SU1265953A1

SU1265953A1 - Thyristor inverter

Info

Publication number: SU1265953A1
Application number: SU843826521A
Authority: SU
Inventors: Исай Израйлевич Кантер; Иван Иванович Артюхов; Владимир Арсентьевич Серветник
Original assignee: Саратовский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт
Priority date: 1984-12-17
Filing date: 1984-12-17
Publication date: 1986-10-23

Abstract

Изобретение относитс к преобразовательной технике и может быть использовано при организации системы централизованного электроснабжени на повышенных частотах. Цель изобретени - упрощение инвертора. Инвертор содержит мост 1 основных тиристоров и мост 4 регулирующих тиристоров (МРТ). Параллельно МРТ 4 включен компенсирующий дроссель 5 и последовательно соединенные дополнительный тиристор 6 и индуктивный элемент (ИЭ) 7. В цепь тиристора 6 введен датчик тока (ДТ) 15. Выход ДТ . 15 соединен с входом схемы измерени длительности импульсов (СИДИ) 13. Длительность импульсов тока, протекающего через тиристор 6, ИЭ 7 и ДТ 15, соответствует удвоенной величине угла запирани , т.е. содержит в себе информацию о коммутационной устойчивости инвертора . Обработка этой информации осуще (Л ствл етс СИДИ 13 и передаетс в схему сравнени (СС) 12. СС 12 соединена с входом фазосдвигакщего узла 11, соединенного выходом с блоком управлени 10 МРТ 4. 2 ил. 1чЭ О5 СП СО ел ООThe invention relates to converter equipment and can be used in organizing a centralized power supply system at higher frequencies. The purpose of the invention is to simplify the inverter. The inverter contains the bridge 1 of the main thyristors and the bridge 4 regulating thyristors (MRI). Parallel to MRT 4, a compensating choke 5 and an additional thyristor 6 and an inductive element (IE) 7 are connected in series. A current sensor (DT) 15 is inserted into the thyristor 6 circuit. DT output. 15 is connected to the input of the pulse duration measurement circuit (CIDI) 13. The duration of the current pulses flowing through the thyristor 6, IE 7 and DT 15 corresponds to twice the locking angle, i.e. contains information about the switching stability of the inverter. The processing of this information is carried out (L means CIDI 13 and is transmitted to the comparison circuit (CC) 12. The CC 12 is connected to the input of the phase-shifting unit 11, which is connected by output to the control unit 10 MPT 4. 2 Fig. 1CH O5 SP CO sp OO

Description

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано, например, при организации системы централизованного электроснабжения на повышенных частотах. 5 Целью изобретения является упрощение инвертора.The invention relates to a conversion technique and can be used, for example, when organizing a centralized power supply system at high frequencies. 5 The aim of the invention is to simplify the inverter.

На фиг, 1 показана схема инвертора; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие происходящие в нем электромагнитные процессы.On Fig, 1 shows a diagram of an inverter; in FIG. 2 - time diagrams explaining the electromagnetic processes occurring in it.

Инвертор содержит мост 1 основных: тиристоров, связанный с входными выводами через сглаживающий дроссель 2, коммутирующие конденсаторы 3,мост ¹⁵4 регулирующих тиристоров, выводами постоянного тока замкнутый на компенсирующий дроссель 5 и последовательно соединенные дополнительный тиристор 6 и индуктивный элемент 7, а так- ²⁰же задающий генератор 8, блоки 9 и 10 управления, фазосдвигающий узел 11, схему 12 сравнения, схему 13 измерения длительности импульсов и фор- ₂₅мирователь 14 импульсов. Инвертор снабжен датчиком 15 тока, который включен в цепь тиристора 6, причем выход датчика 15 соединен с входом схема 13 измерения длительности импульсов.Inverter bridge contains 1 major: thyristors associated with the input terminals 2 via the smoothing choke, commutating capacitors 3, the bridge ^{15 April} regulating thyristors DC terminals closed on the compensating inductor 5 and the series-connected thyristor 6 and an additional inductive element 7 and tak ²⁰ same master oscillator 8, the blocks 9 and 10 control the phase-shifting unit 11, the comparison circuit 12, the measurement circuit 13 and the pulse duration ₂₅ for- tors, 14 pulses. The inverter is equipped with a current sensor 15, which is included in the circuit of the thyristor 6, and the output of the sensor 15 is connected to the input of the pulse width measurement circuit 13.

Инвертор работает следующим образом.The inverter operates as follows.

Тиристорный мост 1 с дросселем 2 в цепи питания осуществляет преобразование постоянного напряжения в 35 систему трех квазисинусоидальных напряжений и_д0, U_0CH U_cA. Конденсаторы 3 служат для компенсации реактивной мощности нагрузки и создания необходимой величины угла запирания р . ⁴⁰ Thyristor bridge 1 with inductor 2 in the power circuit converts DC voltage into a 35 system of three quasi-sinusoidal voltages and _d0 , U _0C HU _cA. Capacitors 3 serve to compensate for the reactive power of the load and create the necessary value of the locking angle p. ⁴⁰

Распределение импульсов управления . U^p_<6^тиристорами 16-21 моста 1 представлено на фиг.2, где обозначены также эпюры фазных токов i, , i и i_t моста 1 и линейных напряжений 45 U_A: U_Afe, U_0e и U_cA, которые формируются на конденсаторах 3 под действием указанных токов.The distribution of control pulses. U ^ p _<6 ^ by thyristors 16-21 of bridge 1 is shown in Fig. 2, which also shows diagrams of phase currents i,, i and i _{t of} bridge 1 and line voltages 45 U _A : U _Afe , U _0e and U _cA , which are formed on capacitors 3 under the action of these currents.

Тиристорный мост 4, замкнутый на дроссель 5, совместно с цепочкой из 50 последовательно соединенных тиристора 6 и индуктивного элемента 7 представляет собой двухканальный регулятор реактивной мощности, обеспечивающий стабилизацию коэффициента переда- 55 чи инвертора по напряжению путем компенсации избыточной реактивной мощ:ности коммутирующих конденсаторов 3.The thyristor bridge 4, closed to the inductor 5, together with a chain of 50 series-connected thyristors 6 and an inductive element 7, is a two-channel reactive power regulator that stabilizes the inverter transmission coefficient 55 by voltage by compensating for excess reactive power: switching capacitors 3.

Распределение импульсов управления ^ичпр 92-27 тиристорами 22 - 27 (фиг. 2) показывает, что момент подачи управляющего импульса на j-й тиристор моста 4 (ij = 22, 23,...,27) смещен на угол £ в сторону опережения относительно момента подачи импульсов на k-й тиристор моста 1, где К = j - 6, Тиристорный мост 4 выполняет функцию коммутатора, который производит поочередное подключение дросселя 5 к соответствующим линейным напряжениям. Тиристоры 22-27 с дросселем 5 представляют собой исполнительгный орган первого канала регулирования, который срабатывает медленные, но глубокие нарушения баланса реактивной мощности в системе инвертор нагрузка. Выработка регулирующего воздействия по этому каналу связана с получением информации о текущем значении угла запирания р , сравнением этого значения с заданным β_ο и подачей полученного сигнала рассогласования на управляющий вход фазосдвигающего узла 11.The distribution of control pulses ^and frequency response 92-27 by thyristors 22-27 (Fig. 2) shows that the moment of supply of the control pulse to the jth thyristor of bridge 4 (ij = 22, 23, ..., 27) is shifted by an angle £ to the side lead relative to the moment of supply of pulses to the k-th thyristor of the bridge 1, where K = j - 6, Thyristor bridge 4 performs the function of a switch, which performs the alternating connection of the inductor 5 to the corresponding line voltages. Thyristors 22-27 with inductor 5 represent the executive body of the first control channel, which is triggered by slow but deep disturbances in the balance of reactive power in the inverter load system. The development of the regulatory action on this channel is associated with obtaining information about the current value of the locking angle p, comparing this value with a given β _ο and supplying the received error signal to the control input of the phase-shifting unit 11.

Тиристор 6 с индуктивным элементом 7 образуют второй канал регулирования реактивной мощности, который обладает высоким быстродействием за счет импульсного характера тока указанной вентильно-дроссельной цепочки. Формирование регулирующего воздействия этого канала регулирования происходит в каждую 1/6 часть периода выходного напряжения (ток i_g7l5, фиг.2). Регулирующий ток ij (фиг.2) потребляется фазой А регулятора реактивной мощности.Thyristor 6 with an inductive element 7 form a second reactive power control channel, which has high speed due to the pulsed nature of the current of the specified valve-throttle circuit. The formation of the regulatory effect of this regulation channel occurs in every 1/6 of the output voltage period (current i _g7l5 , _figure 2). The control current ij (figure 2) is consumed by phase A of the reactive power regulator.

Импульсы управления на тиристор 6 поступают от задающего генератора 8 через формирователь 14 импульсов в моменты, соответствующие моментам коммутации тиристоров 16-21 мостаThe control pulses to the thyristor 6 are received from the master oscillator 8 through the pulse shaper 14 at the moments corresponding to the switching moments of the thyristors 16-21 of the bridge

1. Напряжение U₅ (фиг.2) на выводах постоянного тока моста 4, представляющее собой отрезки линейных напряжений, в эти моменты времени имеет отпирающую для тиристора 6 полярность. Например, в момент подачи импульсов на тиристоры 19 и 20 моста 1, когда происходит открывание тиристора 19 и закрывание тиристора 17, напряжение на выходе моста представляет собой отрезок напряжения и_дб , взятого с обратным знаком. Это напря'жение выбирается тиристорами 22 и 25, включение которых произошло на время, соответствующее углу £ , раньше, чем подача импульсов управления на тиристоры 19 и 20. Напряжение U_A& на рассматриваемом интервале времени является запирающим для тиристо- 5 ра 17. Поэтому интервал времени от момента подачи импульсов управления на тиристоры 19 и 20 моста 1 и тиристор 6 регулятора реактивной мощности до момента перехода напряжения U_Ag ' θ через нулевое значение соответствует углу запирания β . Таким образом,при включении тиристора 6 индуктивный элемент 7 подключается к участку линейного напряжения, определяющего <5 коммутационную устойчивость инвертора. В результате длительность импульсов тока, протекающего через последовательно соединенные тиристор 6, индуктивный элемент 7 и датчик 15 тока,20 соответствует удвоенной величине угла запирания, т.е. содержит в себе информацию о коммутационной устойчивости инвертора. Обработка этой информации осуществляется схемой 13, ²⁵ которая преобразует длительность сигнала на выходе датчика 15 в сигнал, форма представления которого соответствует аппаратурной реализации узлов 11 и 12* Если, например, эти 30 узлы цифрового типа, то в качестве схемы 13 может служить любой преобразователь временного интервала в унитарный число - импульсный код. Устройство выделения временного интервала, соответствующего углу Запирания, в предлагаемом инверторе может быть реализовано в виде добавочного резистора, включенного последовательно с тиристором 6 и индуктивным эле- ₄₀ментом 7. Напряжение на этом резисторе пропорционально току указанной цепочки. При этом точность выполнения датчика'15 не имеет принципиального значения, так как информация содер- 45 жится не в амплитуде (или каком-либо интегральном параметре) сигнала датчика 15, а в длительности временного интервала, в течение которого через датчик 15 протекает ток. Для 59 гальванической развязки силовых цепей с информационными датчик 15 может быть выполнен, например, на основе диодной оптоэлектронной пары.1. The voltage U ₅ (FIG. 2) at the DC terminals of the bridge 4, which is a segment of linear voltages, at these points in time has a polarity unlocking for thyristor 6. For example, at the moment of supplying pulses to the thyristors 19 and 20 of the bridge 1, when the thyristor 19 is opened and the thyristor 17 is closed, the voltage at the bridge output is a segment of voltage and _dB taken with the opposite sign. This voltage is selected by thyristors 22 and 25, the inclusion of which occurred for a time corresponding to the angle £, earlier than the supply of control pulses to thyristors 19 and 20. The voltage U _{A &} in the considered time interval is blocking for thyristor 5 17. Therefore, the interval time from the moment of supply of the control pulses to the thyristors 19 and 20 of the bridge 1 and the thyristor 6 of the reactive power controller to the moment the voltage U _Ag 'θ passes through the zero value corresponds to the locking angle β. Thus, when the thyristor 6 is turned on, the inductive element 7 is connected to the line voltage section determining <5 the switching stability of the inverter. As a result, the duration of the current pulses flowing through the thyristor 6, the inductive element 7, and the current sensor 15 connected in series 20 corresponds to twice the value of the locking angle, i.e. contains information about the switching stability of the inverter. Processing of this information is carried out by a circuit 13, ²⁵ which converts the duration of the signal at the output of the sensor 15 into a signal whose presentation form corresponds to the hardware implementation of nodes 11 and 12 * If, for example, these 30 are digital-type nodes, then any temporary converter can serve as a circuit 13 interval into unitary number - pulse code. Apparatus allocation time period corresponding corner Closure, in the present inverter can be implemented as an additional resistor in series with the thyristor 6 and an inductive element ₄₀ cop 7. The voltage on this resistor is proportional to the current of said chain. In this case, the accuracy of the sensor'15 implementation is not of fundamental importance, since the information does not contain the amplitude (or some integral parameter) of the signal of the sensor 15, but the duration of the time interval during which the current flows through the sensor 15. For 59 galvanic isolation of power circuits with information sensor 15 can be performed, for example, based on a diode optoelectronic pair.

В известном устройстве для получе ния импульсов, длительность которых пропорциональна Ьеличине угла запирания, используется специальная схема, в состав которой входят три трансформатора и два трехфазных диодных моста, один из которых по напряжению должен быть одного класса с силовыми тиристорами инвертора. Введение датчика тока в цепь силовой импульсной обратной связи и соответствующее изменение структурных связей между блоками позволяют упростить схему инвертора и тем самым повысить ее надежность при сохранении статических и динамических характеристик.In the known device for receiving pulses, the duration of which is proportional to the value of the locking angle, a special circuit is used, which includes three transformers and two three-phase diode bridges, one of which must be of the same class with the inverter power thyristors. The introduction of a current sensor into the power pulse feedback circuit and a corresponding change in the structural relationships between the blocks simplify the inverter circuit and thereby increase its reliability while maintaining static and dynamic characteristics.

Claims

The invention relates to a conversion technique and can be used, for example, in organizing a centralized power supply system at a higher frequency. The aim of the invention is to simplify the inverter. -. FIG. 1 shows an inverter circuit; in fig. 2 - time diagrams b1, explaining the electromagnetic processes occurring in it. The inverter contains a bridge 1 of the main thyristors, connected to the input terminals via a smoothing choke 2, switching capacitors 3, a bridge 4 regulating thyristors, DC leads closed to a compensating choke 5 and connected in series an additional thyristor 6 and an inductive element 7, and the same task generator 8, control blocks 9 and 10, phase shifting unit II, comparison circuit 12, pulse width measurement circuit 13, and pulse former 14. The inverter is provided with a current sensor 15, which is connected to the thyristor circuit 6, and the output of the sensor 15 is connected to the input I3 of the measurement of the pulse duration. The inverter works as follows. A thyristor bridge 1 with a choke 2 in the power supply circuit converts the constant voltage into a system of three quasi-sinusoidal voltages, UgpH and. Capacitors 3 are used to compensate for the reactive power of the load and create the required value of the locking angle p. Distribution of control pulses. Uyfjp thyristors 16-21 of bridge 1 are shown in Fig. 2, where also the diagrams of phase currents i, i and i of bridge 1 and line voltages Idr, Ug and that are formed on capacitors 3 under the influence of the indicated currents. The thyristor bridge 4, closed on the choke 5, together with a chain of series-connected thyristor 6 and inductive element 7, is a two-channel reactive power regulator that ensures the stabilization of the inverter's transmission coefficient by voltage by compensating the excess reactive power of the switching capacitors 3 The distribution of thyristor control pulses 22–27 (Fig. CHP 72-27 2) shows that the moment of supply of the control pulse to the j-th thyristor of bridge 4 (ij 22, 23, ..., 27) is shifted by an angle towards the operas voltage with respect to time the supply of pulses to k-th thyristor bridge 1, where K j - 6, thyristor bridge 4 performs the switch function, which produces alternating choke 5 connecting to the respective linear stresses. Thyristors 22-27 with choke 5 are the executing organ of the first control channel, which triggers slow but deep disruption of the balance of reactive power in the inverter load system. The development of a regulating action on this channel is associated with obtaining information about the current value of the locking angle, comparing this value with a given p and applying the received error signal to the control input of the phase-shifting node 11. The thyristor 6 with the inductive element 7 forms the second channel for controlling the reactive power, which has a high speed due to the pulsed nature of the current of the specified valve-throttle chain. The formation of the regulating effect of this control channel occurs in every 1/6 of the period of the output voltage (current figure 2). The regulating current ij (Fig. 2) is consumed by the phase A of the regulator of the power control. The control pulses on the thyristor 6 come from the master oscillator 8 through the driver 14 pulses at times corresponding to the switching times of the thyristors 16-21 of bridge 1. The voltage U (Fig. 2) at the DC outputs of bridge 4, which are sections of linear voltages , at these times, has a polarity unlocking for the thyristor 6. For example, at the moment when pulses are applied to thyristors 19 and 20 of bridge 1, when thyristor 19 is opened and thyristor 17 is closed, the voltage at the output of the bridge is a segment of voltage U, taken with the opposite sign. This voltage is selected by thyristors 22 and 25, the switching on of which occurred at the time corresponding to the angle, earlier than the supply of control pulses to thyristors 19 and 20. The voltage Und in the considered time interval is the blocking day of the thyristor 17. Therefore, the time interval from the moment of supplying control pulses to thyristors 19 and 20 of bridge 1 and thyristor 6 of the reactive power regulator until the voltage U passes through zero, corresponds to the lock angle p. Thus, when the thyristor 6 is turned on, the inductive element 7 is connected to the line voltage portion that determines the switching stability of the inverter. As a result, the duration of the pulses of current flowing through the thyristor 6 sequentially connected, the inductive element 7 and the current sensor 15 correspond to twice the value of the locking angle, i.e. contains information about the switching stability of the inverter. The processing of this information is carried out by circuit 13, which converts the duration of the signal at the output of the sensor 15 into a signal, the form of representation of which corresponds to the hardware implementation of nodes I and 12. If, for example, these nodes are of digital type, then any converter 13 can serve as circuit 13 time interval in unitary number - pulse code. A device for allocating a time interval corresponding to the angle of a yapirani, in the proposed inverter, can be implemented as an additional resistor connected in series with the thyristor 6 and the inductive element 7. The voltage on this resistor is proportional to the current of the specified circuit. At the same time, the accuracy of the sensor 15 is not critical, since the information is not contained in the amplitude (or any integral parameter) of the signal from the sensor 15, but in the duration of the time interval during which current flows through the sensor 15. Dp. Galvanic isolation of power circuits with information sensor 15 can be performed, for example, on the basis of a diode optoelectronic pair. In the known device for obtaining pulses, the duration of which is proportional to the amount of angle of locking, a special circuit is used, which consists of three transformers and two three-phase diode bridges, one of which should be the same class as the inverter power thyristors. The introduction of a current sensor into a power pulse feedback circuit and a corresponding change in the structural links between the blocks simplify the inverter circuit and thereby increase its reliability while maintaining the static and dynamic characteristics. Invention Thyristor inverter containing a bridge of main thyristors with switching capacitors connected between its output terminals and a smoothing choke in the power supply circuit, a bridge of regulating thyristors, DC terminals closed to a compensating choke and connected in series with an additional thyristor and an inductive element, and outputs AC connected to the AC terminals of the main thyristor bridge, and also the master oscillator, the main thyristor bridge control unit , a bridge thyristor control unit, a phase-shifting unit, a comparison circuit, a pulse duration measurement circuit, the output of which is connected to the input of a pulse comparison circuit, and a pulse driver connected between the output of the master oscillator and the control transition of the additional thyristor, characterized in that simplified, it is equipped with a current sensor included in an additional thyristor circuit, with the output of the current sensor connected to the input of a pulse width measuring circuit.

JV9 PGO 13.W 16.19 16.20 18.20 P18 P20

2