ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СО ЗВЕНОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СО ЗВЕНОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА


RU (11) 2020710 (13) C1

(51) 5 H02M5/45 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5031328/07 
(22) Дата подачи заявки: 1992.01.23 
(45) Опубликовано: 1994.09.30 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Авторское свидетельство СССР N 726638, кл. H 02M 5/27, 1980. 2. Авторское свидетельство СССР N 754610, кл. H 02M 5/42, 1980. 
(71) Заявитель(и): Научно-исследовательский центр промышленной электроники и электротехнологии 
(72) Автор(ы): Силкин Е.М.; Балабина С.А.; Пригожин В.И.; Самойлов В.С.; Силкина В.Н. 
(73) Патентообладатель(и): Силкин Евгений Михайлович; Балабина Светлана Александровна; Пригожин Виктор Иванович; Самойлов Василий Серафимович; Силкина Валентина Николаевна 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СО ЗВЕНОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА 

Использование: в качестве источника питания для установок электросинтеза озона. Сущность изобретения: устройство содержит выпрямитель 1 и инвертор 2 с нагрузочным контуром. Система импульсно-фазового управления 7 выпрямителем соединена с управляющим блоком 18, подключенным через триггер 20 и пороговому элементу 21, соединенному с источником 9 задающих напряжений. Задающий генератор 14 через распределитель 15 импульсов соединен с первым блоком 16 выходных каскадов. К регулятору 8 подключены источник 9, фильтр 5, элемент 21, блок 18 и фильтр 17. В преобразователе снижено влияние помех в канале обратной связи. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания для установок электросинтеза озона.

Известен преобразователь частоты со звеном постоянного тока, содержащий трехфазный мостовой управляемый выпрямитель и однофазный мостовой инвертор с нагрузочным контуром в диагонали переменного тока, содержащим коммутирующий конденсатор, а также датчик выходного тока, систему импульсно-фазового управления выпрямителем, ограничитель по амплитуде сигнала датчика выходного тока, источник задающих напряжений [1].

Недостатком преобразователя частоты со звеном постоянного тока является невозможность его применения для питания нагрузки с емкостной реакцией, например разрядной трубки установки электросинтеза озона.

Известен преобразователь частоты со звеном постоянного тока [2], содержащий трехфазный мостовой управляемый выпрямитель и однофазный мостовой инвертор с нагрузочным контуром в диагонали переменного тока, содержащим коммутирующий конденсатор, а также датчик выпрямленного тока с фильтром, датчик переменного напряжения, датчик выпрямленного напряжения, систему импульсно-фазового управления выпрямителем, систему импульсно-фазового управления инвертором, первый и второй интегральные регуляторы, пропорционально-интегральный регулятор, источник задающих напряжений, выход датчика переменного напряжения соединен с первым входом первого интегрального регулятора, содержащего узел ограничения выходного сигнала, второй вход которого подключен к выходу источника задающих напряжений, а выход - к первому входу пропорционально-интегрального регулятора, к второму входу которого присоединен фильтр датчика выпрямленного тока, выход датчика выпрямленного напряжения соединен с первым входом второго интегрального регулятора, второй вход которого соединен с вторым выходом источника задающих напряжений, выход пропорционально-интегрального регулятора подключен к входу системы импульсно-фазового управления выпрямителем, а выход второго интегрального регулятора - к входу системы импульсно-фазового управления инвертором.

Недостатком прототипа является невозможность его применения для питания нагрузки с емкостной реакцией, например разрядной трубки установки электросинтеза озона. Прототип предназначен для питания нагрузок с резонансными свойствами, в частности установок индукционного нагрева.

Цель изобретения - расширение области применения.

Это достигается тем, что в преобразователе частоты со звеном постоянного тока, содержащем трехфазный мостовой управляемый выпрямитель и однофазный мостовой инвертор с нагрузочным контуром в диагонали переменного тока, содержащим коммутирующий конденсатор, а также датчик выпрямленного тока с фильтром, датчик переменного напряжения, систему импульсно-фазового управления выпрямителем, регулятор и источник задающих напряжений, входные выводы выпрямителя подключены к входным выводам преобразователя через первый трансформатор, выходные выводы выпрямителя зашунтированы диодом, коммутирующий конденсатор подключен к выходным выводам преобразователя через второй трансформатор. Преобразователь снабжен последовательной цепью из задающего генератора, распределителя импульсов и первого блока выходных каскадов, выходные выводы которого соединены с управляющими электродами тиристоров инвертора, вторым фильтром, вход которого подключен к выходу датчика переменного напряжения, а выход - к первому входу регулятора, управляющим блоком, первый вход которого соединен с выходом регулятора, а выход - с входом системы импульсно-фазового управления выпрямителем, вторым блоком выходных каскадов, вход которого подключен к выходу системы импульсно-фазового управления, а выходные выводы соединены с управляющими электродами тиристоров выпрямителя, триггером, пороговым элементом, первый вход которого соединен с выходом фильтра и вторым входом регулятора, а выход - с входом триггера, выход которого соединен с вторым входом управляющего блока, второй вход порогового элемента соединен с первым выходом источника задающих напряжений, второй выход источника задающих напряжений соединен - с третьим входом регулятора, а третий выход - с четвертым входом регулятора.

Докажем существенность отличительных признаков заявляемого преобразователя частоты со звеном постоянного тока. Существенным отличием преобразователя частоты является обеспечение возможности работы на нагрузку с емкостной реакцией, в частности, на разрядную трубку установки электросинтеза озона. Нагрузка при этом может не обладать резонансными свойствами. Обеспечивается согласование емкостной нагрузки с преобразователем частоты.

На чертеже приведена схема преобразователя частоты со звеном постоянного тока.

Преобразователь частоты содержит трехфазный мостовой управляемый выпрямитель 1 и однофазный мостовой инвертор 2 с нагрузочным контуром в диагонали переменного тока, содержащим коммутирующий конденсатор 3, датчик 4 выпрямленного тока с фильтром 5, датчик 6 переменного напряжения, систему импульсно-фазового управления выпрямителем 7, регулятор 8 и источник 9 задающих напряжений.

Входные выводы выпрямителя подключены к входным выводам преобразователя через первый трансформатор 10, выходные выводы выпрямителя зашунтированы диодом 11. Коммутирующий конденсатор подключен к выходным выводам преобразователя 12 через второй трансформатор 13. Преобразователь также содержит последовательную цепь из задающего генератора 14, распределителя 15 импульсов и первого блока 16 выходных каскадов, выходные выводы которого соединены с управляющими электродами тиристоров инвертора, второй фильтр 17, вход которого подключен к выходу датчика переменного напряжения, а выход - к первому входу регулятора, управляющий блок 18, первый вход которого соединен с выходом регулятора, а выход - с входом системы импульсно-фазового управления выпрямителем, второй блок выходных каскадов 19, вход которого подключен к выходу системы импульсно-фазового управления, а выходные выводы соединены с управляющими электродами тиристоров выпрямителя, триггер 20, пороговый элемент 21, первый вход которого соединен с выходом фильтра и вторым входом регулятора, а выход - с входом триггера, выход которого соединен с вторым входом управляющего блока. Второй вход порогового элемента соединен с первым выходом источника задающих напряжений, второй выход которого соединен с третьим входом регулятора. Третий выход источника задающих напряжений соединен с четвертым входом регулятора.

Преобразователь частоты со звеном постоянного тока работает следующим образом. Блок выходных каскадов 19 подает импульсы управления на тиристоры выпрямителя 1, а блок выходных каскадов 16 - на тиристоры инвертора 2. Тиристоры диагоналей моста инвертора 2 включаются поочередно. Формирование импульсов управления тиристорами инвертора 2 осуществляется задающим генератором 14, а распределение их по каналам управления - распределителем импульсов 15. При работе тиристоров одной из диагоналей моста инвертора 2 через нагрузочный контур протекает ток положительного направления, при работе тиристоров противоположной диагонали - ток отрицательного направления. Коммутация тиристоров инвертора 2 осуществляется за счет энергии электрического поля коммутирующего конденсатора 3. К нагрузке 12 прикладывается напряжение вторичной обмотки трансформатора 13.

Формирование импульсов управления тиристорами моста выпрямителя 1 осуществляется системой импульсно-фазового управления 7. Регулирование выходного напряжения выпрямителя 1 производится фазовым способом. Выпрямитель выпрямляет напряжения вторичных обмоток первого трансформатора 10.

Выходное напряжение преобразователя измеряется датчиком 6 переменного напряжения. Сигнал, пропорциональный выходному напряжению, с выхода датчика 6 поступает на вход фильтра 17. Отфильтрованный сигнал с выхода фильтра 17 подается на первый вход регулятора 8, на третий вход которого поступает напряжение уставки с второго выхода источника 9 задающих напряжений. Сигнал рассогласования с выхода регулятора 8 подается на первый вход управляющего блока 18. Последний формирует сигнал, пропорциональный сигналу рассогласования, который воздействует на систему импульсно-фазового управления 7. Управляющий блок 18 ограничивает сигнал по максимальной и минимальной величине, обеспечивая максимальный и минимальный угол управления тиристорами выпрямителя. Если по какой-либо причине напряжение на выходе преобразователя стремится вырасти, то возрастает сигнал на выходе регулятора 8 и увеличивается по сигналу управляющего блока 18 угол управления выпрямителем. В результате уменьшается выходное напряжение выпрямителя и напряжение на выходе преобразователя частоты стабилизируется. При уменьшении напряжения на выходе преобразователя частоты система срабатывает в обратном порядке.

Сигнал, пропорциональный выпрямленному току, формируется датчиком 4 тока. Сигнал датчика 4 с выхода фильтра 5 подается на второй вход регулятора 8 и первый вход порогового элемента 21. Указанный сигнал сравнивается в регуляторе 8 с сигналом уставки с третьего выхода источника 9 задающих напряжений, который подается на четвертый вход регулятора 8. Увеличение выпрямленного тока приводит к росту сигнала на выходе фильтра 5, возрастанию сопротивления транзистора, шунтирующего выход регулятора 8, росту сигнала на выходе регулятора и увеличению угла управления выпрямителем. Преобразователь переходит в режим стабилизации тока.

При дальнейшем возрастании сигнала на выходе фильтра 5 (перегрузка) срабатывает пороговый элемент 21.

Триггер 20 переводит управляющий блок 18 в режим максимального угла управления выпрямителем 1 и напряжение на выходе преобразователя частоты резко снижается. Уставка срабатывания порогового элемента 21 задается источником задающих напряжений 9 (выход 1 источника задающих напряжений 9 - вход 2 порогового элемента 21).

Диод 11 выполняет роль демпферного диода при больших углах управления выпрямителем. Трансформатор 10 служит для согласования преобразователя частоты с питающей сетью (при емкостной нагрузке раскачка напряжений на элементах преобразователя выше, чем при активно-индуктивной). Трансформатор 13 предназначен для согласования преобразователя с нагрузкой 12 (установка электросинтеза озона представляет собой высоковольтную нагрузку). Дроссель в инверторе 2 обеспечивает сглаживание входного тока (инвертор в преобразователе представляет собой инвертор тока).

Регулятор 8 и управляющий блок 18 выполнены на основе операционных усилителей. Реализация системы импульсно-фазового управления 7, датчиков 4 выпрямленного тока и переменного напряжения 6 соответствует реализациям их в прототипе. Пороговый элемент 21 выполнен на основе транзисторной схемы.

По сравнению с прототипом расширена область применения преобразователя частоты со звеном постоянного тока. Преобразователь может быть использован для питания емкостной нагрузки (разрядная трубка установки электросинтеза озона). При этом обеспечивается согласование преобразователя частоты с питающей сетью и нагрузкой, независимое возбуждение инвертора, позволяющее обеспечить работу на нерезонансную нагрузочную цепь. Снижено влияние помех в канале обратной связи, вызываемых импульсными изменениями токов и напряжений в частях нагрузочного контура при возникновении и погасании разряда. Обеспечиваются необходимые режимы работы: стабилизация выходного напряжения, ограничение выпрямленного тока, перевод в режим максимального угла управления выпрямителем при перегрузках. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СО ЗВЕНОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий трехфазный мостовой управляемый выпрямитель и однофазный мостовой инвертор с нагрузочным контуром в диагонали переменного тока, включающим в себя коммутирующий конденсатор, а также датчик выпрямленного тока с фильтром, датчик переменного напряжения, систему импульсно-фазового управления выпрямителем, регулятор и источник задающих напряжений, отличающийся тем, что входные выводы выпрямителя подключены к входным выводам преобразователя через первый трансформатор, выходные выводы выпрямителя зашунтированы диодом, коммутирующий конденсатор подключен к выходным выводам преобразователя через второй трансформатор, преобразователь снабжен последовательной цепью из задающего генератора, распределителя импульсов и первого блока выходных каскадов, выходные выводы которого соединены с управляющими электродами тиристоров инвертора, вторым фильтром, вход которого подключен к выходу датчика переменного напряжения, а выход к первому входу регулятора, управляющим блоком, первый вход которого соединен с выходом регулятора, а выход с входом системы импульсно-фазового управления выпрямителем, вторым блоком выходных каскадов, вход которого подключен к выходу системы импульсно-фазового управления, а выходные выводы соединены с управляющими электродами тиристоров выпрямителя, триггером, пороговым элементом, первый вход которого соединен с выходом фильтра и вторым входом регулятора, а выход с входом триггера, выход которого соединен с вторым входом управляющего блока, второй вход порогового элемента соединен с первым выходом источника задающих напряжений, второй выход источника задающих напряжений соединен с третьим входом регулятора, а третий выход с четвертым входом регулятора.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru