SU1607063A1

SU1607063A1 - Автономный инвертор

Info

Publication number: SU1607063A1
Application number: SU884622681A
Authority: SU
Inventors: Иван Иванович Артюхов; Никита Петрович Митяшин; Владимир Арсентьевич Серветник; Юрий Болеславович Томашевский; Ольга Юрьевна Шароватова
Original assignee: Саратовский политехнический институт
Priority date: 1988-12-20
Filing date: 1988-12-20
Publication date: 1990-11-15

Abstract

Изобретение относитс к силовой преобразовательной технике и может быть использовано при построении источников электропитани повышенной частоты. Целью изобретени вл етс повышение функциональной надежности. Автономный инвертор содержит соединенный с входными выводами через сглаживающий дроссель 1 тиристорный мост с последовательно соединенными конденсаторами 6, 7 в диагонали переменного тока, а также последовательно соединенный задающий генератор 8 и блок формировани управл ющих импульсов 9. Введение в инвертор цепи силовой обратной св зи, состо щей из диода 10 компенсирующего дроссел 11, датчика тока 12, датчиков напр жений 13, 14, а также группы логических элементов 15 - 22 позвол ет уменьшить частоту инвертировани при коротком замыкании в нагрузке и ограничить ток в цепи силовой обратной св зи определенным значением. 2 ил.

Description

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано для построения источников электропитания повышенной частоты.

Целью изобретения является повышение функциональной надежности.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства; на фиг.'2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Автономный инвертор содержит соедиί. ненный с входными выводами через сглаживающий дроссель 1 тиристорный мост 2-5 с последовательно соединенными конденсаторами 6, 7 в диагонали переменного тока, а также последовательно соединенные задающий генератор 8 и блок 9 формирования управляющих импульсов, выходы котороi го подключены к управляющим переходам I тиристоров 2-5. Автономный инвертор снабжен диодом 10, компенсирующим дросселем 11, датчиком 12 тока, датчиками 13,14 напряжений, компаратором 15, интегратором 16 с замыкающим ключом 17 цепи сброса, источником 18 опорного напряжения, сумматором 19, элементом 20 сравнения, пороговым элементом 21 и логическим элементом НЕ 22. Задающий генератор 8 выполнен с управляющим входом 23. Катод диода 10 соединен с анодами тиристорами 2, 4, анод диода 10 через последовательно соединенные компенсирующий дроссель 11 и датчик 12 тока подключен к катодам тиристоров 3, 5. Входы датчиков 13, 14 напряжения подключены соответственно к входным и выходным выводам инвертора, выходы этих датчиков соединены с входами элемента 20 сравнения, выход которого через последовательно соединенные пороговый элемент21 и логический элемент НЕ 22 подключен к цепи сброса интегратора 16. Выход датчика 13 напряжения и выход датчика 12 тока подключены к входам компаратора 15, выход которого соединен с входом интегратора 16. Управляющий вход 23 задающего генератора 8 соединен с выходом сумматора 19, к одному входу которого подключен выход интегратора 16, другой вход соединен с выходом источника 18 опорного напряжения.

Особенности работы автономного инвертора состоят в следующем.

Задающий генератор 8 вырабатывает синхроимпульсы, частота следования которых пропорциональна величине напряжения на управляющем входе 23. Блок 9 формирует управляющие импульсы по длительности и амплитуде и распределяет их между тиристорами 2-5. В начале одного полупериода импульсы поступают на тиристоры 2 и 5, в начале другого - на тиристоры и 4. Переключение тиристоров 2-5 приводит к формированию на выходе инвертора переменного напряжения. Конденсаторы 6, 7 обеспечивают при этом компенсацию реактивной составляющей тока нагрузки и создание условий коммутационной устойчивости.

При работе автономного инвертора в неаварийных режимах напряжение сигнала на управляющем входе 23 задающего генератора 8 определяется источником 18 опорного напряжения, так как выходное напряжение интегратора 16 при этом равно нулю. Последнее обеспечивается замкнутым состоянием ключа 17 цепи сброса, который управляется сигналом с выхода элемента НЕ 22.

Коэффициенты передачи датчиков 13 и 14 напряжения выбираются такими, чтобы в неаварийных режимах работы инвертора их выходные сигналы U13, .U14 удовлетворяли условию U13 < U μ. Благодаря этому выходной сигнал элемента сравнения U20=Ul3-Ul4 < 0.

На выходе порогового элемента 21 присутствует сигнал 0, который элементом НЕ 22 преобразует в сигнал 1, замыкающий ключ 17 генератора.

Таким образом, в неаварийных режимах работы инвертора частота его выходного напряжения определяется только величиной напряжения источника 18. Стабилизация напряжения на мосту 2-5 обеспечивается вентильно-реакторной цепочкой 10-11.

Рассмотрим полупериод работы инвертора, который начинается с включения тиристоров 2, 5. В предыдущий полупериод проводили тиристоры 3, 4, поэтому конденсаторы 6, 7 к началу рассматриваемого полупериода заряжены со следующей полярностью: минус на точке а, плюс - на точке Ь. После включения тиристоров 2, 5 создается контур для протекания тока компенсации, включающий в себя конденсаторы 6, 7, тиристор 5, датчик 12 тока, дроссель 11, диод 10. тиристор 2. Этот контур существует в течение времени, соответствующего удвоенной величине угла запирания /? тиристоров моста 2-5. В течение этого времени формируется колоколообразный импульс, амплитуда которого l_m определяется выражением ^lm ~ 2πίΐ ( ¹ ~^cos/O · где Um - амплитуда напряжения на выходе моста 2-5;

f - частота выходного напряжения:

L - индуктивность дросселя 11.

Форма импульса тока компенсации Iio.11 показана на фиг. 2. Импульс тока компенсации ускоряет перезаряд конденсаторов 6, 7, причем амплитуда этого тока тем больше, чем больше амплитуда напряжения Um и угол запирания β . Таким образом, инвертор оказывается охваченным силовой импульсной обратной связью по углу запирания/?, препятствующей возрастанию выходного напряжения моста 2-5.

При возникновении короткого замыкания в цепи потребителей точка б соединяется с точкой в. в результате чего баланс реактивной мощности в цепи переменного тока моста 2-5 определяется конденсатором 6. Емкость этого конденсатора как правило больше емкости конденсатора 7, поэтому возникновение короткого замыкания в известной схеме последопательно-параллельного инвертора сопровождается значительными перенапряжениями. В данной схеме этого не происходит, так как в результате действия силовой импульсной обратной связи по углу запирания β происходит компенсация избыточной реактивной мощности конденсатора 6.

Для ограничения амплитуды тока компенсации при коротком замыкании в цепи потребителей в предлагаемой схеме производится понижение частоты инвертирования. В этом режиме выходной сигнал датчика 14 напряжения равен нулю, поэтому на вход порогового элемента 21 поступает сигнал U20, равный выходному напряжению датчика 13. Пороговый элемент 21 срабатывает и через элемент НЕ 22 приводит к закрыванию ключа 17 интегратора 16. На вход интегратора 16 при этом поступают импульсы с выхода компаратора 15, которые формируются при превышении сигнала с датчика 12 тока сигнала на выходе датчика 13 напряжения. Компаратор 15 должен быть построен по такой схеме, чтобы его выходное напряжение U15 при выполнении условия U13 > U12 было равно нулю.

Под действием импульсов U15 на выходе интегратора 16 при разомкнутом ключе 17 появляется отрицательное напряжение U16. Выходное напряжение сумматора 19 в результате этого уменьшается, что приводит к уменьшению частоты синхроимпульсов на выходе задающего генератора 8. Уменьшение частоты синхроимпульсов происходит до тех пор. пока амплитуда импульсов тока компенсации не станет меньше уровня, определенного сигналом датчика 13.

После устранения причины, вызвавшей короткое замыкание выходных выводов инвертора, сигнал U14 датчика 14 превышает сигнал U13 датчика 13, поэтому цепочка из порогового элемента 21 и элемента 22 вызывает замыкание ключа 17 в интеграторе 16. Выходное напряжение U16 последнего становится равным нулю, что приводит к восстановлению уровня напряжения на управляющем входе 23 задающего генератора 8, обеспечивающего номинальную частоту следования импульсов.

Датчик 12 тока может быть реализован на основе шунта либо на основе оптоэлектронных приборов.

В данном инверторе возникновение короткого замыкания в цепи потребителей не приводит к перегрузкам. Силовая обратная, связь по углу запирания препятствует росту напряжения на конденсаторе и соответственно тиристорах моста, а цепь управления задающим генератором снижает частоту его выходных импульсов до тех пор, пока амплитуда тока компенсации не станет меньше наперед заданной величины. Тем самым достигается высокая функциональная надежность инвертора.

Claims

Формула изобретения

Автономный инвертор, содержащий соединенный с входными выводами через сглаживающий дроссель тиристорный мост с двумя последовательно соединенными конденсаторами в диагонали переменного тока, причем выводы одного конденсатора образуют выходные выводы, а также последовательно соединенные задающий генератор и блок формирования управляющих импульсов, выходы которого подключены к управляющим переходам тиристоров, о тличающийся тем, что, с целью повышения функциональной надежности, он снабжен диодом, компенсирующим дросселем, датчиком тока, двумя датчиками напряжений, компаратором, интегратором со сбросом, источником опорного напряжения, сумматором, элементом сравнения, пороговым элементом и логическим элементом НЕ, задающий генератор выполнен с управляющим входом, при этом катоддиода соединен с анодной группой тиристорного моста, анод диода через последовательно соединенные компенсирующий дроссель и датчик тока подключен к катодной группе тиристорного моста, входы первого и второго датчиков напряжения подключены соответственно к входным и выходным выводам, выходы датчиков напряжения соединены с входами элемента сравнения, выход которого через последовательно соединенные пороговый элемент и логический элемент НЕ подключен к цепи сброса интегратора, вы7 ход первого датчика напряжения и выход датчика тока подключены к входам компаратора, выход которого соединен с входом интегратора, управляющий вход задающего генератора соединен с выходом сумматора, к одному входу которого подключен выход интегратора, другой вход соединен с выходом источника опорного напряжения.