SU1753563A1 - Способ управлени много чейковым последовательным инвертором - Google Patents

Abstract

Способуправлени  много чейковым инвертором , состо щим из тиристорных ин- верторных мостов с коммутирующими конденсаторами в диагонал х переменного тока, заключающийс  в том, что формируют импульсные последовательности по числу инверторных мостов с посто нной частотой, которые дл  диагонально расположенных мостов инвертора сдвигают друг относительно друга на величину фазового сдвига F1 и дл  каждого инверторного моста их распредел ют и подают на управл ющие переходы соответствующих тиристоров инвертора , формируют сигналы, пропрцио- нальные напр жению на коммутирующем конденсаторе и на входе инвертора, формируют сигнал рассогласовани  между ними, пропорционально которому формируют величину фазового сдвига F1. 1 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках питани  электротехнологических установок.

Известен способ дл  управлени  инвертором путем формировани  переменного напр жени  посто нной частоты, измерени  выходного параметра инвертора, формирование сигнала поиска экстремума выходного параметра, дл  чего умножают переменное напр жение и выходной параметр , суммировани  полученного сигнала с сигналом задани  частоты инвертора и преобразовани  результирующего сигнала в частоту управл ющих импульсов инвертора.

Недостатком известного способа управлени  последовательным инвертором  вл етс  низка  устойчивость работы инвертора

на измен ющуюс  нагрузку, так как при возрастании сопротивлени  нагрузки и в процессе управлени  инвертором сокращаетс  врем , предоставл емое тиристорам инвертора дл  восстановлени  управл ющих свойств, что может привести к срыву инвертировани .

Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ управлени  много чейковым последовательным инвертором, который заключаетс  в формировании импульсов управлени  стабильной частоты, подаче их на тиристоры диагонально расположенный инверторных мостов с коммутирующими конденсаторами в диагонал х переменного тока и изменении при регулировании выходного параметра фазового сдвига F1 между моментами подачи импульсов управлени 

сл со сл о

СА)

на тиристоры мостов, расположенных в плечах инвертора в интервале F1(180, 0} по отношению к периоду выходной частоты.

Недостатком способа управлени  много чейковым последовательным инвертором  вл етс  низка  устойчивость работы последовательного инвертора на измен ющуюс  нагрузку, так как при возрастании сопротивлени  нагрузки и в процессе управлени  сокращени  врем , предоставл емого тиристорам инвертора дл  восстановлени  управл ющих свойств, что может привести к срыву инвертировани .

Цель изобретени  - повышение устойчивости работы инвертора,

Указанна  цель достигаетс  тем, что используют способ управлени  много чейковым последовательным инвертором, состо щим из тиристорных инверторных мостов с коммутирующими конденсаторами в диагонал х переменного тока, заключающийс  в том, что формируют импульсные последовательные по числу инверторных мостов с посто нной частотой, которые дл  диагонально расположенных мостов инвертора сдвигают друг относительно друга на величину фазового сдвига F1 и дл  каждого инверторного моста их распредел ют и подают на управл ющие переходы соответствующих тиристоровинвертора, отличающийс  тем, что формируют сигналы, пропорциональные напр жению на коммутирующем конденсаторе и на входе инвертора , формируют сигнал рассогласовани  между ними, пропорционально которому формируют величину фазового сдвига F1,

На чертеже приведена схема много чейкового последовательного инвертора с источником питани .

Инвертор содержит соединенные с входными выводами две параллельные ветви из двух последовательно соединенных тиристорных мостов 1,11 и III, IY на четырех тиристорах 1-4 с коммутирующими конденсаторами 5 в диагонал х переменного тока, между которыми включен коммутирующий дроссель 6(7) с выводом от средней точки, зашунтированный с каждым из тиристорных мостов диодом 8-11, блок 12 управлени  с устройством 13, последовательную цепь из датчика 14 напр жени  на коммутирующем конденсаторе, фильтра 15 и устройства 16 сравнени , выход которого соединен с входом устройства регулируемой задержки, датчик 17 напр жени  на входе инвертора, зыход которого подключен к второму входу устройства сравнени . Нагрузка 18 подключаетс  к отводам коммутирующих дросселей, Дл  обеспечени  возможности отвода излишней энергии от

контура коммутации инвертора необходимо , чтобы источник питани  инвертора представл л собой источник ЭДС, Эту функцию может выполн ть выпр митель с индуктивно емкостным фильтром V. Причем емкость конденсатора фильтра должна быть в 10-15 раз больше емкости коммутирующего конденсатора. Кроме того, показаны элементы 19-25, представл ющие выпр митель

0 с блоком управлени  (25), дроссель 26 фильтра , конденсатор 27 фильтра.

Много чейковый последовательный инвертор работает следующим образом.

При работе в номинальном режиме, ког5 да сопротивление нагрузки 18 равно номинальному значению, осуществл етс  попарное одновременное включение тиристоров диагоналей мостов 1, IY и II, III. Полный цикл работы инвертора определ етс 

0 частотой управлени  тиристорами 1-4 мостов 1-IY и состоит из двух периодов. В течение каждого периода полный интервал работы раздел етс  на шесть участков (интервалов ). При этом в каждом полупериоде

5 процессы повтор ютс  за исключением того , что работают разные тиристоры и диоды инверторных мостов. Рассмотрим процессы в полупериоде работы, соответствующем включению тиристоров 1 и 4 мостов 1, IY.

0 Первый интервал. При отпирании тиристоров 1 и 4 начинаетс  колебательный перезар д коммутирующих конденсаторов 5(1) и 5(IY) по цепи 5(1) - 4(1)-6(1)-18-7(1 Y)- 1(IY)-5(IY)-4(IY)-27-1(1)-5(1). Цифры в скобках

5 обозначают принадлежность элемента соответствующему инверторному мосту. Элементы 6(1), 7(1) части коммутирующих дросселей (до отвода) 6,7, участвуют в работе соответствующих мостов в номинальном

0 режиме. Ток через нагрузку 18 протекает в направлении, условно принимаемом за положительное . При нарастании колебательного тока напр жение на 6(1) и 7(IY) уменьшаетс  и в момент максимума тока

5 становитс  равным нулю. Далее ток контура начинает спадать и напр жени  на элементах 6(1) и 7(1) измен ют знак. Как только сумма напр жени  на 6(1) - U61, нагрузке 18-U18, 7(IY)-U7IY станет выше напр же0 ни  источника питани  (напр жени  на конденсаторе фильтра 27)-U27 (положительное дл  диодов 9, 10), включаютс  диоды 9,10 U61+U18+U7IYXJ27.

При этом тиристоры 1(1), 4(1), 1(IY), 4(IY)

5 выключаютс . С момента выключени  тиристоров начинаетс  второй интервал работы. Второй интервал. Ток через нагрузку 18 продолжает протекать в положительном направлении и поддерживаетс  за счет энергии , накопленной в электромагнитном поле

коммутирующих дросселей 6(l), 7(IY) на первом интервале работы. Ток протекает по контуру 6((1 Y)-10-27-9-6(1). При этом электромагнитна  энерги  дросселей 6(1), 7(1 Y) расходуетс  в нагрузке 18 и частично возвращаетс  источнику питани  V (в конденсатор фильтра 27). В нормальном режиме работы инвертора через диоды 9,10 протекает небольшой ток, а второй интервал имеет малую длительность. С уменьшением сопротивлени  нагрузки 18 амплитуда тока диодов 9,10 возрастает. Возврат энергии от контура коммутации в источник питани  обеспечивает жесткость нагрузочной характеристики (отсутствие раскачки напр жений и токов элементов) при изменении сопротивлени  нагрузки 18 в сторону к.з. Изменение сопротивлени  нагрузки 18 в сторону х.х. (возрастание) приводит к снижению интенсивности электромагнитных процессов, дальнейшему уменьшению токов диодов 9,10 (8,11) и длительности второго интервала. Наконец, начина  с некоторого значени  сопротивлени  18, этот интервал может исчезнуть совсем. Данный режим работы характеризуетс  снижением напр жени  на конденсаторах 5(1), 5(IY) 5(ll), 5(lll). Напр жение U5 становитс  ниже напр жени  на входе инвертора U27. При этом сокращаетс  врем , предоставл емое тиристором дл  восстановлени  управл ющих свойств. При возрастании сопротивлени  нагрузки 18 снижаетс  по этой причине устойчивость работы инвертора . Диоды 9 и 10 провод т ток до тех пор, пока не израсходуетс  электромагнитна  энерги  дросселей 6(l), 7(IY). Далее диоды 9 и 10 запираютс . Начинаетс  третий интервал работы инвертора.

Третий интервал. Он характеризуетс  бестоковой паузой (не провод т тиристоры и диоды инвертора). Через нагрузку 18 в этом интервале ток не протекает.Пауза в работе инвертора необходима дл  увеличени  времени, предоставл емого тиристорам дл  восстановлени  управл ющих свойств. Пауза может отсутствовать. Тогда полупериод состоит из перв ого и второго интервалов.

По истечении паузы включаютс  тиристоры 1,4 мостовII, III, и через нагрузку 18 начинает протекать отрицательный ток. Процессы во втором полупериоде аналогичны описанным выше. При этом работают противофазные части коммутирующих дросселей 6(И), 7(Ш)и диоды 8,11.

Второй период начинаетс  с момента включени  тиристоров 2(l), 3(l), 2(IY), 3(IY) мостов I, IY. Ток через нагрузку 18 снова протекает в положительном направлении.

Датчиками напр жений на коммутирующем конденсаторе 14 и на входе инвертора 17 посто нно измер ютс  напр жени . Сигнал с выхода датчика 14 поступает на вход

фильтра 15, который служит дл  сглаживани  динамических толчков напр жени  на коммутирующем конденсаторе 5. Сигналы с выходов фильтра 15 и датчика 17 напр жени  на входе инвертора поступают на входы

0 устройства 16 сравнени . Сигнал рассогласовани  с выхода подаетс  на вход управлени  устройства регулируемой задержки 13 блока 12 управлени , в соответствии с которым блок 12 управлени  смещает фазу

5 F1 импульсов управлени  инверторных мостов I, Ill относительно импульсов и мостов I, IYOT противофазной работы к синфазной F1(180,0). При синфазной работе MY одновременно включаютс  тиристоры диагона0 лей всех мостов.

Если напр жение на коммутирующем конденсаторе 5 U5 существенно больше напр жени  на входе инвертора U27 (на 15- 50В) U5XJ27, то тиристоры инверторных

5 мостов I, IY и II, III включаютс  в противофа- зе. При уменьшении разности напр жений U5 и U27 уменьшаетс  сигнал на выходе устройства 16 сравнени  и фазовый сдвиг между моментами включени  тиристоров

0 диагоналей мостов I, IY и II, III. Уменьшение разности напр жений U5-U27 происходит, например, из-за возрастани  сопротивлени  нагрузки 18 и снижени  интенсивности процессов в инверторе за счет ухудшени 

5 условий перезар да коммутирующих конденсаторов 5. При уменьшении FI возникают дополнительные контуры перезар да коммутирующих конденсаторов 5 по цеп м, включающим элементы мостов I, II и III, IY,

0 не содержащих нагрузку 18 и не завис щих от ее сопротивлени . В результате поддерживаетс  достаточна  дл  надежной и устойчивой работы инвертора разность напр жений U5 и U27 в широком диапазоне

5 изменени  сопротивлени  нагрузки 18 от к.з. до х.х. Тиристоры пар мостов I.IY и II, III при этом включаютс  всегда одновременно, что обеспечивает минимальное число межкоммутационных интервалов на периоде в

0 процессе управлени . В результате инвертор устойчиво работает в широком диапазоне изменени  параметров нагрузки 18.

Способ управлени  инвертором реализуетс  следующими действи ми.

5 Формируютс  импульсы управлени  тиристорами стабильной частоты. Эти импульсы подаютс  на тиристоры диагонально расположенных инверторных мостов с коммутирующими конденсаторами в диагонал х переменного тока. При регулировании

выходного параметра регулируют фазовый сдвиг F1 между импульсами управлени  диагонально расположенными тиристорами мостов в интервале F1(180,0), Импульсы управлени  на соответствующие тиристоры диагональных мостов подаютс  всегда одновременно , что обеспечивает минимальное число коммутаций вентилей инвертора. Посто нно измер ют напр жени  на коммутирующем конденсаторе одного из инвер- торных мостов и на входе инвертора. Эти напр жени  сравниваютс  и формируютс  в соответствии с разностью напр жений сигнала рассогласовани . По указанному сигналу дополнительно измен ют фазовый сдвиг между моментами включени  тиристоров диагональных мостов от противофазной работы к синфазной F1(180, 0), т.е. с уменьшением сигнала рассогласовани  уменьшают угол фазового сдвига.

Датчик напр жени  на коммутирующем конденсаторе может быть выполнен на основе трансформатора напр жени  с выпр мителем . Блок 12 управлени  с устройством 13 регулируемой задержки выполн етс 

как, например, в серийном преобразователе СНГ,

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ управлени  много чейковым

   последовательным инвертором, состо щим из тиристорных ийверторных мостов с коммутирующими конденсаторами в диагонал х переменного тока, заключающийс  в

   том, что формируют импульсные последовательности по числу инверторных мостов с посто нной частотой, которые дл  диагонально расположенных мостов инвертора сдвигают одна относительно другой на величину фазового сдвига F1, и дл  каждого инверторного моста их распредел ют и подают на управл ющие переходы соответствующих тиристоров инвертора, отличающийс  тем, что, с целью повышени 

   устойчивости в работе инвертора, формируют сигналы, пропорциональные напр жению на коммутирующем конденсаторе и на входе инвертора, формируют сигнал рассогласовани  между ними, пропорционально

   которому формируют величину фазового сдвига F1.