НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Полезная модель относится к полупроводниковым преобразователям и может быть использована для безтрансформаторного непосредственного преобразования трехфазного переменного напряжения в переменное, по величине и частоте. Такие преобразователи могут быть использованы в системах генерирования переменного тока.
Известен непосредственный преобразователь частоты, образованный из совокупности трехфазных мостовых схем выпрямления на ключах, к выходам схем подключаются фазы нагрузки, а соответствующие входы объединены и образуют входы трехфазного преобразователя частоты (Чехет Э.М. и др. Непосредственные преобразователи частоты для электропривода. - Киев: Наукова думка, 1988, стр.15, рис.2г). В таком преобразователе коэффициент преобразования по напряжению может быть больше единицы (максимально - 1,65) в качестве ключей используются либо включенные встречно-параллельно запираемые тиристоры, либо транзисторы.
Однако указанный преобразователь довольно сложный, так как имеет большое число двунаправленных ключей с полным управлением (18 штук для трехфазных напряжений).
Известен также преобразователь, являющийся прототипом (Зиновьев Г.С., Левин Е.Ю., Попов В.И. Непосредственный преобразователь частоты. Патент РФ №2154353 от 08.08.2000 БН №34, 10.12.2002., фиг.1). Он содержит три группы (в общем случае m групп) входных ключей, соединенными одними концами в звезду, а вторыми объединенных между группами и образующих вход преобразователя частоты. В нем также присутствует три накопительных реактора, три накопительных конденсатора. Такой преобразователь позволяет, помимо регулирования частоты выходного напряжения, регулировать величину выходного напряжения как ниже, так и существенно выше величины входного напряжения.
Однако указанное устройство имеет дополнительные выпрямительные схемы с однонаправленными ключами, что увеличивает потери в схеме преобразователя, а это приводит к снижению К.П.Д.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание непосредственного преобразователя частоты с улучшенным К.П.Д. за счет упрощения схемы.
Это достигается тем, что в непосредственном преобразователе частоты, содержащем двунаправленные входные ключи, объединенные в группы, число n которых равно числу фаз преобразователя, двунаправленные входные ключи соединены в каждой группе одними концами и образуют m-фазную звезду, где m-число фаз входного напряжения, другие концы упомянутых ключей каждой группы соединенных с соответствующими другими концами двунаправленных входных ключей всех других групп и образуют вход преобразователя частоты, содержащем также накопительные реакторы по числу m входных фаз преобразователя и накопительные конденсаторы по числу n выходных фаз преобразователя, а так же n фазную нагрузку, соединенную в звезду или многоугольник, накопительные реакторы соединены каждый одним концом с выходом источника входного напряжения, а другим концом с соответствующим входом преобразователя, накопительные конденсаторы образуют n фазную звезду или многоугольник, концы которых соединены с n фазным выходом непосредственного преобразователя.
На фиг.1 предоставлена схема предлагаемого преобразователя, рассматриваемого на примере преобразователя трехфазного (m=3) входного напряжения в трехфазное выходное напряжение, т.е. m=n, а на рис.2 диаграммы его работы.
Предлагаемый непосредственный преобразователь частоты (фиг.1) содержит три накопительных реактора 1, включенных между входом источника входного напряжения и входом непосредственного преобразователя, имеющего девять входных двунаправленных ключей 2, объединенных в три группы соответственно трем выходным фазам преобразователя, соединенного в каждой группе одними своими зажимами ключей в звезду, а вторыми зажимами ключей соответственно объединенные в группах и образующих выход преобразователя. Кроме того непосредственный преобразователь содержит три накопительных конденсатора 3, соединенные в звезду, другие концы которого подключены к выходу непосредственного преобразователя. Три фазы нагрузки 4 подключены также к выходу преобразователя.
Непосредственный преобразователь частоты работает следующим образом. На входе ключа 1 подаются управляющие импульсы так, что бы сформировать кривую напряжения, аналогичную напряжению в непосредственном преобразователе частоты с однократной модуляцией (см. Чехет Э.М. и др. Непосредственные преобразователи частоты для электропривода. - Киев: Наукова думка, 1988, стр.22). Для регулирования величины выходного напряжения применяется широтно-импульсное регулирование. Высокочастотный такт разбивается на два интервала. На первом интервале замыкаются все ключи 2 одной звезды ключей и приходит накопление энергии в накопительных реакторах 1. На втором интервале ключи 2 размыкаются и включаются соответствующие ключи для формирования кривой выходного напряжения, как при однократной модуляции. При этом накопленная на первом интервале энергия в накопительных реакторах 1 передается в накопительные конденсаторы, заряжая их до напряжения больше напряжения питающей сети. Это видно на фиг.2.а, где представлены питающее напряжение и напряжение на нагрузке. На диаг.2.б) показан ток нагрузки, а на фиг.2.в. напряжение и ток питающей сети. Накопительные конденсаторы выполняют одновременно роль накопления энергии и фильтрации выходного напряжения на нагрузке 4, подключенной к этим конденсаторам.
Таким образом, повышается коэффициент полезного действия схемы, т.к. отпадает необходимость в дополнительных диодных выпрямительных мостах с ключами на входе, которые имеются в схеме прототипа. Следовательно, отсутствуют дополнительные потери в дополнительных элементах схемы.