Преобразователь частоты

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий N объединенных по выходу инверторов, регуляторы постоянного напряжения, выполненные в виде N несимметричных мостов с совмещенной анодной группой, своими выходами через фильтрующие индуктивный элемент, конденсаторы и датчики тока связанные -с силовыми входами М инверторов, причем конденсаторы одними своими обкладками подключены к одним одноименным по полярности силовым входам инверторов, а другими объединены между собой, а также IV блоков управления регуляторами , входами подключенных к выходам N узлов сравнения, одни входы которых к выходам датчиков тока подключены непосредственно, а другие через последовательно связанные между собой усилители, делитель и сумматор с N входами, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, общая точка конденсаторов через введенный дополнительный конденсатор и W выполненный в виде одного общего реактора ИНДУКТИВНЫЙ элемент подключена к выводу постоянного ,тока совмещенной анодной группы указанньсх мостов. 4i сл

: СС)ЮЗ СОВЕТСКИХ

ООЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

МСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЦ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3651357/24-07 (22) 1 1 . 10. 83 (46) 15.03.85. Вюл. N 10 (72) И.И.Артюхов и Н.П.Митяшин (53) 621.314.27(088.8) (56) 1. Заявка ФРГ Р 2418576, кл. Н 02 J 3/38, !977.

2. Авторское свидетельство СССР

В 866671, кл. Н 02 М 7/515, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР

N - 896721, кл. Н 02 М 7/515, 1980. (54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий М объединенных по выходу инверторов, регуляторы постоянного напряжения, выполненные в виде

H несимметричных мостов с совмещен- ной анодной группой, своими выходами,через фильтрующие индуктивный элемент, конденсаторы и датчики тока связанные с силовыми входами

„„SU„„1145430 А

4(5 ) Н 02 М 5/27, Н 02 И 7/515

М инверторов, причем конденсаторы одними своими обкладками подключены к одним одноимейным по полярности силовым входам инверторов, а другими объединены между собой, а также i4 блоков управления регуляторами, входами подключенных к выходам

К узлов сравнения, одни входы которых к выходам датчиков тока подключены непосредственно, а другие— через последовательно связанные между собой усилители, делитель и сумматор с и водами, о т л и ч а ю— щ н и с я тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, общая точка конденсаторов через введенный дополнительный конденсатор и выполненный в виде одного общего реактора индуктивный элемент подключена к выводу постоянного, тока совмещенной анодной группы указанных мостов.

114

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в тиристорных комплексах для централизованного электроснабжения -больших групп потребителей, в системе бесперебойного питаS ния и в других преобразовательных устройствах.

Известен преобразователь частоты, состоящий из регулятора постоянного напряжения и нескольких объединенных по выходу инверторов, каждый: из которых снабжен трансформатором тока, первичные обмотки которых включены с одинаковой полярностью

15 между соответствующими инверторами и фазой сети, а вторичные обмотки соединены последовательно также с одинаковой полярностью (1).

Однако данное устройство, отлича 20 ясь значительной массой и габаритами за счет уравнительных трансфориаторов тока, не обеспечивает достаточной эффективности деления тока между отдельными инверторами в широком ди25 апазоне нагрузок, так как настраива:ется на фиксированную величину разбаланса выходных токов инверторов.

Известен также преобразователь частоты, содержащий два объединенных по выходу инвертора, регуляторы постоянного напряжения в цепи питания каждого инвертора с установленными на их выходах LC-фильтрами, блок управления регуляторами, датчики тока в цепи питания инверторов и узел 35 сравнения сигналов (23.

Однако в этом устройстве не решена задача распределения нагрузки в случае двух инверторов одинаковой мощности, что ограничивает область 40

его применения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь частоты, содержащий объединенные по выходу:инверторы,ре- 45 гуляторы постоянного напряжения в цепи питания каждого инвертора, выпол. ненные в виде несимметричных мостов с объединенной анодной группой с установленными на их выходах Г-образны-50 ми ЦС-фильтрами, блоки управления регуляторами, датчики тока в цепи пита.ния инверторов, узлы сравнения сигналов, а также сумматор и делитель, соединенные последовательно, и уси- 55 лители,, входы которых соединены с выходом делителя, причем выход каждого из датчиков тока подключен к од5430 2 ному из, входов сумматора, а выходы усилителей подключены к одним из входов узлов сравнения, другие входы которых соединены с выходами соответствующих датчиков тока, при этом выходы узлов сравнения подключены к входам соответствующих блоков управления регуляторами.

В этом устройстве обеспечивается заданная загрузка произвольного количества объединенных по выходу. инверторов во всем диапазоне изменения параметров нагрузки. В результате этого может быть достигнута предельная мощность преобразовательного агрегата. Структура выпрямительной части преобразователя реализуется минимальным количеством управляемых вентилей f33.

Однако это устройство характеризуется значительными массой и габаритами за счет LC-фильтров, количество которых равно количеству объединенных по выходу инверторов.

Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе частоты, содержащем М объединенных по выходу инверторов, регуляторы постоянного напряжения, выполненные в виде М несимметричных мостов с совмещенной анодной группой, своими выходами через фильтрующие индуктивный элемент, конденсаторы и датчики тока связанные с силовыми входами Й инверторов, причем конденсаторы одними своими обкладками подключены к одним одноименным по полярности силовым входам инверторов, а другим — объединены между собой, а также М блоков управления регуляторами, входами подключенных к выходам М узлов сравнения, одни входы которых к выходам датчиков тока подключены непосред,"твенно, а другие — через последо,вательно связанные между собой усипители, делитель и сумматор с N входами, общая точка конденсаторов через введенный дополнительный конденсатор и выполненный в виде одного общего реактора индуктивный элемент подключена к выводу постоянного тока совмещенной анодной группы указанных мосTQB.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Преобразователь частоты содержит

Й объединенных по выходу инверторов, 1145430

1, регуляторы 2 постоянного напряже-, ния, выполненные в виде несимметричных мостов с совмещенной анодной группой, фильтрующие конденсаторы

3, одни выводы которых соединены 5 между собой, другие подключены к входам инверторов 1, а также блоки

4 управления, датчики 5 тока, узлы

6 сравнения, сумматор 7 и делитель

8, соединенные последовательно, и усилители 9, входы которых соединены с выходом делителя 8, причем выход каждого из датчиков 5 тока подключен к одному из входов сумматора 7, а выходы усилителей 9 под- 15 ключены к одним из входов узлов 6 сравнения, другие входы которых соединены с выходами соответствующих датчиков 5 тока, при этом выходы узлов 6 сравнения подключены к вхо- 20 дам соответствующих блоков 4 управления ° Схема преобразователя содержит также сглаживающий реактор 10, один вывод обмотки которого подключен к анодной группе регуляторов 2, 25 и конденсатор ff, один вывод которого связан с общей точкой соединения . фильтрующих конденсаторэв 3, при этом другие выводы обмотки реактора 10 и конденсатора 11 подключены 3О к точке соединения одних входов инверторов 1, а другие входы которых соединены с выходами регулятора 2.

Предлагаемый преобразователь частоты работает следующим образом.

В качестве управляющих воздейст Внй при регулировании токов

:потребляемых инверторами 1,используются напряжения питания инверторов

0><, подаваемые с выходов 1.С-фильтра.„

Этот фильтр включает в себя общие для всех инверторов реактор 10 и конденсатор 11, а также конденсаторы

3, количество которых равно М .

В силу малости сопротивления входной цепи инверторов не большого изменения напряжения 0„„ достаточно для значительного перераспределения токов I <. Поэтому можно считать, что мощность Р 1„ потребляемая k-ым инвертором, пропорциональна его входному току .1у,.

Управляющие сигналы регуляторами

2 постоянного напряжения формируются следующим образом. 55

Сигналы, пропорциональные токам с датчиков 5 поступают на сумматор 7 и далее на делитель 8 с коэффициентом передачи 1/N ..С выхода делителя 8 снимается сигнал, пропорциональный среднеарифме ическому значению входных токов инверторов 1.

Этот сигнал поступает на входы усилителей 9, количество которых равно и . Коэффициент передачи т k -го усилителя 9 пропорционален номинапьной мощности соответствующего инвертора. При этом коэффициент 1 под% бирают так, чтобы выполнялось условие

Выходные сигналы усилителей 9 служат вычисляемыми уставками системы автоматического распределения токов, Сравнение этих сигналов с выходными сигналами датчиков 5 тока осуществляется узлами 6 сравнения, выходные сиг-. налы которых служат управляющими воздействиями системы регулирования.

Блоки 4 управления вырабатывают сигналы управления тиристорами регуляторов 2. Сигналы рассогласования подаваемые с выходов узлов 6 сравнения, в блоках 4 складываются с сигналом рассогласования основного контура регулирования по выходному напряжению. В результате этого угол управления oak k-ro регулятора является суммой двух составляющих

1с о 1с где с о — оставляющая, определяемая отклонением выходного напряжения преобразователя от заданного значения;.

4о 1,- составляющая, определяемая отклонением тока 1,п, от

К о величины I „= у

dk " =1

Для того, чтобы показать эффективность предлагаемого решения, оценивают энергию, запасаемую в конденсаторах фильтров в прототипе и в предлагаемом варианте.

Вводят параметр Ь, представляющий собой отношение напряжения U на общем конденсаторе 11 с емкостью С, 4с- напряжению U на добавочном конденсаторе 3, имеющем емкость С, т.е.

1 Э

Ь = U, / 0„. При этом под напряжением понимается максимальное по модулю значение напряжения на конденсаторе

3. Эта величина тем меньше, чем бо6

1 конденсаторов фильтра в прототипе определяется из выражения

2 в1n 5(Ь-11

w . =н — =на

5 1 в1е 2 0 7 (5 1) где iilo - Со Оа/2

Находят максимальную энергию

W> „„, запасаемую в батарее фильтра предлагаемого устройства

С„0

l4(= 5t +H

2 шах о или после соответствующих преобразований

1145430

2 tnar о 2

Вычитая% из Ф,, находят ве2еах ви личину гарантированного выигрыша в рр;энергии с = c,с,/(с,+с„) Обозначают через 3 отношение

С,/С т.е. С„ 9С . Величина 5 выбирается таким образом, чтобы величина С не была заметно меньше С . Так как 30 дФ(2,74 "о.

s co

С =

5+ 1 тО достатОчнО взять 5 = 10 35

С учетом приведенных соотношений искомое минимальное значение энеРгии лее чувствительны схемы инверторов к управлению входными токами

E d1, с помощью напряжений питания udf, . .Можно считать, что величина Ъ не меньше- 10-20, т.е. добавочное напряжение не превышает 5-10 от полного напряжения питания.

Минимальная энергия W, за1п ( писанная в фильтрующих конденсаторах прототипа, определяется минимальным значением напряжения на этих конденсаторах, которое можно считать равным

Ц . =Ц - 0 = U (Ь- i)(4

tniр о о

Оценивают величину емкости С го фильтрующего конденсатора в схеме прототипа. Для того, чтобы фильтры в известной схеме давали такое же сглаживание, как и в предлагаемом устройстве, емкости С, С, и С„ должны удовлетворять соотношению

«„М5(Ь -ЯЬ-& ) hei 2 ar Ф 2 (5+1) Полагают для примера, что 5 = 5, 5 10, S = 15,:òîãäà иэ последнего выражения получают

Кроме того, положительный эффект изобретения обусловлен еще и тем, что в нем применен один сглаживающий реактор, масса, габариты и стоимость

1 оторого ориентировочно в Ю раз еньше, чем соответствующие суммарные величины Й сглаживающих реакторов устройства f3). II45430

Составитель Г.Иыцык

Редактор Н.Киштулинец Техред Ж.Кастелевич

Корр..ктор И.Самборская

Подписио»

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ II84/40 Тираж 646

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5