SU1697233A2 - Автономный инвертор тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и м.б. использовано в тиристорных преобразовател х частоты, предназначенных дл  питани  асинхронных т говых двигателей средств наземного электротранспорта и общепромышленных механизмов. Целью  вл етс  повышение надежности за счет повышени  коммутирующей способности блока принудительной коммутации. Инвертор содержит коммутирующий трансформатор 3 с первичными и вторичными обмотками 4-7, соединенными с возвратными тиристорами 9, 10 и разр дными диодами 11, 12. Коммутирующие тиристоры 13, 14 соединены с двум  коммутирующими LC-цеп ми 15, 16 и 17, 8 с параллельно подключенным перезар дным тиристорами 19, 20. Трехфазный мост распределительных диодов 21-26 соединен с трехфазным мостом главных тиристоров 27-32. К зар дной обмотке 8 трансформатора 3 подключен зар дный тиристор 37 с диодом 38, подключенный к конденсатору 36. По окончании процесса коммутации включаетс  тиристор 37, и конденсатор 36 перезар жаетс  через обмотку 8. Если в этот момент напр жение на конденсаторе LC-цепи ниже напр жени  на конденсаторе 36, то конденсатор LC-цепи зар жаетс . 4 ил. w 6

Description

Изобретение относитс  к преобразовательной технике, может быть использовано в тиристорных преобразовател х частоты, предназначенных дл  питани  асинхронных т говых двигателей средств наземного электротранспорта и общепромышленных механизмов.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности в пусковом режиме за счет повышени  коммутирующей способности блока принудительной коммутации.

На фиг. 1 приведена принципиальна  схема силовых цепей автономного инвертора тока; на фиг. 2 - диаграмма импульсов

управлени  Uy с соответствующей элементам нумерацией, по сн юща  принцип действи  устройства, и диаграмма напр жений U, по сн юща  процесс преобразовани  посто нного напр жени  в трехфазное переменное; на фиг. 3 - функциональна  схема блока управлени  устройством; на фиг. 4 - диаграммы токов I и напр жений U, по сн ющие принцип действи  и электромагнитные процессы, происход щие в устройстве.

Автономный инвертор тока содержит сглаживающие реакторы 1 и 2, подсоединенные к выводам дл  подключени  исOs Ю XI N3 СО СА

Ю

точника питани , коммутирующий трансформатор 3 с первичными и вторичными обмотками 4-7 и зар дной обмоткой 8, подсоединенными к одним выводам возвратных тиристоров 9, 10 и разр дных диодов 11, 12. Аноды и катоды тиристоров 9 и 10 и диодов 11 и 12 попарно объединены и подсоедин ютс  к другим выводам сглаживающих реакторов 1 и 2. Инвертор содержит также коммутирующие тиристоры 13, 14, подсоединенные анодом и катодом к выводам двух коммутирующих LC-цепей 15, 16 и 17, 18 с подключенными параллельно перезар дными тиристорами 19, 20. К общим точкам соединени  конденсаторов и реакторов LC-цепей подсоедин ютс  выводы вторичных обмоток 4 и 7 трансформатора 3. Другие катод и анод коммутирующих тиристоров 13, 14 подсоедин ютс  к выводам посто нного тока трехфазного моста распределительных диодов 21-26 и к выводам первичных обмоток 5 и б коммутирующего трансформатора 3. Выводы переменного тока трехфазного моста распределительных диодов объединены с выводами переменного тока трехфазного моста главных тиристоров 27-32 и предназначены дл  подключени  трехфазной нагрузки 33-35. Выводы конденсатора 36 подсоедин ютс  к выводам источника зар дного напр жени  и к выводу зар дной обмотки коммутирующего трансформатора 8. Встречно-параллельно включенные зар дные тиристор 37 и диод 38 подсоедин ютс  между выводами конденсатора 36 и зар дной обмотки 8. Выводы посто нного тока трехфазного моста 27-32 подсоедин ютс  к вторым выводам LC-цепей 15, 16 и 17, 18, а также подключаютс  к выводам сглаживающих реакторов 1 и 2.

Блок управлени  устройством (фиг. 3) содержит двухканальный регул тор частоты 39, выход которого подсоединен к входу двухканального распределител  импульсов управлени  с каналами 40 и 41, Выходы канала 40 подсоединены через усилители-формирователи 42-45 к управл ющим входам тиристоров 19, 27, 29, 31 и через первый одновибратор 46 и усилитель-формирователь 47 подсоедин етс  к управл ющим входам возвратного тиристора 9. Выходы канала 41 через усилители-формирователи 48-51 подключены к управл ющим входам тиристоров 20, 28, 30, 32 и через первый одновибратор 52 и усилитель-формирователь 53 подсоедин ютс  к управл ющему входу тиристора 10.

Управл ющие входы коммутирующих тиристоров 13 и 14 подсоедин ютс  через

усилительно-разв зывающие элементы 54 и 55 к выходам одновибраторов 46 и 52. В блок управлени  входит также двухвходо- вой логический элемент ИЛИ 56, подсоединенный входами к выходам одновибраторов 47, 53 и выходом через дополнительные одновибратор 57 и усилительно-разв зывающий элемент 58 - к управл ющему входу зар дного тиристора 37.

0 Инвертор согласно диаграмме, приведенной на фиг. 2, работает следующим образом ,

Предположим, что на интервале времени t0-ti включены тиристоры 27 и 30, вслед5 ствие чего ток нагрузки протекает от полюса источника питани  через реактор 1 по цепи: 27-33-34-30-2- минус источника питани . При этом конденсаторы 15 и 17 зар жены пол рностью напр жени , указанной на

0 фиг, 1. В момент времени ti согласно диаграмме управлени  выключают тиристор 30. Дл  этого первоначально включают перезар дный тиристор 20, вследствие чего конденсатор 17 перезар жаетс  по цепи:

5 17-18-20-17. В момент окончани  перезар да конденсатора на противоположную пол рность (фиг, 4, момент времени та) включают тиристор 13, вследствие чего конденсатор 15 через тиристор 13 перезар жаетс 

0 по цепи:15-16-13-21-27-15. Ток тиристора 27 начинает спадать (фиг. 4), и в момент равенства тока нулю тиристор 27 выключаетс . При этом избыточный ток конденсатора 15замыкаетс  по цепи: 15-16-13-6-11-15,

5 вследствие чего к выключенному тиристору 27 на врем  восстановлени  его вентильных свойств прикладываетс  обратное напр жение , равное напр жению первичной обмотки 6 (Ue) коммутирующего трансформатора

0 3: плюс Ue прикладываетс  через диод 21 к минусу тиристора 30, а минус через диод 11 - к аноду тиристора 27.

При выключении тиристора 27 ток нагруз- 5 ки выключаемой фазы переводитс  в цепь: плюс источника питани  -1-15-16-13-21- 33-34-30-2- минус источника питани . При этом конденсатор 14 перезар жаетс  (фиг. 4) до исходной пол рности напр жени , пре- 0 вышающего в 1,7-1,8 раза Ud (где Ud - входное напр жение источника питани ), вследствие чего тиристор 13 выключаетс .

Поскольку напр жение на конденсаторе 16 имеет неизменную пол рность, то при 5 включении тиристора 10 ток обмотки 7 коммутирующего трансформатора замыкаетс  по цепи: 7-17-10 (фиг. 4, диаграмма I). Коэффициент трансформации коммутирующего трансформатора выбираетс  таким, чтобы обратное напр жение, прикладываемое к выключаемому тиристору, было равно

UoK Ul5/K2.1,

где Uis - напр жение конденсатора 15;

К2,1 - коэффициент трансформации коммутирующего трансформатора между обмотками 4, б и 5, 7.

По окончании процесса коммутации согласно диаграмме импульсов управлени  на интервале времени T. подаетс  импульс управлени  на зар дный тиристор 37. В результате конденсатор 36 через тиристор 37 перезар жаетс  через обмотку 8 коммутирующего трансформатора .

Если напр жение на конденсаторе 17 по окончании процесса коммутации (ввиду малого тока нагрузки) ниже, чем Use «8,7, где Узе - напр жение на конденсаторе 36, то конденсатор 17 зар жаетс  по цепи: 7- 10-17-10-7.

Параметры обмотки 8 выбираютс  так, что конденсатор 36 перезар жаетс  в колебательном режиме на противоположную пол рность , вследствие чего тиристор 37 выключаетс , и затем через обмотку 8 и диод 38 конденсатор 36 перезар жаетс  до исходной пол рности напр жени . Внутреннее сопротивление источника питани  конденсатора 36 выбираетс  таким, чтобы процесс перезар да конденсатора носил колебательный характер. Коэффициент трансформации между зар дной обмоткой 8 и возвратными обмотками А и 7 выбираетс  из услови  обеспечени  начального напр жени  конденсаторах (UCo), обеспечивающего выключение тиристоров с максимальным током нагрузки. Длительность импульсов управлени  возвратными тиристорами выбираетс  больше, чем т (г - полупериод перезар да колебательного контура), вследствие чего обеспечиваетс  при включении тиристора 37 цепь дл  поочередного дозар да коммутирующих конденсаторов .

На интервале времени т.з-14 включаетс  тиристор 30, дл  чего включают перезар дный тиристор 20, а затем с выдержкой времени t- коммутирующий тиристор 14. При этом коммутирующий конденсатор 17 перезар жаетс  по контуру: 17-12-5-14-18-17, вследствие чего к выключаемому тиристору 30 прикладываетс  напр жение первичной обмотки 5 коммутирующего трансформатора 3. Одновременно с коммутирующим тиристором включаетс  возвратный тиристор 9, вследствие чего

вторична  обмотка коммутирующего трансформатора 4 подключаетс  к источнику посто нного напр жени , в качестве которого используетс  конденсатор 15. 5Затем на интервале t/i-ts (согласно диаграмме на фиг, 2) включаетс  зар дный тиристор 37 и по цепи: 4-9-15-4 осуществл етс  дозар д конденсатора 15.

При пуске автономного инвертора тока

0 подаетс  запрет по цепи питани  на формирователи импульсов управлени  главными тиристорами 27-32, при этом тиристоры узла принудительной коммутации переключаютс  в соответствии с диаграммой,

5 представленной на фиг. 2, вследствие чего конденсаторы 15 и 17 дозар жаютс  до напр жени , равного 11зб «4.8 и 1)зб К 7,8. {К4.8 и К 7,8 - коэффициент трансформации между обмотками трансформатора).

0

Блок управлени  автономным инвертором тока работает следующим образом. На вход устройства подаетс  сигнал задани  выходной частоты преобразовател  Ur, в ъа5 висимости от которого на входы распределител  40, 41 импульсов управлени  подаетс  последовательность сдвинутых во времени импульсов управлени . С выхода распределител  логические сигналы управ0 лени  поступают на входы усилителей-формирователей и согласно диаграмме на фиг. 2 на управл ющие входы тиристоров 27, 29, 31, 28, 30, 32. В моменты времени t4, ts, ts, t7, tg распределитель 40, 41 формирует им5 пульсы управлени , поступающие на управл ющие входы одновибраторов 46, 52, формирующих задержку, равную т. С выходов одновибраторов 46 и 52 импульсы управлени  через усилительно-разв зыва0 ющие элементы 54 и 55 поступают на управл ющие входы коммутирующих тиристоров 13 и 14 и через усилительно-разв зывающие / элементы 47, 53 - на управл ющие входы возвратных тиристоров 8 и 9. С выходов

5 усилителей-формирователей 47 и 53 импульсы управлени  поступают на входы двухвходового логического элемента ИЛИ 56. С выхода элемента 56 сигнал управлени  поступает на вход одновибратора 57,

0 формирующего задержку более чем 4/3 т, и затем через усилительно-разв зывающий элемент 58 - на управл ющий вход зар дного тиристора 37. Импульсы управлени  с выходов усилителей-форми5 рователей 47 и 53 формируютс  по длительности равными 5/3 т , вследствие чего при включении тиристора 37 осуществл етс  дозар д коммутирующих конденсаторов 15 и 17.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Автономный инвертор тока по авт. св. № 16123 63,отлича ющийс  тем, что, с целью повышени  надежности в пусковом режиме за счет повышени  коммутирующей способности блока принудительной коммутации, коммутирующий трансформатор снабжен зар дной обмоткой , подключенной через введенные зар дный тиристор и встречно-параллельно соединенный с ним зар дный диод к выводам дл  подключени  источника зар дного напр жени  зашунтированным введенным конденсаторам , а блок управлени  снабжен дополни

   5

   тельными одновибратором усилительно- разв зывающим элементом и двухвходовым логическим элементом совпадени , подсоединенным входами к выходам первых одновибраторов, формирующих импульсы управлени  на возвратные тиристоры , и выходом через дополнительный одновибратор, выполненный формирующим задержку 3/4 т, где т -длительность полупериода перезар да колебательного контура, образованного коммутирующей LC-цепью, и дополнительный усилительно-разв зывающий элемент - к управл ющему входу зар дного тиристора.

   Vug. г