преобразователь частоты для питания озонатора

Формула изобретения

Преобразователь частоты для питания озонатора, содержащий трехфазный мостовой выпрямитель на тиристорах, подключенный к входным выводам преобразователя, выходные выводы которого зашунтированы встречным диодом, однофазный мостовой инвертор на тиристорах, анодная группа которого подключена к положительному выходному выводу выпрямителя через первый дроссель фильтра, с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, трансформатор, первичная обмотка которого шунтирует коммутирующий конденсатор, а выводы вторичной обмотки подключены к выходным выводам преобразователя частоты, отличающийся тем, что катодная группа инвертора подключена к отрицательному выходному выводу выпрямителя через второй дроссель фильтра, входные выводы инвертора зашунтированы первой последовательной цепью из второго диода, второго конденсатора, третьего диода, третьего конденсатора и четвертого диода, анод второго диода подключен к катодной группе инвертора, а катод к первому выводу второго конденсатора, анод третьего диода соединен с вторым выводом второго конденсатора, а катод с первым выводом третьего конденсатора, анод четвертого диода подключен к второму выводу третьего конденсатора, а катод к анодной группе инвертора, общая точка соединения второго диода и второго конденсатора соединена с положительным выходным выводом выпрямителя через вторую последовательную цепь из третьего дросселя и первого резистора, общая точка соединения второго конденсатора и третьего диода соединена с отрицательным выходным выводом выпрямителя через третью последовательную цепь из четвертого дросселя и второго резистора, общая точка соединения третьего диода и третьего конденсатора соединена с положительным выходным выводом выпрямителя через четвертую последовательную цепь из пятого дросселя и третьего резистора, а общая точка соединения третьего конденсатора и четвертого диода соединена с отрицательным выходным выводом выпрямителя через пятую последовательную цепь из шестого дросселя и четвертого резистора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовало в качестве источника питания для высокочастотного озонатора большой мощности.

Известен преобразователь частоты, содержащий трехфазный мостовой выпрямитель на тиристорах, подключенный к входным выводам преобразователя, и однофазный мостовой инвертор на тиристорах, анодная группа которого подключена к положительному выходному выводу выпрямителя через первый дроссель фильтра, а катодная - к отрицательному выходному выводу выпрямителя через второй дроссель фильтра, с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, подключенным параллельно выходным выводам преобразователя частоты [1].

Недостатком преобразователя частоты является низкая надежность его работы в составе установки электросинтеза озона, что обусловлено высокими коммутационными перенапряжениями на тиристорах инвертора.

Известен преобразователь частоты, содержащий трехфазный мостовой выпрямитель на тиристорах, подключенный к входным выводам преобразователя, и однофазный мостовой инвертор на тиристорах, анодная группа которого подключена к положительному выходному выводу выпрямителя через дроссель фильтра, а катодная - к отрицательному выходному выводу выпрямителя, с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, подключенным параллельно выходным выводам преобразователя частоты [2].

Недостатком преобразователя частоты является низкая надежность его работы в составе установки электросинтеза озона, что обусловлено высокими коммутационными перенапряжениями на тиристорах инвертора.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь частоты для питания озонатора, содержащий трехфазный мостовой выпрямитель на тиристорах, подключенный к входным выводам преобразователя, выходные выводы которого зашунтированы встречным диодом, однофазный мостовой инвертор на тиристорах, анодная группа которого подключена к положительному выходному выводу выпрямителя через дроссель фильтра, а катодная группа - к отрицательному выходному выводу выпрямителя, с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, трансформатор, первичная обмотка которого шунтирует коммутирующий конденсатор, а выводы вторичной обмотки подключены к выходным выводам преобразователя частоты [3].

Преобразователь частоты для питания озонатора рассматривается в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является низкая надежность его работы в составе установки электросинтеза озона, что обусловлено высокими коммутационными перенапряжениями на тиристорах инвертора.

Изобретение направлено на решение задачи повышения надежности работы преобразователя частоты в составе установки электросинтеза озона большой мощности, что является целью изобретения.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователе частоты для питания озонатора, содержащем трехфазный мостовой выпрямитель на тиристорах, подключенный к входным выводам преобразователя, выходные выводы которого зашунтированы встречным диодом, однофазный мостовой инвертор ил тиристорах, анодная группа которого подключена к положительному выходному выводу выпрямителя через первый дроссель фильтра, с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, трансформатор, первичная обмотка которого шунтирует коммутирующий конденсатор, а выводы вторичной обмотки подключены к выходным выводам преобразователя частоты, катодная группа инвертора подключена к отрицательному выходному выводу выпрямителя через второй дроссель фильтра, входные выводы инвертора зашунтированы первой последовательной цепью из второго диода, второго конденсатора, третьего диода, третьего конденсатора и четвертого диода, анод второго диода подключен к катодной группе инвертора, а катод - к первому выводу второго конденсатора, анод третьего диода соединен с вторым выводом второго конденсатора, а катод - с первым выводом третьего конденсатора, анод четвертого диода подключен к второму выводу третьего конденсатора, а катод - к анодной группе инвертора, общая точка соединения второго диода и второго конденсатора соединена с положительным выходным выводом выпрямителя через вторую последовательную цепь из третьего дросселя и первого резистора, общая точка соединения второго конденсатора и третьего диода соединена с отрицательным выходным выводом выпрямителя через третью последовательную цепь из четвертого дросселя и второго резистора, общая точка соединения третьего диода и третьего конденсатора соединена с положительным выходным выводом выпрямителя через четвертую последовательную цепь из пятого дросселя и третьего резистора, а общая точка соединения третьего конденсатора и четвертого диода соединена с отрицательным выходным выводом выпрямителя через пятую последовательную цепь из шестого дросселя и четвертого резистора.

Существенным отличием, характеризующим изобретение, является ограничение на постоянном уровне коммутационных перенапряжений на тиристорах инвертора. Указанный уровень в заявляемом преобразователе частоты для питания озонатора не превышает удвоенного значения выходного напряжения выпрямителя во всех режимах работы. По сравнению с известными устройствами коммутационные перенапряжения могут быть уменьшены в 2 - 2,5 раза. Надежность работы преобразователя частоты в составе установки электросинтеза озона существенно повышается. Повышение надежности работы является полученным техническим результатом, обусловленным введением новых элементов и связей, т.е. отличительными признаками. Таким образом, отличительные признаки предлагаемого преобразователя частоты для питания озонатора являются существенными.

На чертеже приведена принципиальная схема преобразователя частоты для питания озонатора.

Преобразователь частоты для питания озонатора содержит трехфазный мостовый выпрямитель на тиристорах 1 - 6, подключенный к входным выводам преобразователя, выходные выводы которого зашунтированы встречным диодом 7, однофазный мостовой инвертор на тиристорах 8 - 11, анодная группа которого подключена к положительному выходному выводу выпрямителя через первый дроссель фильтра 12, а катодная группа - к отрицательному выходному выводу выпрямителя через второй дроссель фильтра 13, с коммутирующим конденсатором 14 в диагонали переменного тока, трансформатор 15, первичная обмотка которого шунтирует коммутирующий конденсатор, а выводы вторичной обмотки подключены к выходным выводам преобразователя частоты, входные выводы инвертора зашунтированы первой последовательной цепью из второго диода 16, анод которого подключен к катодной группе инвертора, а катод - к первому выводу второго конденсатора 17, третьего диода 18, анод которого подключен к второму выводу второго конденсатора, а катод - к первому выводу третьего конденсатора 19, и четвертого диода 20, анод которого подключен к второму выводу третьего конденсатора, а катод - к анодной группе инвертора, общая точка соединения второго диода и второго конденсатора соединена с положительным выходным выводом выпрямителя через вторую последовательную цепь из третьего дросселя 21 и первого резистора 22, общая точка соединения второго конденсатора и третьего диода соединена с отрицательным выходным выводом выпрямителя через третью последовательную цепь из четвертого дросселя 23 и второго резистора 24, общая точка соединения третьего диода и третьего конденсатора соединена с положительным выходным выводом выпрямителя через четвертую последовательную цепь из пятого дросселя 25 и третьего резистора 26, а общая точка соединения третьего конденсатора и четвертого диода соединена с отрицательным выходным выводом выпрямителя через пятую последовательную пень из шестого дросселя 27 и четвертого резистора 28.

Преобразователь частоты для питания озонатора работает следующим образом.

Входное переменное напряжение сети преобразуется в постоянное выпрямителем на тиристорах 1 - 6. Встречный диод 7 при этом выполняет функцию нулевого вентиля и служит для снижения пульсаций выходного напряжения выпрямителя при больших углах управления. Постоянное напряжение с выхода выпрямителя подается на входные выводы инвертора на тиристорах 8 - 11 через дроссели фильтра 12 и 13. Дроссели фильтра обеспечивают требуемые условия для коммутации тиристоров инвертора и сглаживание его входного тока. Импульсы управления на пары тиристоров 8, 11 и 9, 10 подаются поочередно. Коммутация тиристоров инвертора осуществляется за счет встречного разряда коммутирующего конденсатора 14 и гашения тока соответствующей пары тиристоров. Трансформатор 15 обеспечивает гальваническую развязку и согласование преобразователя частоты и озонатора по уровню напряжения. Конденсаторы 17 и 19 заряжаются до выходного напряжения выпрямителя через соответствующие дроссели 21, 23 и 25, 27. В моменты выключения очередной пары тиристоров 8, 11 и 9, 10 энергия, накопленная в электромагнитном поле соединительных шин от протекания обратного тока через тиристоры, поступает на заряд конденсаторов 17 и 19 через диоды 16, 18 и 20. Конденсаторы 17 и 19 в цепи 16-17-18-19-20 соединены последовательно. В результате уровень обратного напряжения на тиристорах 8 - 11 инвертора ограничивается на уровне, равном сумме напряжений на конденсаторах 17 и 19. Разряд конденсаторов 17 и 19 через дроссели 21, 25 и 25, 27, резисторы 22, 24 и 26, 28 обеспечивает рекуперацию энергии коммутационных перенапряжений в нагрузку преобразователя частоты.

В предлагаемом преобразователе частоты для питания озонатора уровень коммутационных перенапряжений на тиристорах инвертора может быть снижен в 2 - 2,5 раза, что существенно повышает надежность его работы в составе установки электросинтеза озона большой мощности по сравнению с прототипом. Согласно экспертным оценкам время наработки на отказ заявляемого преобразователя может быть увеличено в 1,5-2 раза. За счет рекуперации энергии коммутационных перенапряжений повышается КПД преобразователя частоты. Ограничение уровня коммутационных перенапряжений на постоянном уровне позволяет снизить требования к тиристорам инвертора по установленному классу напряжения.