SU474087A1

SU474087A1 - Stand-alone inverter with controllable podzar house

Info

Publication number: SU474087A1
Application number: SU1728820A
Authority: SU
Inventors: Вадим Павлович Богатырев; Борис Соломоович Зархин; Борис Евгеньевич Калашников; Сергей Орестович Кривицкий; Исаак Израилевич Эпштейн
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4485
Priority date: 1971-12-24
Filing date: 1971-12-24
Publication date: 1975-06-14

Description

1one

Известные тиристорные автономные инверторы напр жени , предназначенные дл работы от источника посто нного тока с измен ющимс напр жением (например, управл емый выпр митель в преобразователе частоты дл регулировани скорости двигателей ), содержат устройство искусственного подзар да коммутирующих конденсаторов дл исключени вли ни коммутационных процессов в них от напр жени источника посто нного тока. Подзар д коммутирующих конденсаторов осуществл етс либо от постороннего HCT04iH««a через опециальны-е подзар дные тиристоры в межкоммутационный период либо от вспомогательных источников, включенных в контур коммутации.Known thyristor autonomous voltage inverters designed for operation from a DC source with varying voltage (for example, a controlled rectifier in a frequency converter for controlling the speed of the motors) contain an artificial charging device for switching capacitors to eliminate the influence of switching processes in them from the DC voltage source. The charging of commuting capacitors is carried out either from an external HCT04iH "" a through a special charge generator thyristors during the inter-switching period, or from auxiliary sources included in the switching circuit.

Последний способ подзар да более предпочтителен , поскольку в нем отсутствуют дополнительные тиристоры и ввод дополнительной осуществл етс в период «оммутации , чем значительно расшир етс частотный диапазон инвертора. Однако он обладает тем недостатком, что напр жение на коммутирующем конденсаторе измен етс в функции напр жени и тока нагрузки, а колебани напр жени на коммутирующем конденсаторе привод т к ухудшению использовани элементов силовой схемы инвертора.The latter method of charging is more preferable, since it does not contain additional thyristors and the input of an additional one occurs during the "switching time", which considerably extends the frequency range of the inverter. However, it has the disadvantage that the voltage on the switching capacitor changes as a function of the voltage and load current, and the voltage fluctuations on the switching capacitor lead to a deterioration in the use of elements of the inverter power circuit.

В предлагаемом инверторе за счет специального управлени источником подзар даIn the proposed inverter due to the special control of the source of the charge, yes

напр жение на коммутирующем конденсаторе поддерживаетс посто нным, за счет чего обеспечиваетс снижение установленной мощности элементов контура ко.дьмутации.the voltage across the switching capacitor is kept constant, thereby reducing the installed power of the switching circuit elements.

Принципиальна схема предлагаемого инвертора в однофазном исполнении приведена на фиг. 1 и в трехфазном исполнении - на фиг. 2.The circuit diagram of the proposed single-phase inverter is shown in FIG. 1 and in a three-phase version in FIG. 2

Однофазный нолу.мостовой автономныйSingle phase stand-alone bridge

инвертор содержит подключенную к среднему выводу источников питани 1, 2 нагрузку 3, присоединенную другим зажимом к общим электродам обратных диодов 4, 5 и основных тиристоров 6, 7. Общие электроды диода 4,the inverter contains a load 3 connected to the average output of the power sources 1, 2, connected by another terminal to the common electrodes of the return diodes 4, 5 and main thyristors 6, 7. The common electrodes of the diode 4,

тиристора 6 и вспомогательного тиристора 8 присоединены к зажиму источника питани 1, общие электроды диода 5, тиристора 7 и вспомогательного тиристора 9 присоединены к зажиму источника питани 2. К общимthe thyristor 6 and the auxiliary thyristor 8 are connected to the terminal of the power source 1, the common electrodes of the diode 5, the thyristor 7 and the auxiliary thyristor 9 are connected to the terminal of the power source 2. To the common

электродам тиристоров 6 и 7 последовательно подключена цепь из коммутирующих конденсатора 10 и дроссел 11. Между тиристорами 8 и 9 последовательно включены конденсаторы 12, 13 фильтра источника подзар да, кThe electrodes of thyristors 6 and 7 are connected in series with a circuit of switching capacitor 10 and throttle 11. Between thyristors 8 and 9, capacitors 12, 13 of the charge source filter are connected in series,

общей точке которых присоединен дроссель 11. Параллельно конденсаторам фильтра подключена цепь из последовательно соединенных дроссел 14 фильтра, управл емого выпр мител 15 подзар да, датчика 16 тока подзар да. Блок 17 управлени выпр мителем через усилитель 18 подключен the common point of which is the throttle 11. In parallel to the filter capacitors, a circuit is connected from the series-connected throttle 14 of the filter, controlled rectifier 15 charge, sensor 16 of charge current. The rectifier control unit 17 via the amplifier 18 is connected

к органу сравнени 19, который св зан с чиком тока подзар да. Блок 20 управлени инвентором св зан с органом сравнени .Comparison Body 19, which is associated with a charge current tickle. The inventory control unit 20 is associated with a comparison authority.

Трехфазный мостовой инвертор (см. фиг. 2) содержит подключенные к .зажимам источника питани 1 при одинаковых полумостовых инвертора, каждый из которых состоит из основных тиристоров 6, 7, шунтированных соответственно обратными диодами 4, 5, всп0|могательных тиристоров 8, 9, коммутирующих конденсатора 10 и дроссел 11. К общим электродам тиристоров 6 и 7 подключены зажимы фаз нагрузки 3, соединенных в звезду. Инвертор содержит два источника подзар да: один на анодную группу тиристоров 6, другой на катодную группу тиристоров 7. Каждый из источников подзар да содержит последовательно соединенные конденсатор 12(13) фильтра, дроссель 14 фильтра, управл емый выпр митель 15, датчик тока 16. Конденсатор 12 присоединен к общим анодам тиристоров 6 и 8. Конденсатор 13 присоединен к общим катодам тиристоров 7 и 9. Общий блок управлени 17 выпр мителем через усилитель 18 подключен к органу сравнени 19, который св зан с датчиками 16 тока подзар да. Блок управлени 20 инвертором св зан с органом сравнени .The three-phase bridge inverter (see Fig. 2) contains the power source 1 connected to the terminals with identical half-bridge inverters, each of which consists of main thyristors 6, 7, shunted respectively by reverse diodes 4, 5, auxiliary thyristors 8, 9, switching capacitor 10 and throttle 11. To the common electrodes of the thyristors 6 and 7 are connected to the terminals of the load 3, connected in star. The inverter contains two sources of charging: one to the anode group of thyristors 6, the other to the cathode group of thyristors 7. Each of the charging sources contains a filter capacitor 12 (13) connected in series, a filter inductor 14, a controlled rectifier 15, a current sensor 16. The capacitor 12 is connected to the common anodes of thyristors 6 and 8. The capacitor 13 is connected to the common cathodes of thyristors 7 and 9. The common control unit 17 by the rectifier through the amplifier 18 is connected to the reference element 19, which is connected to the charge current sensors 16. The inverter control unit 20 is coupled to the reference unit.

Однофазный инвертор работает следующим образом.Single-phase inverter works as follows.

При включении вспомогательного тиристора 8 коммутирующий конденсатор 10 перезар жаетс через конденсатор 12 фильтра от напр жени одной пол рности до напр жени противоположной пол рности. При очередном включении вспомогательного тиристора 9 коммутирующий конденсатор перезар жаетс аналогично через конденсатор 13 фильтра. При этом частота перезар да коммутирующего конденсатора равна удвоенной частоте инвертора, а средний ток коммутирующего конденсатора гю ем К01Стью С за четверть периода управлени инвертором равен 4Ct/-f. Через конденсаторы 2 и 13 за счет их поочередной работы средний ток перезар да вдвое меньше, чем ток коммутирующего конденсатора 10. Но в установившемс напр жение на конденсаторах 12 н 13 также установившеес , следовательно, ток источника подзар да ino.i3 равен 2CUf.When the auxiliary thyristor 8 is switched on, the switching capacitor 10 is recharged through the filter capacitor 12 from the voltage of one polarity to the voltage of the opposite polarity. When the auxiliary thyristor 9 is switched on next time, the switching capacitor is recharged similarly through the filter capacitor 13. In this case, the frequency of the recharging of the switching capacitor is equal to the doubled frequency of the inverter, and the average current of the switching capacitor, c by the circuit, K01Cypt C for a quarter of the inverter control period is 4Ct / -f. Through capacitors 2 and 13, due to their alternate operation, the average recharge current is half as much as the current of the switching capacitor 10. But in the established voltage on the capacitors 12 and 13, it is also stable, therefore, the current of the charge source ino.i3 is 2CUf.

Таким образом, в установившемс режиме между током подзар да и напр жением на коммутирующем конденсаторе существует соотношение подз 2 CUf.Thus, in the established mode between the charging current and the voltage on the switching capacitor there is a podz 2 CUf ratio.

Если при неизменном значении /„одзIf at the same value / „Odz

вследствие изменени режима силовой части инвертора (изменение напр жени источника датпосто нного тока или тока нагрузки) напр жение на конденсаторе U увеличиваетс , то увеличиваетс и ток разр да конденсаторов 12 и 13. Это приводит при неизмеппом значении tno.o к снижению напр жени на конденсаторах 12 и 13. Снижение напр жени на них приводит к уменьшению энергии, вводимой в контур от источника подзар да, уменьшению напр жени на коммутирующем конденсаторе 10 до прежней величины, определ емой током подзар да. Если ток подзар да измен ть пропорционально частоте, то напр жение на коммутирующем конденсаторе не измен етс при любой частоте и режиме силовой схемы инвертора.due to a change in the power mode of the inverter (change in the voltage source of the datapost current or load current) the voltage across the capacitor U increases, then the discharge current of the capacitors 12 and 13 increases. This leads to a decrease in the voltage across the capacitors 12 and 13. A decrease in the voltage across them leads to a decrease in the energy introduced into the circuit from the charge source, a decrease in the voltage on the switching capacitor 10 to the same value as determined by the charge current. If the charge current varies in proportion to the frequency, the voltage across the switching capacitor does not change at any frequency and power mode of the inverter.

Указанный принцип реализуетс в предлагаемом инверторе. Система управлени источником подзар да выполнена замкнутой по току подзар да, причем уставкой на ток подзар да вл етс напр жение, пропорциональное частоте.This principle is implemented in the proposed inverter. The control system of the charge source is made up of a closed charge current, the setpoint for the charge current is a voltage proportional to the frequency.

Трехфазный мостовой инвертор работает аналогично. В отлнчие от однофазного инвертора , в котором использован один источник подзар да с емкостным фильтром со средней точкой, в трехфазном .мостовом инверторе использованы два источника подзар да - один дл анодной группы тиристоров, другой дл катодной.The three-phase bridge inverter works in a similar way. In contrast to a single-phase inverter, in which one charging source is used with a capacitive filter with a midpoint, two charging sources are used in the three-phase bridge inverter - one for the anode group of the thyristors, the other for the cathode one.

Предмет изобретени Subject invention

Автономный инвертор с управл емым цодзар до1м, состо щий из силовых модулей по числу фаз инвертора, каждый из которых содержит два основных тиристора, два обратных диода, два коммутирующих тиристора, последовательно с которыми включены е.мкостные фильтры источников подзар да, коммутируюа1ие конденсатор и дроссель, выпр мители подзар да с датчиками тока и общий блок управлени , выходна частота которого пропорциональна сигналу управлени , а также орган сравнени напр жений управлени частотой инвертора и сигнала обратной св зи от датчика тока выпр мителей иодзар да , отличающийс тем, что, с целью снижени установленной мощности элементов контура коммутации, выпр мители подзар да выполнены управл емыми, а к входу общего блока управлени выпр мител ми подзар да через усилитель подключен выход упом нутого органа сравнени .An autonomous inverter with controlled Tszar do1m, consisting of power modules by the number of phases of the inverter, each of which contains two main thyristors, two reverse diodes, two commuting thyristors, in series with which are included capacitive charge source sources, a switching capacitor and a choke , recharge rectifiers with current sensors and a common control unit, the output frequency of which is proportional to the control signal, as well as the comparison voltage control unit of the inverter and feedback signal from d tchika current rectifiers iodzar yes, characterized in that, in order to reduce the installed power circuit switching elements, rectifiers recharging made controllable, and to the input common control unit rectifier mi recharging through the amplifier connected to the output of said comparator body.

1515

)n,iit) n, iit

Фиг.гFigg