Частотно-регулируемый преобразователь

Полезная модель относится к высоковольтному электрооборудованию и может быть использовано при создании частотно-регулируемых преобразователей для управления высоковольтными трехфазными электродвигателями. Частотно-регулируемый преобразователь содержит силовой трансформатор с первичной и вторичной обмотками, группу из 2Р трехфазных выпрямительно-инверторных преобразователей частоты, выходные клеммы которых - соединены с соответствующими входными полюсами из 2Р полюсов приводного электродвигателя и группа из 2Р трехфазных режекторных фильтров, каждый из которых включен между вторичной обмоткой силового трансформатора и входом соответствующего трехфазного выпрямительно-инверторного преобразователя частоты. В устройстве достигается увеличение надежности. 2 з.п.ф., 3 ил.

Полезная модель относится к высоковольтному электрооборудованию и может быть использовано при создании частотно-регулируемых преобразователей для управления высоковольтными трехфазными электродвигателями.

Известно устройство, содержащее входной трансформатор, служащий для преобразования высокого входного напряжения в пониженное выходное, к выходным обмоткам которого подключены трехфазные выпрямители, выходы которых подключены к однофазным мостовым инверторам для преобразования в напряжение переменной частоты, которое подается на высоковольтный трехфазный двигатель [Энергосбережение и высоковольтные преобразователи частоты // Новости приводной техники, 2002. - 9. - с.2-3].

Недостатком этого частотно-регулируемого электропривода является большое количество однофазных преобразователей частоты, что существенно снижает надежность его работы.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является частотно-регулируемый преобразователь, входящий в состав электропривода, содержащий силовой трансформатор, по крайней мере, с четырьмя трехфазными вторичными обмотками и группу из 2Р выпрямительно-инверторных преобразователей частоты, вход каждого из которых подключен к соответствующим вторичным обмоткам силового трансформатора с коэффициентом трансформации, равным 2Р, а выход - к соответствующему полюсу приводного электродвигателя с 2Р числом полюсов [RU 2282299, С2, H02D 1/52, 20.08.2006].

При использовании высокочастотных частотно-регулируемых преобразователей основной вид помех создается выпрямительно-инверторными преобразователями частоты. Такие помехи приводят к искажению формы кривой потребляемого тока, а следовательно и формы сетевого напряжения. Существенный вклад в эти помехи вносят фильтрующие конденсаторы большой емкости на входе сетевых выпрямителей. Образующиеся при этом гармоники относятся к категории низкочастотных электромагнитных помех (по международной классификации до 9 кГц). Для снижения уровня этих помех используется описанная выше конструкция с большим числом вторичных обмоток силового трансформатора с коэффициентами трансформации, равными 2Р. При большом числе вторичных обмоток происходит частичная взаимная компенсация помех, однако при этом наблюдается существенный недостаток, присущий известным техническим решениям, обусловленным большим количеством вторичных обмоток силового трансформатора, что существенно снижает надежность его работы.

Требуемый технический результат заключается в повышении надежности устройства за счет уменьшения числа вторичных обмоток силового трансформатора.

Требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, содержащее силовой трансформатор с первичной и вторичной обмотками, а также группу из 2Р трехфазных выпрямительно-инверторных преобразователей частоты, выходные клеммы которых - соединены с соответствующими входными полюсами из 2Р полюсов приводного электродвигателя, введена группа из 2Р трехфазных режекторных фильтров, каждый из которых включен между вторичной обмоткой силового трансформатора и входом соответствующего трехфазного выпрямительно-инверторного преобразователя частоты.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, вторичная обмотка силового трансформатора выполнена из двух параллельных секций, одна из которых соединена звездой, а другая - треугольником, причем, к каждой из секций вторичной обмотки силового трансформатора подключена соответствующая половина из группы 2Р трехфазных режекторных фильтров.

На фиг.1 представлена функциональная схема частотно-регулируемого преобразователя с односекционной вторичной обмоткой силового трансформатора, на фиг.2-е двухсекционной, а на фиг.3 - пример выполнения трехфазного режекторного фильтра.

Частотно-регулируемый преобразователь с односекционной вторичной обмоткой силового трансформатора (фиг.1) содержит силовой трансформатор 1 с первичной 2 и вторичной 3 обмотками, а также группу из 2Р трехфазных выпрямительно-инверторных преобразователей частоты 4-14-2Р, выходные клеммы которых - соединены с соответствующими входными полюсами из 2Р полюсов приводного электродвигателя (на чертеже не поазан).

Кроме того, частотно-регулируемый преобразователь с односекционной вторичной обмоткой силового трансформатора содержит группу из 2Р трехфазных режекторных фильтров 5-15-2Р, каждый из которых включен между вторичной обмоткой силового трансформатора 3 и входом соответствующего трехфазного выпрямительно-инверторного преобразователя частоты 4-14-2Р.

Возможен вариант, когда вторичная обмотка 3 силового трансформатора выполнена из двух параллельных секций 3-1 и 3-2, одна из которых соединена звездой, а другая - треугольником, причем, к каждой из секций 3-1 и 3-2 вторичной обмотки 3 силового трансформатора 1 подключена соответствующая половина из группы 2Р трехфазных режекторных фильтров 5-15-2Р.

Каждый из режекторных фильтров (фиг.3) может содержать входные помехоподавляющие конденсаторы С ₁, С₂ и С₃, первые клеммы которых соединены с соответствующей фазой, а вторые клеммы - объединены, Кроме того, каждый из режекторных фильтров содержит трехфазный дроссель, каждая катушка которого L₁, L₂ и L₃ включена последовательно в соответствующую фазу, а также четыре цепочки, каждая из которых содержит резистор, включенный параллельно конденсатору. Причем, три цепочки R ₁C₄, R₂C₅ и R₃ С₆ подключены своими первыми клеммами к соответствующей фазе на выходе трехфазного дросселя, а вторыми клеммами - к первым клеммам четвертой цепочки R₄C₇, вторые клеммы которой подключены к шине заземления.

Работает частотно-регулируемый преобразователь следующим образом.

При подаче питающего напряжения на первичную обмотку 2 силового трансформатора 1 пониженное напряжение в 2Р раза подается со вторичной обмотки 3 силового трансформатора 1 через соответствующие трехфазные режекторные фильтры 5-15-2Р на трехфазные выпрямительно-инверторные преобразователи частоты 4-14-2Р. Управляющие сигналы на трехфазные выпрямительно-инверторные преобразователи частоты 4-14-2Р подаются одновременно в соответствии с выбранным законом управления приводным электродвигателем. Во всех фазах инверторов формируются одинаковые по величине и фазе токи и приводной электродвигатель работает так же, как и при питании этих обмоток в высоковольтном варианте таким же током по величине и фазе. Используемые трехфазные режекторные фильтры 5-15-2Р настроены на полосы частот, в которых проявляются искажения управляющего сигнала.

Основное требование к трехфазным режекторным фильтрам - это режектировать низкочастотные помехи, относящиеся к классу кондуктивных помех, разделяющихся на симметричные (дифференциальные) и несимметричные (синфазные). Симметричные помехи приложены между фазным (линейным) и нейтральным проводами, то есть помеха распространяется по цепям протекания питающего напряжения. Несимметричная помеха действует между проводниками и корпусом или шиной заземления через паразитный импеданс (паразитные емкости).

Для режекции симметричных помехи используются помехоподавляющие конденсаторы С₁, С₂ и С₃, которые шунтируют провода линии между собой при заданной режекторной полосе частот. Для снижения требований к величине емкости конденсаторов используют трехфзный дроссель, каждая связанная общим сердечником катушка L₁, L ₂ и L₃ которого включена последовательно в соответствующую фазу, что увеличивает сопротивление по последовательной схеме и образуется Т-образный (или П-образные) фильтр нижних частот. Фильтр выполняет процедуру вычитания дифференцированного сигнала из исходного, что приводит к сглаживанию пиков и исключению выбросов напряжения, обусловленных симметричной помехой. В фильтре применяют связанные общим сердечником катушки, что также приводит к подавлению симметричной помехи.

Для подавления несимметричной помехи устанавливаются конденсаторы между проводниками и землей и для контроля разряда которых устанавливаются соответствующие резисторы. Такой принцип подавления реализуется цепочками R ₁C₄, R₂С₅, R₃ С₆ R₄C₇.

Дополнительное подавление помех происходит при выполнении вторичной обмотки 3 двухсекционной из двух параллельных секций 3-1 и 3-2, одна из которых соединена звездой, а другая - треугольником.

Таким образом, в предложенном техническом решении при сохранении всех качественных показателей преобразования управляющего сигнала и выполнении его в виде низковольтного широкорегулируемого преобразователя, увеличивается надежность его работы, поскольку существенно уменьшается число вторичных обмоток силового трансформатора.

Частотно-регулируемый преобразователь, содержащий силовой трансформатор с первичной и вторичной обмотками, с коэффициентом трансформации 2Р, а также группу из 2Р трехфазных выпрямительно-инверторных преобразователей частоты, выходные клеммы которых соединены с соответствующими входными полюсами из 2Р полюсов приводного электродвигателя, отличающийся тем, что введена группа из 2Р трехфазных режекторных фильтров, каждый из которых включен между вторичной обмоткой силового трансформатора и входом соответствующего трехфазного выпрямительно-инверторного преобразователя частоты.