link frequency converters. Technical result is achieved by adding new connections and a new element, an additional power supply, into the electrical converter circuit. New connections and additional element make it possible to simplify circuitry of power part of frequency converter, and also to considerably increase reliability of its operation and to protect the frequency converter from possible emergency situations. Restriction of charging current of storage capacitor is carried out by means of charging resistor, and rectification of charging current of storage capacitor is performed by means of artificially organized single-phase double-wave rectifier. With a minimum number of elements, higher efficiency, broader functional capabilities, high reliability, safety of using a frequency converter, reduced weight, overall dimensions and cost of the electrical frequency converter.

EFFECT: high reliability and efficiency of the device during operation thereof, as well as broader functional capabilities; proposed frequency converter allows improving device safety during operation, simplifying device design, simplifying installation and operation, reducing weight, dimensions and cost.

4 cl, 4 dwg

Description

Предложение относится к области электротехники и силовой электроники, в частности, к статическим электрическим преобразователям с двойным преобразованием электрической энергии.The proposal relates to the field of electrical engineering and power electronics, in particular, to static electrical converters with double conversion of electrical energy.

Известно устройство и метод предварительного заряда накопительного конденсатора электрического преобразователя и диагностики состояния зарядной цепи (патент US 20100080022 А1, класс Н02Н 7/125, дата приоритета 26.09.2008 г., дата публикации 01.04.2010 г.), содержащее трехфазный входной контактор переменного тока, выпрямитель напряжения, инвертор напряжения, накопительный конденсатор, контактор звена постоянного тока и зарядный резистор, установленный после выпрямителя и ограничивающий ток заряда накопительного конденсатора. Контактор звена постоянного тока шунтирует зарядный резистор после окончания процесса заряда. Недостатком известного устройства является необходимость установки трехфазного входного контактора переменного тока и дополнительного контактора звена постоянного тока которые должны быть рассчитаны на полный ток нагрузки преобразователя частоты.A device and a method of pre-charging the storage capacitor of an electrical converter and diagnostics of the state of the charging circuit (patent US 20100080022 A1, class Н02Н 7/125, priority date September 26, 2008, publication date 04/01/2010) containing a three-phase AC contactor is known , voltage rectifier, voltage inverter, storage capacitor, DC link contactor and charging resistor installed after the rectifier and limiting the charging current of the storage capacitor. The DC link contactor shunts the charging resistor after the charging process is complete. A disadvantage of the known device is the need to install a three-phase AC input contactor and an additional DC link contactor which must be designed for the full load current of the frequency converter.

Известно устройство преобразователя частоты (журнал "Электротехника", декабрь 2001, "Сравнительный анализ алгоритмов управления автономными инверторами напряжения в асинхронных электроприводах", автор Грузов В.Л. с. 34-40), содержащее входной силовой контактор, выпрямитель напряжения, к положительному выводу которого через сглаживающий дроссель подключены положительные полюса автономного инвертора напряжения, тормозного модуля и накопительного конденсатора, а к отрицательному выводу подключены отрицательные полюса автономного инвертора напряжения, тормозного модуля и накопительного конденсатора. Заряд накопительного конденсатора производится с использованием трех токоограничительных зарядных резисторов, которые подключены параллельно трем силовым контактам входного контактора. Один из выводов каждого резистора подключен к фазе питающей сети, а другой вывод подключен к выводу переменного тока выпрямителя. Недостаток устройства заключается в необходимости использования трех дополнительных зарядных резисторов, ограничивающих зарядный (пусковой) ток конденсатора. В результате увеличиваются масса, габариты и стоимость устройства, снижается надежность. Кроме того, требуется регулярное наблюдение за цепью заряда накопительного конденсатора. Еще одним весомым недостатком такой схемы является то, что при выключенном контакторе схема преобразователя частоты всегда находиться под силовым напряжением питающей сети.A device is a frequency converter (magazine "Electrical Engineering", December 2001, "Comparative analysis of control algorithms for autonomous voltage inverters in asynchronous electric drives", by Gruz V. VL, pp. 34-40), containing an input power contactor, a voltage rectifier, to the positive terminal the positive poles of an autonomous voltage inverter, brake module and storage capacitor are connected via a smoothing choke, and the negative poles of an autonomous inverter are connected to the negative terminal voltage, braking unit and a storage capacitor. The storage capacitor is charged using three current-limiting charging resistors that are connected in parallel to the three power contacts of the input contactor. One of the terminals of each resistor is connected to the phase of the mains, and the other terminal is connected to the AC output of the rectifier. The disadvantage of this device is the need to use three additional charging resistors that limit the charging (starting) current of the capacitor. As a result, the weight, dimensions and cost of the device increase, reliability decreases. In addition, regular monitoring of the charge circuit of the storage capacitor is required. Another significant disadvantage of this scheme is that when the contactor is turned off, the frequency converter circuit is always under the power supply voltage.

Наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является преобразователь частоты (патент RU 2653856 С2, заявка 2016137554, от 20.09.2016, класс Н02М 5/42, дата приоритета 20.09.2016 г., дата публикации 21.03.2018 г., авторы: Гельвер А.А., Гельвер Ф.А.), содержащий систему управления, зарядный резистор, входной контактор, автономный инвертор напряжения, накопительный конденсатор и тормозной модуль, реле и два предохранителя. Заряд накопительного конденсатора производится по цепи параллельной цепи главных силовых контактов контактора с помощью двух нормально открытых контактов реле, двух предохранителей и одного зарядного резистора. Положительным эффектом предложения является повышение надежности и эффективности, а также безопасности использования преобразователя частоты. Недостатком известного устройства является наличие большого количества элементов зарядной цепи, а именно трехфазного входного контактора, зарядного двухполюсного реле и двух предохранителей.The closest in technical essence and adopted for the prototype is a frequency converter (patent RU 2653856 С2, application 2016137554, dated 09/20/2016, class Н02М 5/42, priority date 20.09.2016, publication date 03/21/2018, authors: AA Gelver, FA Gelver), containing a control system, a charging resistor, an input contactor, an autonomous voltage inverter, a storage capacitor and a brake module, a relay and two fuses. The storage capacitor is charged along the parallel circuit of the main power contacts of the contactor using two normally open relay contacts, two fuses and one charging resistor. The positive effect of the proposal is to increase the reliability and efficiency, as well as the safety of using the frequency converter. A disadvantage of the known device is the presence of a large number of elements of the charging circuit, namely a three-phase input contactor, charging bipolar relay and two fuses.

Предлагаемый преобразователь частоты позволяет значительно упростить конструкцию устройства и значительно повысить надежность, безопасность устройства при эксплуатации, повысить эффективность, и расширить функциональные возможности, улучшить габаритные и эксплуатационные характеристики, а также осуществить возможность питания системы управления как непосредственно от питающей сети, так и от накопительного конденсатора звена постоянного тока. Возможность питания системы управления преобразователя частоты от звена постоянного тока позволит осуществлять работу системы управления с сохранением полученных от датчиков тока, частоты вращения, напряжения и прочих датчиков данных в случае отключения преобразователя частоты от питающей сети при возникновении аварийной ситуации. Сохранение полученных данных позволит осуществить возможность считывания и осуществить анализ и диагностику процессов, которые привели к нештатному отключению преобразователя частоты от питающей сети. Предложенное схемное решение также позволит осуществить автоматизированный заряд накопительного конденсатора звена постоянного тока и осуществить подготовку преобразователя частоты к работе при подаче на него питания.The proposed frequency converter allows you to significantly simplify the design of the device and significantly increase the reliability, safety of the device during operation, increase efficiency and expand functionality, improve overall and operational characteristics, as well as realize the ability to power the control system both directly from the supply network and from the storage capacitor DC link. The ability to power the control system of the frequency converter from the DC link will allow the operation of the control system while preserving the data received from the current sensors, rotational speed, voltage and other sensors in the event that the frequency converter is disconnected from the mains in the event of an emergency. Saving the data will allow the ability to read and analyze and diagnose the processes that led to abnormal disconnection of the frequency converter from the mains. The proposed circuit design will also allow for the automated charging of the storage capacitor of the DC link and to prepare the frequency converter for operation when it is energized.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в схеме преобразователя частоты, содержащей систему управления, зарядный резистор, предохранитель, входной контактор, состоящий из нормально открытых контактов и катушки, которая подключена к системе управления, два контакта контактора своим входом соединены с двумя фазами трехфазной питающей сети, а своим выходом соединены с двумя входами трехфазного выпрямительного моста, к выходу которого подключены автономный инвертор напряжения, накопительный конденсатор и тормозной модуль, состоящий из транзистора двух диодов и тормозного резистора, причем коллектор транзистора соединен с катодом первого диода и положительной шиной выпрямительного моста, а эмиттер транзистора соединен с анодом первого диода, катодом второго диода и первым выводом тормозного резистора, второй вывод которого соединен с анодом второго диода и отрицательной шиной выпрямительного моста, зарядный резистор своим первым выводом подключен к одному из входов выпрямительного моста и выходу первого контакта контактора, второй вывод резистора подключен к первому выводу предохранителя, предусмотрены следующие отличия: преобразователь частоты содержит дополнительный блок питания, вход которого подключен к выходу выпрямительного моста, а выход дополнительного блока питания подключен к системе управления преобразователем частоты, второй вывод предохранителя подключен к фазе питающей сети и входу первого контакта контактора, третий оставшийся незадействованным вход выпрямительного моста подключен к оставшейся фазе трехфазной питающей сети.The task is solved due to the fact that in the frequency converter circuit containing a control system, a charging resistor, a fuse, an input contactor consisting of normally open contacts and a coil that is connected to the control system, two contacts of the contactor are connected to the two phases of the three-phase supply network and its output is connected to two inputs of a three-phase rectifier bridge, to the output of which an independent voltage inverter, a storage capacitor and a brake module are connected, transistor of two diodes and braking resistor, the collector of the transistor connected to the cathode of the first diode and the positive bus of the rectifier bridge, and the emitter of the transistor connected to the anode of the first diode, cathode of the second diode and the first output of the braking resistor, the second output of which is connected to the anode of the second diode the negative bus of the rectifier bridge, the charging resistor with its first output is connected to one of the inputs of the rectifier bridge and the output of the first contactor contact, the second output of the resistor is connected The following differences are provided to the first fuse terminal: the frequency converter contains an additional power supply unit whose input is connected to the output of the rectifier bridge, and the output of the additional power supply unit is connected to the frequency converter control system, the second output of the fuse is connected to the mains supply phase and the input of the first contactor contact, The third remaining unused input of the rectifier bridge is connected to the remaining phase of the three-phase supply network.

Кроме того, преобразователь частоты может содержать дополнительное реле, состоящее из катушки и контакта, причем контакт реле подключен к системе управления, а катушка реле подключена к выходу выпрямительного моста.In addition, the frequency converter may contain an additional relay consisting of a coil and a contact, the relay contact being connected to the control system, and the relay coil connected to the output of the rectifier bridge.

Кроме того, преобразователь частоты может содержать дополнительное реле, состоящее из катушки и контакта реле, причем контакт реле установлен между вторым выводом резистора и первым выводом предохранителя, а катушка реле может быть запитана от системы управления верхнего уровня.In addition, the frequency converter may contain an additional relay consisting of a coil and a relay contact, with the relay contact being installed between the second resistor terminal and the first fuse terminal, and the relay coil can be powered from an upper-level control system.

Кроме того, преобразователь частоты может содержать автоматический выключатель с электромагнитным расцепителем, содержащий силовые контакты, катушку электромагнитного расцепителя и блок-контакт системы управления, причем два силовых контакта автоматического выключателя своим входом соединены с двумя фазами трехфазной питающей сети, а своим выходом соединены с двумя входами трехфазного выпрямительного моста, а катушка электромагнитного расцепителя подключена к системе управления.In addition, the frequency converter may contain a circuit breaker with an electromagnetic release, containing power contacts, an electromagnetic release coil and a block contact of the control system, with two power contacts of the circuit breaker being connected to the two phases of a three-phase power supply network with its input three-phase rectifier bridge, and the coil of the electromagnetic release is connected to the control system.

Сущность изобретения поясняется чертежами - на Фиг. 1 представлена схема преобразователя частоты, на Фиг. 2 - представлена схема преобразователя частоты содержащего дополнительное реле позволяющее производить автоматизированную подготовку преобразователя частоты к работе, на Фиг. 3 - представлена схема преобразователя частоты содержащего дополнительное реле позволяющее производить подготовку преобразователя частоты к работе с помощью сигнала из системы управления верхнего уровня, на Фиг. 4 -изображен вариант схемы преобразователя частоты, с использованием автоматического выключателя позволяющего осуществлять коммутацию входного напряжения преобразователя частоты и осуществлять защиту преобразователя частоты от токов короткого замыкания и перегрузки.The invention is illustrated by drawings - in FIG. 1 shows a frequency converter circuit; FIG. 2 is a diagram of a frequency converter containing an additional relay that allows automated preparation of the frequency converter for operation; FIG. 3 is a diagram of a frequency converter containing an additional relay allowing the frequency converter to be prepared for operation using a signal from an upper-level control system; FIG. 4 shows a variant of the frequency converter circuit using a circuit breaker that allows switching the input voltage of the frequency converter and protecting the frequency converter against short-circuit and overload currents.

Преобразователь частоты, схема которого представлена на Фиг 1, содержит систему управления 1, зарядный резистор 2, предохранитель 3, входной контактор, состоящий из нормально открытых контактов 4, 5 и катушки 6. Катушка 6 контактора подключена к системе управления 1. Два контакта 4, 5 контактора своим входом соединены с двумя фазами трехфазной питающей сети 7, а своим выходом соединены с двумя входами трехфазного выпрямительного моста 8. К выходу трехфазного выпрямительного моста 8 подключены автономный инвертор напряжения 9, накопительный конденсатор 10 и тормозной модуль 11, состоящий из транзистора 12 двух диодов 13, 14 и тормозного резистора 15. Коллектор транзистора 12 соединен с катодом первого диода 13 и положительной шиной выпрямительного моста 8, а эмиттер транзистора 12 соединен с анодом первого диода 13, катодом второго диода 14 и первым выводом тормозного резистора 15, второй вывод которого соединен с анодом второго диода 14 и отрицательной шиной выпрямительного моста 8. Зарядный резистор 2 своим первым выводом подключен к одному из входов выпрямительного моста 8 и выходу первого контакта 4 контактора. Второй вывод резистора 2 подключен к первому выводу предохранителя 3. Преобразователь частоты содержит дополнительный блок питания 16, вход которого подключен к выходу выпрямительного моста 8, а выход дополнительного блока питания 16 подключен к системе управления 1 преобразователем частоты. Второй вывод предохранителя 3 подключен к фазе питающей сети 7 и входу первого контакта 4 контактора, третий оставшийся незадействованным вход выпрямительного моста 8 подключен к оставшейся фазе трехфазной питающей сети 7.The frequency converter, the circuit of which is shown in Fig. 1, contains a control system 1, a charging resistor 2, a fuse 3, an input contactor consisting of normally open contacts 4, 5 and a coil 6. A coil 6 of a contactor is connected to the control system 1. Two contacts 4, 5 contactor with its input connected to the two phases of the three-phase mains 7, and its output connected to the two inputs of the three-phase rectifier bridge 8. To the output of the three-phase rectifier bridge 8 connected independent voltage inverter 9, cumulative Sator 10 and brake module 11, consisting of two transistor 12 diodes 13, 14 and brake resistor 15. The collector of transistor 12 is connected to the cathode of the first diode 13 and the positive bus of the rectifier bridge 8, and the emitter of transistor 12 is connected to the anode of the first diode 13, the cathode of the second the diode 14 and the first output of the braking resistor 15, the second output of which is connected to the anode of the second diode 14 and the negative bus of the rectifier bridge 8. The charging resistor 2 is connected to one of the inputs of the rectifier bridge 8 and the output of the first end Act 4 of the contactor. The second pin of the resistor 2 is connected to the first pin of the fuse 3. The frequency converter contains an additional power supply 16, the input of which is connected to the output of the rectifier bridge 8, and the output of the additional power supply 16 is connected to the control system 1 of the frequency converter. The second output of the fuse 3 is connected to the phase of the mains supply 7 and the input of the first contact 4 of the contactor, the third remaining unused input of the rectifier bridge 8 is connected to the remaining phase of the three-phase mains supply 7.

Преобразователь частоты, схема которого представлена на Фиг. 2, может содержать дополнительное реле, состоящее из катушки 17 и контакта 18. Контакт 18 реле подключен к системе управления 1, а катушка 17 реле подключена к выходу выпрямительного моста 8.A frequency converter whose circuit is shown in FIG. 2 may contain an additional relay consisting of coil 17 and pin 18. Relay contact 18 is connected to the control system 1, and relay coil 17 is connected to the output of the rectifier bridge 8.

Преобразователь частоты, схема которого представлена на Фиг. 3, может содержать дополнительное реле, состоящее из катушки 19 и контакта 20 реле. Контакт 20 реле установлен между вторым выводом резистора 2 и первым выводом предохранителя 3, а катушка 19 реле может быть запитана от системы управления верхнего уровня 21.A frequency converter whose circuit is shown in FIG. 3 may contain an additional relay consisting of a coil 19 and a relay contact 20. The relay contact 20 is installed between the second output of the resistor 2 and the first output of the fuse 3, and the relay coil 19 can be powered from the upper level control system 21.

Преобразователь частоты, схема которого представлена на Фиг. 4, может содержать автоматический выключатель с электромагнитным расцепителем, содержащий силовые контакты 22, катушку 23 электромагнитного расцепителя и блок-контакт 24 системы управления 1. Два силовых контакта 22 автоматического выключателя своим входом соединены с двумя фазами трехфазной питающей сети 7, а своим выходом соединены с двумя входами трехфазного выпрямительного моста 8, а катушка 23 электромагнитного расцепителя и блок-контакт 24 подключены к системе управления 1.A frequency converter whose circuit is shown in FIG. 4 may contain a circuit breaker with an electromagnetic release, containing power contacts 22, an electromagnetic release coil 23 and a control system block-contact 24 1. Two power contacts 22 of the circuit breaker are connected to two phases of a three-phase supply network 7 with their input, and their output is connected to two inputs of the three-phase rectifier bridge 8, and the coil 23 of the electromagnetic release and the block contact 24 is connected to the control system 1.

Работа преобразователя частоты происходит следующим образом. При подаче питания на трехфазную питающую сеть 7 происходит автоматизированный заряд накопительного конденсатора 10 по цепи фаза А питающей сети 7, предохранитель 3, зарядный резистор 2, первый вход выпрямительного моста 8, положительная шина выпрямительного моста 8, накопительный конденсатор 10, отрицательная шина выпрямительного моста 8, третий вход выпрямительного моста 8 и фаза С питающей сети 7. При этом выпрямительный мост 8 работает в режиме однофазного двухполупериодного выпрямителя. Зарядный ток накопительного конденсатора 10 ограничен величиной сопротивления зарядного резистора 2. При этом процесс нарастания напряжения на конденсаторе носит экспоненциальный характер с постоянной времени определяемой параметрами сопротивления зарядного резистора 2 и параметрами емкости накопительного конденсатора 10. Ток заряда изменяется по величине обратной экспоненциальной зависимости от максимального значения ограниченного величиной сопротивления зарядного резистора 2 до нуля с той же постоянной времени. После окончания процесса заряда система управления 1 включит катушку 6 контактора, который замкнет свои контакты 4, 5, осуществив силовое подключение преобразователя частоты к питающей сети 7. Таким образом, обеспечится подключение преобразователя частоты к питающей сети 7 контактами 4, 5 контактора, и начинается работа инвертора напряжения 9 по заданному алгоритму работы. Предохранитель 3 защищает зарядную цепь и весь преобразователь частоты от короткого замыкания в звене постоянного тока в режиме подключения преобразователя частоты к питающей сети 7. В случае короткого замыкания в звене постоянного тока либо на входе трехфазного выпрямительного моста 8 ток, потребляемый из питающей сети 7, будет ограничен лишь величиной сопротивления зарядного резистора 2, при этом действующее значение тока будет неизменно, что приведет к срабатыванию предохранителя 3 и отключению преобразователя частоты от питающей сети 7. Достоинством предложенного устройства является простота схемной реализации, высокая надежность, улучшенные массогабаритные характеристики. При этом система управления 1 может получать питание от дополнительного блока питания 16, вход которого подключен к выходу выпрямительного моста 8, причем система управления включиться только тогда когда напряжение в звене постоянного тока на накопительном конденсаторе 10 преобразователя частоты будет близким к номинальному. А выключение системы управления 1, произойдет тогда, когда напряжение на накопительном конденсаторе 10 станет меньше допустимого минимального напряжения необходимого для работы дополнительного блока питания 16. При этом система управления 1 может получать, сохранять и анализировать информацию с датчиков преобразователя частоты. Еще одним достоинством такой схемы является то, что зарядный резистор 2 находится под напряжением и ограничивает ток заряда накопительного конденсатора 10 только в процессе подготовки преобразователя частоты к работе на небольшом промежутке времени. Следует отметить, что такая схемная реализация позволяет осуществлять питание системы управления 1 преобразователем частоты от двух независимых блоков питания параллельно. Например, через блок питания (на рис. не показано), непосредственно подключенный к питающей сети 7 и от дополнительного блока питания 16.The operation of the frequency converter is as follows. When power is supplied to the three-phase power supply network 7, an automated charge of the storage capacitor 10 occurs through the phase A circuit of the power supply network 7, fuse 3, charging resistor 2, first rectifier bridge 8, positive rectifier bridge 8, storage capacitor 10, negative rectifier bridge 8 , the third input of the rectifier bridge 8 and phase C of the mains 7. At the same time, the rectifier bridge 8 operates in the mode of single-phase full-wave rectifier. The charging current of the storage capacitor 10 is limited by the resistance value of the charging resistor 2. In this case, the voltage rise across the capacitor is exponential with a time constant determined by the resistance parameters of the charging resistor 2 and the capacitance parameters of the storage capacitor 10. The charge current varies according to the inverse exponential dependence on the maximum value of the limited the value of the resistance of the charging resistor 2 to zero with the same time constant. After the charging process is over, the control system 1 will turn on the coil 6 of the contactor, which will close its contacts 4, 5, making a power connection of the frequency converter to the mains 7. Thus, the frequency converter will be connected to the mains 7 by contacts 4, 5 of the contactor and the operation will begin voltage inverter 9 according to a predetermined algorithm of operation. Fuse 3 protects the charging circuit and the entire frequency converter from a short circuit in the DC link in the mode of connecting the frequency converter to the mains 7. In case of a short circuit in the DC link or at the input of the three-phase rectifier bridge 8, the current consumed from mains 7 limited only by the resistance value of the charging resistor 2, while the effective value of the current will be unchanged, which will trigger the fuse 3 and disconnect the frequency converter from the supply network and 7. The advantage of the proposed device is the simplicity of the circuit implementation, high reliability, improved weight and size characteristics. The control system 1 can receive power from an additional power supply 16, the input of which is connected to the output of the rectifier bridge 8, and the control system will turn on only when the voltage in the DC link on the storage capacitor 10 of the frequency converter is close to nominal. And the shutdown of the control system 1 will occur when the voltage on the storage capacitor 10 becomes less than the permissible minimum voltage required for the operation of the additional power supply 16. In this case, the control system 1 can receive, store and analyze information from the frequency converter sensors. Another advantage of this scheme is that the charging resistor 2 is energized and limits the charge current of the storage capacitor 10 only in the process of preparing the frequency converter for operation for a short period of time. It should be noted that such a circuit implementation allows the control system 1 to be powered by a frequency converter from two independent power supplies in parallel. For example, through a power supply unit (not shown in the figure) directly connected to the supply network 7 and from an additional power supply unit 16.

С целью автоматизации заряда накопительного конденсатора 10 преобразователя частоты, в схему преобразователя частоты изображенной на Фиг. 2 может быть добавлено дополнительное реле с катушкой 17 включенной параллельно накопительному конденсатору 10. При достижении напряжения на катушке 17 близкого к номинальному напряжению звена постоянного тока преобразователя частоты она замкнет контакт 18 и в систему управления поступит сигнал о завершении процесса заряда накопительного конденсатора 10. При этом система управления включит катушку 6 контактора, который замкнет свои контакты 4, 5, осуществив силовое подключение преобразователя частоты к питающей сети 7. Таким образом, обеспечится подключение преобразователя частоты к питающей сети 7 контактами 4, 5 контактора, и начинается работа инвертора напряжения 9 по заданному алгоритму работы. В случае короткого замыкания либо пониженного напряжения звена постоянного тока катушка 17 дополнительного реле не включится, и не замкнет контакт 18 в системе управления, сигнализируя о неудачной попытке заряда накопительного конденсатора 10 и неисправности в преобразователе частоты.In order to automate the charge of the storage capacitor 10 of the frequency converter, to the frequency converter circuit shown in FIG. 2, an additional relay can be added with a coil 17 connected in parallel to a storage capacitor 10. When the voltage on the coil 17 is close to the nominal voltage of the DC link of the frequency converter, it closes contact 18 and the control system will receive a signal that the storage capacitor 10 has completed the control system will turn on the coil 6 of the contactor, which will close its contacts 4, 5, making a power connection of the frequency converter to the mains 7. Thus, providing GSI connecting the frequency converter to the mains 7 contacts 4, 5 of the contactor, and work begins voltage inverter 9 to a given algorithm operation. In case of a short circuit or undervoltage of the DC link, the coil 17 of the auxiliary relay will not turn on or close contact 18 in the control system, signaling an unsuccessful attempt to charge storage capacitor 10 and a malfunction in the frequency converter.

С целью повышения электробезопасности при эксплуатации преобразователя частоты, а также с целью того чтобы преобразователь частоты осуществлял силовое подключение только тогда когда это необходимо, схема преобразователя частоты изображенная на Фиг. 3 может быть снабжена дополнительным реле. Контакт 20 дополнительного реле, установленный между предохранителем 3 и зарядным резистором 2, будет включаться от катушки 19 реле по команде от системы управления верхнего уровня 21. При этом обеспечивается защита всех цепей преобразователя частоты от токов короткого замыкания и перегрузки с использованием предохранителя 3. Контакт 20 реле должен быть рассчитан на коммутацию зарядного тока накопительного конденсатора 10.In order to increase electrical safety during operation of the frequency converter, as well as to ensure that the frequency converter performs the power connection only when necessary, the frequency converter circuit shown in FIG. 3 may be equipped with an additional relay. Contact 20 of an additional relay installed between fuse 3 and charging resistor 2 will be activated from relay coil 19 by a command from the upper level control system 21. This protects all the circuits of the frequency converter from short-circuit and overload currents using fuse 3. Contact 20 The relay must be designed for switching the charging current of the storage capacitor 10.

Для защиты преобразователя частоты во время работы от возможных коротких замыканий и токов перегрузки преобразователь частоты, изображенный на Фиг. 4, может быть снабжен автоматическим выключателем с электромагнитным расцепителем, содержащим силовые контакты 22 и катушку электромагнитного расцепителя 23. Работа схемы преобразователя частоты, изображенного на Фиг. 4, аналогична работе преобразователя частоты, изображенного на Фиг 1, за тем исключением, что в процессе работы преобразователя частоты в случае перегрузки либо короткого замыкания силовые контакты 22 автоматического выключателя с электромагнитным расцепителем, сработав от тока перегрузки либо токов короткого замыкания, отключат преобразователь частоты от питающей сети 7. При аварийном срабатывании автоматического выключателя он выдаст в систему управления сигнал с помощью блок-контакта 24 о своем аварийном отключении.To protect the frequency converter during operation against possible short circuits and overload currents, the frequency converter shown in FIG. 4, can be equipped with a circuit breaker with an electromagnetic release, containing the power contacts 22 and the coil of the electromagnetic release 23. The operation of the frequency converter circuit shown in FIG. 4 is similar to the operation of the frequency converter shown in FIG. 1, except that during operation of the frequency converter, in the event of an overload or short circuit, the power contacts 22 of the circuit breaker with the electromagnetic release, operating from the overload current or short-circuit currents, disconnect the frequency converter from mains 7. In case of emergency operation of the circuit breaker, it will issue a signal to the control system using the auxiliary contact 24 about its emergency shutdown.

Таким образом, предлагаемое устройство преобразователя частоты существенно упрощает конструкцию, повышает надежность, улучшает эксплуатационные свойства и характеристики, повышает безопасность обслуживающего персонала и повышает эффективность своей работы, упрощает изготовление, монтаж и эксплуатацию, снижает вес, габариты и стоимость, что выгодно отличает его от прототипа.Thus, the proposed device frequency converter greatly simplifies the design, improves reliability, improves performance properties and characteristics, increases the safety of staff and increases the efficiency of their work, simplifies manufacture, installation and operation, reduces weight, size and cost, which distinguishes it from the prototype .

Claims (4)

1. Преобразователь частоты, содержащий систему управления, зарядный резистор, предохранитель, входной контактор, состоящий из нормально открытых контактов и катушки, катушка контактора подключена к системе управления, два контакта контактора своим входом соединены с двумя фазами трехфазной питающей сети, а своим выходом соединены с двумя входами трехфазного выпрямительного моста, к выходу которого подключены автономный инвертор напряжения, накопительный конденсатор и тормозной модуль, состоящий из транзистора двух диодов и тормозного резистора, причем коллектор транзистора соединен с катодом первого диода и положительной шиной выпрямительного моста, а эмиттер транзистора соединен с анодом первого диода, катодом второго диода и первым выводом тормозного резистора, второй вывод которого соединен с анодом второго диода и отрицательной шиной выпрямительного моста, зарядный резистор своим первым выводом подключен к одному из входов выпрямительного моста и выходу первого контакта контактора, второй вывод резистора подключен к первому выводу предохранителя, отличающийся тем, что преобразователь частоты содержит дополнительный блок питания, вход которого подключен к выходу выпрямительного моста, а выход дополнительного блока питания подключен к системе управления преобразователем частоты, второй вывод предохранителя подключен к фазе питающей сети и входу первого контакта контактора, третий оставшийся незадействованным вход выпрямительного моста подключен к оставшейся фазе трехфазной питающей сети.1. A frequency converter containing a control system, a charging resistor, a fuse, an input contactor consisting of normally open contacts and a coil, a contactor coil is connected to the control system, two contacts of the contactor are connected to two phases of a three-phase power supply network with their input, and their output is connected to two inputs of a three-phase rectifier bridge, the output of which is connected to an autonomous voltage inverter, a storage capacitor and a brake module consisting of a two diode transistor and a brake a resistor, the collector of the transistor is connected to the cathode of the first diode and the positive bus of the rectifier bridge, and the emitter of the transistor is connected to the anode of the first diode, the cathode of the second diode and the first output of the braking resistor, the second output of which is connected to the negative bridge of the rectifier bridge, charging resistor its first output is connected to one of the inputs of the rectifier bridge and the output of the first contactor contact, the second output of the resistor is connected to the first output of the fuse, which distinguishes By the fact that the frequency converter contains an additional power supply unit whose input is connected to the output of the rectifier bridge, and the output of the additional power supply unit is connected to the control system of the frequency converter, the second output of the fuse is connected to the phase of the mains supply and the input of the first contactor contact, the third remaining rectifier input is unused the bridge is connected to the remaining phase of the three-phase mains. 2. Преобразователь частоты по п. 1, отличающийся тем, что преобразователь частоты содержит дополнительное реле, состоящее из катушки и контакта, причем контакт реле подключен к системе управления, а катушка реле подключена к выходу выпрямительного моста.2. The frequency converter according to claim 1, characterized in that the frequency converter contains an additional relay consisting of a coil and a contact, the relay contact being connected to the control system, and the relay coil being connected to the output of the rectifier bridge. 3. Преобразователь частоты по п. 1, отличающийся тем, что преобразователь частоты содержит дополнительное реле, состоящее из катушки и контакта реле, причем контакт реле установлен между вторым выводом резистора и первым выводом предохранителя, а катушка реле может быть запитана от системы управления верхнего уровня.3. The frequency converter according to claim 1, characterized in that the frequency converter contains an additional relay consisting of a coil and a relay contact, the relay contact is installed between the second resistor terminal and the first fuse terminal, and the relay coil can be powered from the upper level control system . 4. Преобразователь частоты по п. 1, отличающийся тем, что содержит автоматический выключатель с электромагнитным расцепителем, содержащий силовые контакты, катушку электромагнитного расцепителя и блок-контакт системы управления, причем два силовых контакта автоматического выключателя своим входом соединены с двумя фазами трехфазной питающей сети, а своим выходом соединены с двумя входами трехфазного выпрямительного моста, а катушка электромагнитного расцепителя и блок-контакт подключены к системе управления.4. The frequency converter according to claim 1, characterized in that it contains a circuit breaker with an electromagnetic release, containing power contacts, an electromagnetic release coil and a control system auxiliary contact, and two power contacts of the circuit breaker are connected to two phases of a three-phase supply network, and its output is connected to two inputs of a three-phase rectifier bridge, and the electromagnetic release coil and auxiliary contact are connected to the control system.

Images