SU1020944A1 - Автономный инвертор напр жени - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к преобразовательной технике, а именно к автономным инверторам напр жени , и может быть использовано, например в установках регулируемого электропривода , в частности многодвигатель ного электропривода. Известны автономные инверторы напр жени  1-3 . В известных инверторах к источни ку питани  через узел коммутации подключены по крайней мере две паси  тиристорных и диодных мостов. Узел коммутации состоит из двух коммутирующих дросселей, первичные обмотки которых шунтированы в обратном направлении обратными тиристорами и включены соответственно в положител ный и отрицательный провода питани  а к вторичным через катодный и анод или коммутирующие тиристоры подключей конденсатор, зар дного тирИстор и двух разделительгалх тиристоров, зашунтированных каждый симметричным ограничителем напр жени  и включенн в положительный И отрицательный про вода питани . К выводам посто нного тока тиристорных мостов подключен дополнительный сиг метричный ограничитель напр жени  1 3 и C2J. При использовании в инверторе такого узла коммутации возникают большие перенапр жени , что в конечном итоге приводит к повышению веитильности схемы, ее усложнению. Это  вл етс  недостатком схемы. Кро ме того, дозар д конденсатора происходит только после катодной коммутации , в результате чего начальное напр жение конденсатора перед катодной коммутацией ниже, чем напр жение перед анодной кокмутацией, ЧТО говорит о недоиспользовании ус-: т.ановленной мощности реактивных эле ментов .узла коммутации. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому  вл етс  автономный инвертор напр жени , в котором к источнику питани  поиключеHbj: в обратном направлении мост диодов обратного тока, по переменному току подключенный к трехфазной нагрузке , включенный через первичные обмотки коммут11ру ащих дросселей, в пр мом направлении мост основных ти ристоров, по переменному току подключенный к указанной нагрузке, вкл ченцую в пр мом направлении первую пару коммутируе(«лх тиристоров, соединенных последовательно, включенные чере13 диоды сброса сбросовые обмотки указанных дросселей. Параллельно входу моста основных тиристо ров подключена втора  пара коммутирующих тиристоров. Точки соединени  .тириСторов в указанных соеди|не ,ны через конденсатор Сз J. Однако недостаточно высока  несущай частота узла коммутации сни- жает частоту выхода инвертора, осо15енно в случае применени  нескольких пар КЗ моста основных тиристоров и моста диодов обратного тока и нагрузок, когда несуща  частота . узла коммутации должна быть по крайНеймере на пор док вьвие максимальной частоты нагрузок. Высокий уровень, перенапр жений узла коиЛ утации снижает надежность инвертора при высоких напр жени х источника питани , либо снижает частотшле свойства инвертора. Кроме того, наблюдаетс  неустойчивость коммутации при возмущени х со стороны источника,- что особенно существенно в случае применени  нескольких пар из моста основных тиристоров и моста диодов обратного тока. Первый недостаток объ сн ете  следующим.. Известно, что в узлах ; последовательной коммутации с индуктивным сбросом излишней энергии интервал сброса имеет существенное значение. Его увеличение значительно снижает частотные свойства инвертора . Этот интервал зависит от трех факторов: уровн  напр жени  сброса, параметров контура кс «мутации С| и LIJ , величины обратного напр жени  Цц При этом уровень на- ; ПР Жени  сброса и параметры контура коммутации величины взаимосв занные: при увеличении напр жени  сброса увеличиваютс  пр мые выбросы напр жени  на тиристорах основного моста. Что вынуждает примен ть более высококлассные тиристоры, а это .обычно тиристоры с большим временем выключени , и, следовательно, парамет1 а контура коммутаций расгут. Кроме того, парамет1 а контура коммутации завис т и от величины обратного напр жени  , так как его уменьшение снижает врем  приложени  напр жени . Однако, начина  с некоторых значеНИИ , врем  приложени  обратного напр жени  практическн Не зависит от величины обр атног6 напр жени . Дл  схемы прототипа согласно 2 имеем: Ус()--Ф5)40с) . ,t.arcic5| |;) ctor c(o)s) у 5 О где Е г напр жение источника ВсйД)- - б езразмерные.коэффициенты, которые -дл  схемы прототипа равны 1 -коэффициент нагрузки, равный отношению J|r, амплитуды тока коммутации к току нагруз}киЭ .. ЕО - коэффициент, дл  схемы прототипа зависимость представл ет собой кусок косинусоиды, смещенной по оси ординат 2 С. Угол приложени  обратного напр жени  ЁУЕ ХЯ--1 --Х При t 2 и е 3, котоЕж е соответствуют Ыс,, У(о Е и и Со и/п, 2Е, угйл Q увеличиваетс  эй j( 0,5 всего на 15%, в то врем  как Э;((0) возрастает уже на 50%, а интервал ;с6р6са также на 50%, так как Leg- im Очевидно, чт:о увеличение боле 2 либо заметно увеличивает интер вал сброса, либо; увеличивает пр мые выброса/напр жени :. Таким образом,: известна  схема :имеет огракичевные частрттле возмож иости, оеоЬённо при больших напр жени х питаний;., ,. ;-/-,,- .-,; ( Второй; недостаток pbiflCHHeTCfl тем, что,в прототип между сбросовой; обмоткой и обмоткой; участвуквде S йрбцёсее перейарада И 1ебтс  тран фолилаторна , а не автотрансформатор йа1Я св зь. При таксил виде св зи С учетом того, что в коммутирук цих дроссел х есть во а Д5Яцнь1Й:зазОр йндуктивнр сти рассе ни  икшют достаточно высокие значени . Ноэтсйлу ийтервал перехода тока е контура .nej зар да KOHTypi сброса и пр мае выбро сы нап|} жёни  имеют повБвленные значений; Дри высоких урхэвн х напр жени  источника питани  это имеет сувдёстве иое значение и конечнимчитрг 1гфйводит к снижению напр жени  ospocat, т.е. к увеличению naysli и /снижению частотных свойств Третий недостаток б1бъ сн етс  следу эдим. Как известно, фазовые раё|кт6рии колебательного перезар д узла кокмутаций тфототипа. имеют вид раёкручивакщейс  спирали, ограничен ной  влением сбросах Поэтому дл  мо)мгшьной ра.боты инвертора необходим хот  бы один ХОЛОСТОЙ перезар д -щр  пуске инвертора. Следовательно . при возмущени х со .стороны источника , т.е. коротких замшсаний на питающих лини х в цикле с противоава ийной автоматикой, коротких закф ка ни х на смежных лини х, несинхронных включени х частей, энергосисте- {«и, качени х в системе и т.д. , воз можно кратковременное снижение напр жени  на конденсаторе вплоть до нул , а при восстановлений напр :жени  питани  перезар д его при невыключенных тиристорах основного моста и резко увеличивак щейс  нагрузке . Последнее неизбежно приводи .т к аварии. Цель изобретени  - расширение частотных возможностей и повышение функциональной надежности при колебани х напр жени  источника питани . Поставленна  цель достигаетс  тем, что автономный инвертор напр т , содержащий один и более мост основных тиристоров, каждый с tioctOM диодов обратного тока и общий узел коммутации, включак дий в себ  цепь из двух последовательно св занных между собой подзар дных тиристоров; включенных между выводами дл  под- ключени  к плюсу и минусу источника питани , два коммутирующих дроссел , цепь из последовательно соединенных первой обмотки Одного дроссел , j двух коммутирующих Тиристоров и niepвой обмотки другого дроссел , причём к общей точке этих тиристоров под- ; ключена указанна  перва  обкладка койдГенсатора, две сбрОсовые цепи из последовательно соединенных диода и второй обмотки соответствующего дроссел , перва  и втора  обмотки которых соединены согласно, а один из электродов каждого диода подключен к одному из выводов дл  подключени  к источнику питани / снабжен дозар дным дросселем, включенвьа последовательно в депи между под зар дными тиристорг1МИ,с1)ёдн ;  точка его обмотки подключена к первой обкладке конденсатора, первый и :второй коммутирунйцие дроссели снабжены третьими (эбмотками, включёнными между выводами дл  подключени  к плюсу и минусу источника питани  и выводами посто нного тока моста основных тИЕ 4сторов, а одноименные концы первых обмоток соединены между собой и подключены к второй об-, кладке конденсатора и к выводу дл  подключени  К нулевой точке источника питани . На фиг. 1 приведена принципиальна  схема инвертора.на фиг. 2 г декаграммы управл ющих импульсов. Инвертор содержит- об1айй узел 1 коммутации; Мосты 2 и 3 осйовйых тиристоров, 4ocты 4 и 5 диодов обратного тока. В узле 1 коммутации треть  обмотка первого дрОСсеЛ  6 подключена коицОм к. выводу дл  подключени  к плюсу источника, началом к анодной fpytme мостов 2 и 3 осшовных тиристоров, а третьи обмотка второго дроссел  7 подключена кондом к выводу дл  псадключени  к минусу источника, началом к катодной группе мостов 2 и 3 основных тиристоров . К выводам дл  подключени  к . плюсу и минусу источника подключена дозар дна  цепь из анодного дозар дного тиристора 8,. дроссел  9 и катодного дозар дного тиристора 10, причем дозар дные Тиристоры 8 и. 10

подключены в пр мом направлении. Конденсатор 11 одной обкладкой подключен к началам первых обмоток ком мутирующих дросселей 6 и 7 и выводу дл  подключени  нул  источника, а второй обкладкой - к средней точке дроссел  9 и через коммутирующие тиристоры 12 И 13 к концам первых и началам обмоток коммутирующих дросселей б и 7. Диоды 14 и 15 сброса подключены в обратном Направлении к выводам дл  подключени  к плюсу и минусу источника и к концам вторых обмоток коммутирующих дросселей б и 7.

Автономный инвертор напр жени  работает следующим образом.

Узел коммутации служит дл  прерывани  тока источника питани , причем частота коммутации этого узла

ПО крайней мере на пор док Выше максимальной выходной частоты инвертора . Частота выходного напр жени  каждой пары из моста осйовных тиристоров и моста диодов обратного: тока регулируетс  независимо путем выбора соответствующего количества импульсов узла коммутаций за период выходного напр жени , а напр жение моментом включени  тиристоров основного моста относительно коммутирующих импульсов.

При отпирании тиристоров 8 конденсатор 11 зар жаетс  до напр жени 

.источника питани  В. При отпирании тиристора 12 происходит коммутаци  тока тиристоров анодной группы и перезар д конденсатора 11 до напр жени , задаваемого цепью сброса. Затем отпираетс  тиристор 10, конденсатор 11 дозар жаетс  до,напр жени  0,8 Е . При отпирании тиристора 13 происходит ког Емутаци  тока тиристоров катодной группы и перезар Д. ,конденсатора 11, затем включаетс  jтиристор 8 и конденсатор 11 дозар жаетс ..Далее процесс повтор етс  вновь. .

Схема инвертора построена таким образом (фиг. l, что есть возможность получить любые значени  обратного напр жени  и,АИ напр жени  сброса . Например, при

K,«JL±JVa lKK ,5

Wj..

U(0) E, a Ucs 10,.SE, при этом пр мые выбро.сы напр жени  U 1 , 5Е . Такие соотношени  соответствуют наилучшим частотным свойствам при максимальных входных напр жени х источника . При переходе тока из цепи конденсатора в цепь сброса имеетс  автотрансформаторна  св зь между первой обмоткой дроссел  и сбросовой обмоткой, состо щей из первой и второй обмотки. При таком виде св зи значительно снижаетс  коэффициент рассе ни  и индуктивность рассе ни . Это приводит к тому, что интервал перехода тока практически равен нулю, а дополнительные выбросы

.пр мого напр жени  отсутстйуют.

Применение цепи дозар да позвол е повысить устойчивость коммутации при:..возмущени х со стороны питани . Так, например, при исчезновении питани  напр жение на конденсаторе постепенно снижаетс , до нул , а затем.

.ПЕ восстановлении питани  оно в первом же периоде, возрастает до Е, т.е. на 25% больше, чем в установившемс  режиме (фиг. 2), Эти два фактора заметно повышают устойчивость коммутации..

Claims (1)

1. АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР НАПРЯЖЕНИЯ , содержащий один и более мостов основных тиристоров, каждый с мостом диодов обратного тока, и общий узел коммутации., включающий в себя цепь из последовательно связанных, между собой двух подзарядных тиристоров, включенных межды выводами для подключения к плюсу и минусу источника питания, два коммутирующих дросселя, цепь из последовательно соединенных первой обмотки _f -----:---f— |одного дросселя, двух коммутирующих тиристоров и первой обмотки другого дросселя, причем к общей точке: этих тиристоров подключена первая обкладка конденсатора, две сбросовые цепи из последовательно соединенных диода и второй обмотки соответствующего дросселя, первая и вторая обмотки которых соединены согласно, а один из электродов каждого диода подключен к одному из выводов для подключения к источнику питания, о т дичаю щи йся тем, что, с целью расширения частотных возможностей и повышения функциональной надежности при колебаниях напряжения источника питания, он снабжен дозарядным дросселем, включенным последовательно в цепи между подзарядными тиристорами, средняя точка его обмотки подключена к первой обкладке конденсатора, первый и второй дроссели снабжены третьими обмотками , включенными между выводами для подключения к плюсу и минусу источника питания и выводами постоянного тока моста основных тиристоров, а одноименные концы первых обмоток соединены между собой и подключены к второй обкладке конденсатора и к выводу для подключения к нулевой точке источника питания.

   фи» I

   1 1020944