RU2732283C1 - Frequency converter with controlled voltage rectifier - Google Patents
Frequency converter with controlled voltage rectifier Download PDFInfo
- Publication number
- RU2732283C1 RU2732283C1 RU2019108476A RU2019108476A RU2732283C1 RU 2732283 C1 RU2732283 C1 RU 2732283C1 RU 2019108476 A RU2019108476 A RU 2019108476A RU 2019108476 A RU2019108476 A RU 2019108476A RU 2732283 C1 RU2732283 C1 RU 2732283C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- voltage rectifier
- frequency converter
- rectifier
- thyristors
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/66—Regulating electric power
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Rectifiers (AREA)
Abstract
Description
Предложение относится к области электротехники и силовой электроники, в частности, к статическим преобразователям частоты с двойным преобразованием электрической энергии.The proposal relates to the field of electrical engineering and power electronics, in particular, to static frequency converters with double conversion of electrical energy.
Известен преобразователь частоты (патент US 20080239432, METHOD AND APPARATUS FOR PRE-CHARGING POWER CONVERTERS AND DIAGNOSING PRE-CHARGE FAULTS, класс H02H 7/125, дата приоритета 26.09.2008 г., дата публикации 01.04.2010 г.), содержащее выпрямитель напряжения, инвертор, накопительный конденсатор и зарядный резистор, установленный после выпрямителя и ограничивающий ток заряда конденсатора, а также контактор, шунтирующий зарядный резистор после окончания заряда. Недостатком известного устройства являются искажение напряжения питающей сети, вызванные работой преобразователя частоты (выпрямителя напряжения) отсутствие возможности регулирования напряжения звена постоянного тока, а также необходимость установки дополнительного силового контактора, рассчитанного на полный ток нагрузки, протекающий в звене постоянного тока, и наличие дополнительного зарядного резистора.Known frequency converter (US patent 20080239432, METHOD AND APPARATUS FOR PRE-CHARGING POWER CONVERTERS AND DIAGNOSING PRE-CHARGE FAULTS,
Известен преобразователь частоты (патент CN 102664539 А, класс Н02М 7/155, дата выдачи 12.09.2012 г.) содержащий управляемый выпрямитель на тиристорах, накопительный конденсатор и инвертор напряжения. Достоинством известной схемы является возможность регулирования напряжения звена постоянного тока вниз относительно напряжения определяемого уровнем напряжения неуправляемого выпрямителя. Недостатком известной схемы является искажение напряжения питающей сети при работе преобразователя частоты (выпрямителя), потребление преобразователем реактивной мощности, невозможность рекуперации электроэнергии обратно в сеть, невозможность получения напряжения на выходе выпрямителя выше уровня напряжения неуправляемого выпрямительного моста.Known frequency converter (patent CN 102664539 A,
Известен преобразователь частоты (патент DE4319254 A1, Umformer mit Regenerierungssteuerung, класс Н02Н 7/12, Н02М 5/42, Н02М 7/68, Н02Р 7/63, дата приоритета 09.06.1993 г., дата публикации 16.12.1993 г.) содержащий входные дроссели, выпрямитель напряжения, инвертор напряжения, и конденсатор звена постоянного тока. Причем выпрямитель и инвертор напряжения выполнены по схеме трехфазного двухполупериодного моста на диодах, антипараллельно каждому из которых включен транзистор. Достоинством такой схемы является возможность повышения напряжения в звене постоянного тока такого преобразователя частоты выше уровня определяемого неуправляемым выпрямителем напряжения, возможность рекуперации энергии в питающую сеть, а также потребление практически синусоидального тока из питающей сети. К недостаткам известного устройства относится большое количество полупроводниковых элементов схемы, причем половина из них полностью управляемая - транзисторы. Как следствие более сложная аппаратная и алгоритмическая часть системы управления преобразователем частоты. К недостаткам известного устройства так же следует отнести невозможность регулирования напряжения звена постоянного тока вниз относительно напряжения определяемого уровнем напряжения неуправляемого выпрямителя, а так же наличие габаритных и тяжелых дросселей установленных на входе.Known frequency converter (patent DE4319254 A1, Umformer mit Regenerierungssteuerung, class Н02Н 7/12, Н02М 5/42, Н02М 7/68, Н02Р 7/63, priority date 09.06.1993, publication date 16.12.1993) containing input chokes, voltage rectifier, voltage inverter, and DC link capacitor. Moreover, the rectifier and the voltage inverter are made according to the scheme of a three-phase full-wave bridge on diodes, antiparallel to each of which a transistor is turned on. The advantage of such a scheme is the possibility of increasing the voltage in the DC link of such a frequency converter above the level determined by the uncontrolled rectifier voltage, the possibility of energy recovery into the supply network, as well as the consumption of an almost sinusoidal current from the supply network. The disadvantages of the known device include a large number of semiconductor circuit elements, and half of them are fully controllable - transistors. As a result, a more complex hardware and algorithmic part of the frequency converter control system. The disadvantages of the known device should also include the impossibility of regulating the DC link voltage downward relative to the voltage determined by the voltage level of the uncontrolled rectifier, as well as the presence of dimensional and heavy chokes installed at the input.
Известен преобразователь частоты (патент RU 2540110 (С2), класс Н02М 5/42, 23.04.2013, Обратимый преобразователь частоты, авторы Гельвер А.А., Гельвер Ф.А., Хомяк В.А., Калинин И.М., Лазаревский Н.А.) содержащий дроссели, включенные между источником переменного напряжения и входными выводами выпрямителя напряжения, двухуровневый инвертор напряжения и конденсатор подключенные на выход выпрямителя напряжения. Причем выпрямитель напряжения выполнен на шести одинаковых полупроводниковых цепочках собранных по схеме Ларионова. Каждая из полупроводниковых цепочек содержит транзистор и последовательно встречно включенный тиристор, причем параллельно каждому из этих элементов включен антипараллельный диод. Достоинством такой схемы является возможность регулирования напряжения звена постоянного тока как вверх, так и вниз относительно напряжения определяемого схемой неуправляемого выпрямителя напряжения. К недостаткам известной схемы относится наличие еще большего количества полупроводниковых элементов схемы, причем большая часть, из которых является управляемыми а, следовательно, более сложная аппаратная и алгоритмическая часть системы управления. К недостаткам известной схемы следует отнести отсутствие тормозной цепи звена постоянного тока и невозможность рассеяния рекуперируемой энергии, в том случае если питающая сеть не сможет принять энергию рекуперации со стороны нагрузки.Known frequency converter (patent RU 2540110 (C2), class Н02М 5/42, 04/23/2013, Reversible frequency converter, authors Gelver A.A., Gelver F.A., Khomyak V.A., Kalinin I.M., Lazarevsky N.A.) containing chokes connected between the AC voltage source and the input terminals of the voltage rectifier, a two-level voltage inverter and a capacitor connected to the output of the voltage rectifier. Moreover, the voltage rectifier is made on six identical semiconductor chains assembled according to the Larionov scheme. Each of the semiconductor circuits contains a transistor and a series-oppositely connected thyristor, and an antiparallel diode is connected in parallel to each of these elements. The advantage of such a circuit is the ability to regulate the DC link voltage both up and down relative to the voltage determined by the uncontrolled voltage rectifier circuit. The disadvantages of the known circuit include the presence of an even larger number of semiconductor circuit elements, and most of which are controllable and, therefore, a more complex hardware and algorithmic part of the control system. The disadvantages of the known circuit include the absence of a DC link brake circuit and the impossibility of dissipating the recovered energy if the supply network cannot receive the recuperation energy from the load side.
Наиболее близким по технической сущности является преобразователь частоты (патент RU 2591054, Преобразователь частоты, класс Н02М 5/458, дата приоритета 16.12.2014 г., дата публикации 10.07.2016 г. автор Гельвер Ф.А.) содержащий систему управления, выпрямитель напряжения, тормозную цепочку, накопительный конденсатор, инвертор напряжения и контактор. Достоинством известного изобретения является простота схемной реализации, наличие тормозной цепи, а также возможность использования тормозного резистора не только для рассеяния энергии рекуперируемой со стороны нагрузки, но и в процессе заряда конденсатора звена постоянного тока посредством силового контактора, осуществляющего коммутацию тормозного резистора либо на режим заряда, либо на режим торможения. Недостатком известной схемы преобразователя частоты является искажение формы напряжения питающей сети, а также отсутствие возможности регулирования напряжения звена постоянного тока.The closest in technical essence is a frequency converter (patent RU 2591054, Frequency converter, class Н02М 5/458,
Предлагаемый преобразователь частоты с управляемым выпрямителем напряжения позволяет осуществлять работу преобразователя частоты с напряжением, в звене постоянного тока изменяющимся в широком диапазоне и как следствие появляется возможность изменять амплитуду напряжения на выходе преобразователя частоты в стационарных режимах его работы. Предлагаемый преобразователь частоты с управляемым выпрямителем напряжения позволяет значительно расширить функциональные возможности и улучшить эксплуатационные характеристики преобразователя частоты при незначительном усложнении конструкции. При этом преобразователь частоты получается универсальным с возможностью работы с широким диапазоном как входных так и выходных напряжений.The proposed frequency converter with a controlled voltage rectifier allows the frequency converter to operate with a voltage varying in a DC link in a wide range and, as a consequence, it becomes possible to change the voltage amplitude at the output of the frequency converter in stationary modes of its operation. The proposed frequency converter with a controlled voltage rectifier can significantly expand the functionality and improve the performance of the frequency converter with a slight complication of the design. In this case, the frequency converter turns out to be universal with the ability to work with a wide range of both input and output voltages.
Поставленная задача решается благодаря тому, что в преобразователе частоты с регулируемым выпрямителем напряжения, содержащем систему управления, контактор, состоящий из контакта и катушки, трехфазный двухполупериодный выпрямитель напряжения, накопительный конденсатор, инвертор напряжения и тормозную цепочку, причем положительный полюс выпрямителя напряжения соединен с положительными полюсами инвертора напряжения, накопительного конденсатора и тормозной цепочки, состоящей из двух диодов, транзистора и тормозного резистора, причем коллектор транзистора и катод первого диода подключены к положительному полюсу накопительного конденсатора, а эмиттер транзистора и анод первого диода соединены с катодом второго диода и первым выводом тормозного резистора, отрицательный полюс инвертора напряжения соединен с отрицательным полюсом накопительного конденсатора и анодом второго диода тормозной цепочки, отрицательный полюс выпрямителя напряжения соединен со вторым выводом тормозного резистора, а катушка контактора подключена к системе управления, предусмотрены следующие отличия преобразователь частоты с регулируемым выпрямителем напряжения дополнительно содержит дроссели, установленные между фазными выводами питающей сети и выводами переменного тока выпрямителя напряжения, контакт контактора выполнен перекидным, причем общий вывод, которого подключен к отрицательному полюсу выпрямителя напряжения и второму выводу тормозного резистора, вывод нормально - закрытого контакта перекидного контакта контактора подключен к эмиттеру транзистора, вывод нормально - открытого контакта перекидного контакта контактора подключен к отрицательному полюсу накопительного конденсатора.The problem is solved due to the fact that in a frequency converter with an adjustable voltage rectifier containing a control system, a contactor consisting of a contact and a coil, a three-phase full-wave voltage rectifier, a storage capacitor, a voltage inverter and a brake chain, and the positive pole of the voltage rectifier is connected to the positive poles a voltage inverter, a storage capacitor and a braking chain consisting of two diodes, a transistor and a braking resistor, where the collector of the transistor and the cathode of the first diode are connected to the positive pole of the storage capacitor, and the emitter of the transistor and the anode of the first diode are connected to the cathode of the second diode and the first terminal of the braking resistor , the negative pole of the voltage inverter is connected to the negative pole of the storage capacitor and the anode of the second diode of the braking chain, the negative pole of the voltage rectifier is connected to the second terminal of the braking resistor, and the contactor carcass is connected to the control system, the following differences are provided: the frequency converter with an adjustable voltage rectifier additionally contains chokes installed between the phase terminals of the supply network and the alternating current terminals of the voltage rectifier, the contactor contact is made changeover, and the common terminal, which is connected to the negative pole of the voltage rectifier and the second output of the braking resistor, the output of the normally closed changeover contact of the contactor is connected to the emitter of the transistor, the output of the normally open contact of the changeover contact of the contactor is connected to the negative pole of the storage capacitor.
Кроме того преобразователь частоты с регулируемым выпрямителем напряжения может содержать выпрямитель напряжения выполненный полууправляемым и содержит три диода и три тиристора, включенных по схеме трехфазного двухполупериодного моста, причем диоды соединены анодами между собой и образуют отрицательный полюс выпрямителя напряжения, а тиристоры соединены катодами между собой и образуют положительный полюс выпрямителя напряжения, а управляющие электроды тиристоров подключены к системе управления.In addition, a frequency converter with an adjustable voltage rectifier can contain a voltage rectifier made semi-controlled and contains three diodes and three thyristors connected according to the three-phase full-wave bridge circuit, and the diodes are connected by anodes to each other and form the negative pole of the voltage rectifier, and the thyristors are connected by cathodes to each other and form the positive pole of the voltage rectifier, and the control electrodes of the thyristors are connected to the control system.
Кроме того преобразователь частоты с регулируемым выпрямителем напряжения может содержать выпрямитель напряжения выполненный полууправляемым и содержит три диода и три тиристора, включенных по схеме трехфазного двухполупериодного моста, причем диоды соединены катодами между собой и образуют положительный полюс выпрямителя напряжения, а тиристоры соединены анодами между собой и образуют отрицательный полюс выпрямителя напряжения, а управляющие электроды тиристоров подключены к системе управления.In addition, a frequency converter with an adjustable voltage rectifier may contain a semi-controlled voltage rectifier and contains three diodes and three thyristors connected according to the three-phase full-wave bridge circuit, and the diodes are connected by cathodes to each other and form the positive pole of the voltage rectifier, and the thyristors are connected by anodes to each other and form the negative pole of the voltage rectifier, and the control electrodes of the thyristors are connected to the control system.
Кроме того преобразователь частоты с регулируемым выпрямителем напряжения может содержать выпрямитель напряжения выполненный управляемым и содержит шесть тиристоров, включенных по схеме трехфазного двухполупериодного моста, управляющие электроды которых подключены к системе управления.In addition, a frequency converter with an adjustable voltage rectifier may contain a controlled voltage rectifier and contains six thyristors, connected according to the three-phase full-wave bridge circuit, the control electrodes of which are connected to the control system.
Сущность изобретения поясняется чертежами.The essence of the invention is illustrated by drawings.
На Фиг. 1 - представлена схема преобразователя частоты, с регулируемой схемой выпрямителя напряжения позволяющей регулировать напряжение в звене постоянного тока на накопительном конденсаторе выше уровня напряжения определяемого уровнем напряжения неуправляемого трехфазного двухполупериодного выпрямителя; на Фиг. 2 - представлена схема преобразователя частоты с регулируемым выпрямителем напряжения собранного на катодной группе тиристоров и позволяющего регулировать напряжение в звене постоянного тока на накопительном конденсаторе от уровня напряжения, определяемого уровнем напряжения неуправляемого трехфазного однополупериодного выпрямителя напряжения до уровня напряжения выше уровня напряжения определяемого уровнем напряжения неуправляемого трехфазного двухполупериодного выпрямителя; на Фиг. 3 - представлена схема преобразователя частоты с регулируемым выпрямителем напряжения собранного на анодной группе тиристоров и позволяющего регулировать напряжение в звене постоянного тока на накопительном конденсаторе от уровня напряжения, определяемого уровнем напряжения неуправляемого трехфазного однополупериодного выпрямителя напряжения до уровня напряжения выше уровня напряжения определяемого уровнем напряжения неуправляемого трехфазного двухполупериодного выпрямителя; на Фиг. 4 - представлена схема преобразователя частоты с регулируемым выпрямителем напряжения собранного на тиристорах и позволяющего регулировать напряжение в звене постоянного тока от нуля до уровня напряжения выше уровня напряжения определяемого уровнем напряжения неуправляемого трехфазного двухполупериодного выпрямителя; на Фиг. 5 - представлена схема преобразователя частоты с регулируемым выпрямителем напряжения, в котором перекидной контакт контактора включен в положительную шину звена постоянного тока преобразователя частоты.FIG. 1 is a diagram of a frequency converter with an adjustable voltage rectifier circuit that allows you to adjust the voltage in the DC link on the storage capacitor above the voltage level determined by the voltage level of an uncontrolled three-phase full-wave rectifier; in FIG. 2 shows a diagram of a frequency converter with an adjustable voltage rectifier collected on the cathode group of thyristors and allowing to regulate the voltage in the DC link on the storage capacitor from the voltage level determined by the voltage level of the uncontrolled three-phase half-wave voltage rectifier to the voltage level higher than the voltage level determined by the voltage level of the uncontrolled three-phase half-wave rectifier rectifier; in FIG. 3 shows a diagram of a frequency converter with an adjustable voltage rectifier collected on the anode group of thyristors and allowing to regulate the voltage in the DC link on the storage capacitor from the voltage level determined by the voltage level of the uncontrolled three-phase half-wave voltage rectifier to the voltage level higher than the voltage level determined by the voltage level of the uncontrolled three-phase half-wave rectifier rectifier; in FIG. 4 shows a diagram of a frequency converter with an adjustable voltage rectifier assembled on thyristors and allowing to regulate the voltage in the DC link from zero to a voltage level higher than the voltage level determined by the voltage level of an uncontrolled three-phase full-wave rectifier; in FIG. 5 is a schematic diagram of a frequency converter with a variable voltage rectifier, in which the changeover contact of the contactor is connected to the positive bus of the DC link of the frequency converter.
Преобразователь частоты с регулируемым выпрямителем напряжения, схема которого представлена на Фиг. 1, содержит систему управления 1, контактор, состоящий из контакта 2 и катушки 3, трехфазный двухполупериодный выпрямитель напряжения 4, накопительный конденсатор 5, инвертор напряжения 6 и тормозную цепочку 7. Положительный полюс выпрямителя напряжения 4 соединен с положительными полюсами инвертора напряжения 6, накопительного конденсатора 5 и тормозной цепочки 7. Тормозная цепочка 7 состоит из двух диодов 8, 9, транзистора 10 и тормозного резистора 11. Коллектор транзистора 10 и катод первого диода 8 подключены к положительному полюсу накопительного конденсатора 5. Эмиттер транзистора 10 и анод первого диода 8 соединены с катодом второго диода 9 и первым выводом тормозного резистора 11. Отрицательный полюс инвертора напряжения 6 соединен с отрицательным полюсом накопительного конденсатора 5 и анодом второго диода 9 тормозной цепочки 7. Отрицательный полюс выпрямителя напряжения 4 соединен со вторым выводом тормозного резистора 11. Катушка 3 контактора подключена к системе управления 1. Преобразователь частоты с регулируемым выпрямителем напряжения дополнительно содержит дроссели 12-1÷12-3. Дроссели 12-1÷12-3 установлены между фазными выводами питающей сети и выводами переменного тока выпрямителя напряжения 4. Контакт 2 контактора выполнен перекидным, причем общий вывод, которого подключен к отрицательному полюсу выпрямителя напряжения 4 и второму выводу тормозного резистора 11. Вывод нормально - закрытого контакта перекидного контакта 2 контактора подключен к эмиттеру транзистора 10, вывод нормально - открытого контакта перекидного контакта 2 контактора подключен к отрицательному полюсу накопительного конденсатора 5.A frequency converter with an adjustable voltage rectifier, the circuit of which is shown in FIG. 1, contains a
Преобразователь частоты с регулируемым выпрямителем напряжения, схема которого представлена на Фиг. 2, содержит выпрямитель напряжения 4 выполненный полууправляемым. Выпрямитель напряжения 4 содержит три диода 13-1÷13-3 и три тиристора 14-1÷14-3, включенных по схеме трехфазного двухполупериодного моста. Диоды 13-1÷13-3 соединены анодами между собой и образуют отрицательный полюс выпрямителя напряжения 4. Тиристоры 14-1÷14-3 соединены катодами между собой и образуют положительный полюс выпрямителя напряжения 4. Управляющие электроды тиристоров 14-1÷14-3 подключены к системе управления 1.A frequency converter with an adjustable voltage rectifier, the circuit of which is shown in FIG. 2, contains a
Преобразователь частоты с регулируемым выпрямителем напряжения, схема которого представлена на Фиг. 3, содержит выпрямитель напряжения 4 выполненный полууправляемым. Выпрямитель напряжения 4 содержит три диода 13-1÷13-3 и три тиристора 14-1÷14-3, включенных по схеме трехфазного двухполупериодного моста. Диоды 13-1÷13-3 соединены катодами между собой и образуют положительный полюс выпрямителя напряжения 4. Тиристоры 14-1÷14-3 соединены анодами между собой и образуют отрицательный полюс выпрямителя напряжения 4. Управляющие электроды тиристоров 14-1÷14-3 подключены к системе управления 1.A frequency converter with an adjustable voltage rectifier, the circuit of which is shown in FIG. 3, contains a
Преобразователь частоты с регулируемым выпрямителем напряжения, схема которого представлена на Фиг. 4, содержит выпрямитель напряжения 4 выполненный управляемым. Выпрямитель напряжения 4 содержит шесть тиристоров 14-1÷14-6, включенных по схеме трехфазного двухполупериодного моста. Управляющие электроды тиристоров 14-1÷14-6 подключены к системе управления 1.A frequency converter with an adjustable voltage rectifier, the circuit of which is shown in FIG. 4, contains a
Работа преобразователя частоты с регулируемым выпрямителем напряжения происходит следующим образом. При подключении преобразователя частоты (Фиг. 1) к питающей сети начнется заряд накопительного конденсатора 5 по цепи фазы А, В, С, дроссели 12-1÷12-3, трехфазный двухполупериодный выпрямитель 4, положительный полюс выпрямителя напряжения 4, накопительный конденсатор 5, второй диод 9 тормозной цепи 7, нормально - закрытый контакт перекидного контакта 2, отрицательный полюс выпрямителя напряжения 4. При этом ток заряда накопительного конденсатора 5 ограничен величиной индуктивного сопротивления дросселей 12-1÷12-3. Накопительный конденсатор 5 заряжается до уровня напряжения определяемого амплитудой линейного напряжения питающей сети. После заряда накопительного конденсатора 5 преобразователь частоты с регулируемым выпрямителем напряжения готов к работе. Если уровень напряжения звена постоянного тока на накопительном конденсаторе 5 при этом удовлетворяет алгоритму работы преобразователя частоты, то начинается работа инвертора напряжения 6 и целиком всего преобразователя частоты по заданному алгоритму управления. При необходимости повышения напряжения в звене постоянного тока и на входе инвертора напряжения 6 система управления 1 выполняет управление транзистором 10 по закону широтно-импульсной модуляции (ШИМ). При этом транзистор 10 работает исключительно в ключевом режиме работы. При включении транзистора 10 происходит нарастание тока протекающего через дроссели 12-1÷12-3 при этом они накапливают энергию , а напряжение на дросселях 12-1÷12-3 определяется согласно где L - индуктивность дросселя, iL - ток протекающий через дроссель. При отключении транзистора 10 энергия, накопленная в дросселях 12-1÷12-3, передается через выпрямитель напряжения 4 и второй диод 9 тормозной цепи 7 на заряд накопительного конденсатора 5 и на питание инвертора напряжения 6 и на нагрузку, подключенную на выход преобразователя частоты. При этом напряжение на накопительном конденсаторе 5 определяется уровнем напряжения питающей сети и падением напряжения на дросселях 12-1÷12-3, , а так же коэффициентом схемы выпрямителя напряжения 4. Второй диод 9 тормозной цепи 7 выполняет роль отсекающего, исключая закорачивание конденсатора 5 при включении транзистора 10. Изменяя величину скважности (отношения времени включенного состояния транзистора к периоду модуляции) работы транзистора 10 при фиксированной частоте ШИМ можно осуществлять регулирование напряжения на дросселях 12-1÷12-3, а соответственно осуществлять регулирование напряжения между плюсовым и минусовым выводами накопительного конденсатора 5 и инвертора напряжения 6. Дроссели 12-1÷12-3 кроме функции накопителя энергии осуществляют сглаживание тока потребляемого преобразователем частоты из питающей сети. При необходимости рассеяния энергии рекуперации от нагрузки инвертора напряжения 6 система управления подаст питание на катушку 3 контактора, который переключит свой перекидной контакт 2, при этом осуществится сборка тормозной цепи 7 для осуществления поглощения рекуперируемой энергии. При этом при включении транзистора 10 будет осуществляться рассеяние рекуперируемой энергии на тормозном резисторе 11. Следует отметить, что транзистор 10 работает в ключевом режиме работы по закону управления ШИМ. Изменяя величину скважности (отношения времени включенного состояния транзистора к периоду модуляции) работы транзистора 10 при фиксированной частоте ШИМ можно осуществлять регулирование рекуперируемой энергии рассеиваемой на тормозном резисторе 11. Схема преобразователя частоты, изображенная на Фиг. 1 позволяет осуществлять регулирование напряжения на накопительном конденсаторе только выше уровня определяемого уровнем напряжения трехфазного двухполупериодного неуправляемого выпрямителя напряжения.The operation of a frequency converter with an adjustable voltage rectifier is as follows. When the frequency converter (Fig. 1) is connected to the mains, the storage capacitor 5 will start charging along the circuit of phases A, B, C, chokes 12-1 ÷ 12-3, three-phase full-
Схема преобразователя частоты с регулируемым выпрямителем напряжения, изображенная на Фиг. 2 позволяет осуществлять регулирование напряжения в звене постоянного тока от уровня напряжения, определяемого уровнем напряжения неуправляемого трехфазного однополупериодного выпрямителя напряжения до уровня напряжения выше уровня напряжения определяемого уровнем напряжения неуправляемого трехфазного двухполупериодного выпрямителя. Следовательно, появляется возможность регулирования амплитуды напряжения на выходе инвертора напряжения 6 либо амплитуды напряжения на выходе преобразователя частоты. Достоинством такой схемы является возможность ограничения тока заряда накопительного конденсатора 5 с помощью системы управления 1 которая ограничивает угол открытия тиристоров 14-1÷14-3 с использованием фазового управления. В режиме заряда накопительного конденсатора 5, а так же при необходимости снижения напряжения на накопительном конденсаторе 5 ниже уровня определяемого напряжением трехфазного двухполупериодного неуправляемого выпрямителя напряжения система управления должна подать напряжение на катушку 3 контактора. При этом перекидной контакт 2 контактора изменит свое состояние и зашунтирует цепь образованную вторым диодом 9 тормозной цепи 7. В этом случае из силовой цепи исключается второй диод 9 тормозной цепи 7 а, следовательно, второй диод 9 исключается из работы, и снижаются потери в преобразователе частоты. Система управления 1 осуществляет управление углом фазового управления тиристоров 14-1÷14-3 будет регулировать напряжение на накопительном конденсаторе 5 от уровня напряжения, определяемого уровнем напряжения трехфазного однополупериодного неуправляемого выпрямителя, а также может осуществлять отключение звена постоянного тока преобразователя частоты от питающей сети при закрытии тиристоров 14-1÷14-3. Работа схемы изображенной на Фиг. 2 в режиме повышения напряжения на накопительном конденсаторе выше уровня напряжения определяемого уровнем напряжения трехфазного двухполупериодного неуправляемого выпрямителя напряжения аналогична работе схемы изображенной на Фиг. 1 и описанного ранее. В этом режиме работы катушка 3 контактора должна быть обесточена а перекидной контакт 2 должен находится в исходном состоянии.The circuit of a frequency converter with a variable voltage rectifier shown in FIG. 2 allows you to regulate the voltage in the DC link from the voltage level determined by the voltage level of an uncontrolled three-phase half-wave voltage rectifier to a voltage level higher than the voltage level determined by the voltage level of an uncontrolled three-phase full-wave rectifier. Consequently, it becomes possible to regulate the voltage amplitude at the output of the
Отличительной особенностью схемы преобразователя частоты, с управляемым выпрямителем, изображенной на Фиг. 3 от схемы преобразователя частоты изображенной на Фиг. 2 является разное расположение тиристоров 14-1÷14-3 и диодов 13-1÷13-3. В варианте схемы изображенной на Фиг. 2 тиристоры 14-1÷14-3 включены в катодную группу. В варианте схемы изображенной на Фиг. 3 тиристоры 14-1÷14-3 включены в анодную группу при этом функциональные возможности схем абсолютно одинаковые.A distinctive feature of the frequency converter circuit with a controlled rectifier shown in FIG. 3 from the frequency converter circuit shown in FIG. 2 is a different arrangement of thyristors 14-1 ÷ 14-3 and diodes 13-1 ÷ 13-3. In a variant of the circuit shown in FIG. 2 thyristors 14-1 ÷ 14-3 are included in the cathode group. In a variant of the circuit shown in FIG. 3 thyristors 14-1 ÷ 14-3 are included in the anode group, while the functional capabilities of the circuits are absolutely the same.
На Фиг. 4 представлена схема преобразователя частоты, выпрямитель напряжения 4, которой собран управляемым на тиристорах 14-1÷14-6. При этом появляется возможность осуществлять регулирование напряжения в звене постоянного тока на накопительном конденсаторе 5 от нуля до уровня напряжения выше уровня напряжения определяемого уровнем напряжения неуправляемого трехфазного двухполупериодного выпрямителя. Работа схемы изображенной на Фиг. 4 аналогична работе схемы изображенной на Фиг. 2 (Фиг. 3) за тем лишь исключением, что в режиме снижения напряжения на накопительном конденсаторе 5 ниже уровня напряжения определяемого трехфазным двухполупериодным неуправляемым выпрямителем напряжения осуществляется с помощью шести тиристоров 14-1÷14-6. Схема преобразователя частоты, изображенная на Фиг. 4 обеспечивает больший диапазон регулирования, а так же лучшее качество напряжения звена постоянного тока при прочих равных условиях.FIG. 4 shows a diagram of a frequency converter,
Следует отметить, что перекидной контакт 2 контактора может быть установлен в положительную шину звена постоянного тока преобразователя частоты, схема такого преобразователя частоты изображена на Фиг. 5.It should be noted that the
Предлагаемый преобразователь частоты с управляемым выпрямителем напряжения позволяет осуществлять работу преобразователя частоты с напряжением на накопительном конденсаторе изменяющимся в широком диапазоне и как следствие появляется возможность изменять амплитуду напряжения преобразователя частоты в стационарных режимах его работы. Предлагаемый преобразователь частоты с управляемым выпрямителем напряжения позволяет значительно расширить функциональные возможности и улучшить эксплуатационные характеристики преобразователя частоты при незначительном усложнении конструкции. При этом преобразователь частоты получается универсальным с возможностью работы с широким диапазоном как входных, так и выходных напряжений.The proposed frequency converter with a controlled voltage rectifier allows the frequency converter to operate with the voltage across the storage capacitor varying in a wide range and, as a result, it becomes possible to change the voltage amplitude of the frequency converter in stationary modes of its operation. The proposed frequency converter with a controlled voltage rectifier can significantly expand the functionality and improve the performance of the frequency converter with a slight complication of the design. At the same time, the frequency converter turns out to be universal with the ability to work with a wide range of both input and output voltages.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019108476A RU2732283C1 (en) | 2019-03-22 | 2019-03-22 | Frequency converter with controlled voltage rectifier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019108476A RU2732283C1 (en) | 2019-03-22 | 2019-03-22 | Frequency converter with controlled voltage rectifier |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2732283C1 true RU2732283C1 (en) | 2020-09-15 |
Family
ID=72516487
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019108476A RU2732283C1 (en) | 2019-03-22 | 2019-03-22 | Frequency converter with controlled voltage rectifier |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2732283C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2517207C2 (en) * | 2012-07-23 | 2014-05-27 | Сайбер Пауэр Системз Инк. | Method for output signals control of uninterrupted power supply system |
RU2522036C2 (en) * | 2012-06-27 | 2014-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Производственное объединение "Север" | Method for control of three-phase voltage inverter with current stabilisation at transfer to overload mode |
US9496717B2 (en) * | 2008-10-28 | 2016-11-15 | Technical University Of Denmark | System and method for connecting a converter to a utility grid |
RU2697262C1 (en) * | 2018-05-29 | 2019-08-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Системы Постоянного Тока" | Control method of voltage inverter in uninterrupted power supply systems and systems of electric energy accumulation at sharply alternating load |
-
2019
- 2019-03-22 RU RU2019108476A patent/RU2732283C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9496717B2 (en) * | 2008-10-28 | 2016-11-15 | Technical University Of Denmark | System and method for connecting a converter to a utility grid |
RU2522036C2 (en) * | 2012-06-27 | 2014-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Производственное объединение "Север" | Method for control of three-phase voltage inverter with current stabilisation at transfer to overload mode |
RU2517207C2 (en) * | 2012-07-23 | 2014-05-27 | Сайбер Пауэр Системз Инк. | Method for output signals control of uninterrupted power supply system |
RU2697262C1 (en) * | 2018-05-29 | 2019-08-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Системы Постоянного Тока" | Control method of voltage inverter in uninterrupted power supply systems and systems of electric energy accumulation at sharply alternating load |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10230298B2 (en) | Resistorless precharging | |
AU2012286807B2 (en) | Dual boost converter for UPS system | |
CN107408889B (en) | Power converter | |
KR20200044107A (en) | Electric vehicle power hub and operation mode | |
US9203323B2 (en) | Very high efficiency uninterruptible power supply | |
US11472305B2 (en) | Charging circuit for a vehicle-side electrical energy store | |
JP5415387B2 (en) | Power converter | |
KR20130119338A (en) | Rectifier circuit and motor driving device using the same | |
KR102601772B1 (en) | Vehicle-side charging device | |
Alharbi et al. | Current ripple minimisation based on phase-shedding of DC-DC interleaved converters for EV charging system | |
US10608554B2 (en) | Power supply having four quadrant converter and techniques for operation | |
RU2561913C1 (en) | Control method for multizone reversible converter of single-phase direct current | |
CN210405120U (en) | Isolated bus inverter system | |
CN113615066A (en) | Full-bridge buck-boost converter unit for MMC | |
CN113474986A (en) | Buck-boost converter unit for MMC | |
RU2732283C1 (en) | Frequency converter with controlled voltage rectifier | |
RU2726156C1 (en) | Boosting voltage rectifier | |
RU2534749C1 (en) | Reversible frequency converter | |
Kumar et al. | Loss assessment of a 3.3 kW integrated charger for electric vehicles using GaN semiconductor devices | |
Lee et al. | A high-power DC-DC converter for electric vehicle battery charger | |
EP3915188A1 (en) | Motor drive topologies for traction and charging in electrified vehicles | |
Harasimczuk et al. | Battery charging system with three-level ANPC converter operating at variable bipolar DC-link | |
JP6378549B2 (en) | Charge / discharge device | |
RU2762401C1 (en) | Adjustable voltage rectifier | |
Agnihotri et al. | Multiport EV Charger with Improved Grid Power Quality |