SU771850A1 - Устройство дл управлени тиристорным однофазным инвертором - Google Patents

Description

f

Изобретение относитс  к области электротехники и может быть использовано в регулируемых вторичных источниках питани  с синусоидальным выходным напр жением, в частности 5 относитс  к автономным тиристорным инверторам, формирующим кривую выходного напр жени  путем амплитудноимпульсной модул ции (АИМ) за счет коммутации вторичных обмоток транс- 10 форматора.

Известно устройство дл  управлени  инвертором 1 , содержащее задающий генератор, ждущие генераторы посто нной скважности, дифференци- J5 рукщие цепочки, схемы совпадени  и счетный триггер. ЭтО устройство формирует выходное напр жение путем ступенчатой аппроксимации згщанной кривой с заданным числом ступеней. 20 К недостаткам этого устройства следует отнести невозможность регулировани  ширины импульсов формируемых ступеней напр жени .

Наиболее близким по технической 25 сущности к данному изоб1 етению  вл етс  устройство дл  управлени  однофазным тиристорным инвертором содержгцдее задающий генератор,триггер, элементы задержки,регул тор длитель- 30

ности импульсов,пересчетный блок,элементы совпадени  и формирователи импульсов управлени  тиристорами. При этом четыре дополнительные элемента совпадени , управл емые от  чеек пересчетного блока, от регул тора длительности импульсов и от датчиков тока в силовой цепи, в моменты времени , кбгда из-эа активно-индуктивного характера нагрузки задерживаетс  включение какого-либо тиристора коммутатора , вырабатывают импульс на включение следующего тиристора коммутатора , который выключает предыдущий тиристор и создает путь току самоиндукции нагрузки. В моменты времени , когда на нагрузке формируетс  , нулевое напр жение, система управлени  формирует управл ющие импульсы на тиристоры предварительного инвертора , которые отключают первичную обмотку трнасформатора от источника питани  и закорачивают ее в обоих направлени х. Тем самым энерги ,запасенна  в нагрузке,рассеиваетс  в самой нагрузке.

Недостатком такого устройства  вл ;отс  ограниченные функциональные возможности.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства и улучшение гармонического спектра выходного напр жени .

Цель достигаетс  тем, что предлагаемое устройство дл  управлени  однофазным инвертором снабжено блоком коррекции, состо щим из элемента ИЛИ четырех элементов И и триггера, блок управлени  предварительным инвертором дополнительно снабжен триггером и четырьм  элементами совпгщени , пересчетный блок дополнительно снабжен двум   чейками пересчета, причем одна из указанных  чеек пересчета включена между первой и дес той  чейками пересчета, втора  - между п той и шестой  чейками пересчета, вход пересчетного блока подключен к выходу второго элемента задержки,пр мой и инверсный выходы триггеров блока управлени  предварительнЕлм инвертором подключены соответственно к первьм выходам элементов совпадени  блока управлени  предварительным инвертором, вторые входы первого и второго элементов совпадени  указанного блока подключены к выходу первого элемента задержки, .вторые входы третьего и четвертого элементов совпадени  указанного блока подключены к выходу второго элемента зещержки, выход задающего генератора и выход регул тора длительности импульсов подключены к выводам дл  подключени  коммутирующих тиристоров и соответственно ко входам первого и второго триггеров блока управлени  предварительным инвертором соответственно через первый и второй .элементы И блока коррекции, второй вход первого элемента И блока коррекции соединен с выходом элемента ИЛИ, второй вход второго элемента И блока коррекции соединен с выходом триггера упом нутого блока коррекции, два входа которого подключены к выходам третьего и четвертого элементов И блока коррекции , первые входы которых соединены с выходом элемента ИЛИ блока коррекции , вторые их входы соединены с выходом первого элемента задержки, а входы элемента ИЛИ подключены к выходам дополнительных  чеек пересчета .

Такое выполнение устройства позвол ет расширить его функциональные возможности и существенно улучшить гармонический состав выходного напржени  инвертора без усложнени  его силовой схемы.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства на фиг. 2 - диаграмма его работы; на фиг. 3 - силова  схема инвертора.

Устройство дл  управлени  тиристорным однофазным инвертором содержит задакщий генератор 1, к выходу которого последовательно подсоединены первый элемент задержки 2, регу;л тор длительности импульсов 3, второй элемент задержки 4 и пересчетный блок 5, к выходам которого подсоединены вторые входы основннх элементов совпадени  б, первые входы которых 5 соединены с выходом регул тора 3, и вторые входы дополнительных элементов совпадени  7, первые входы которых соединены с выходами 8, 9, 10,11 усилителей 12 и 13, св занных с датчиками тока 14, 15 в силовой цепи (см. фиг. 3), а третьи - со вторь выходом регул тора 3, выходы дополнительных  чеек 5 и 5 пересчетного блока 5 подключены ко входам элемента ИЛИ 16 блока коррекции 17, в состав которого вход т также четыре элемента И 18, 19, 20, 21 и триггер 22,

Блок управлени  предварительным

Q инвертором 23 содержит триггеры 24, 25 и четыре элемента И 26, 27, 28 и 29, при этом входы триггеров 24 и 25 подключены соответственно к выходам элементов И 18, 19 блока коррекции 17, а выходы соответственно к первым входам элементов И 26, и 29, вторые входы которых соединены соответственно с выходом элементов 2, 4.

Q Силова  схема инвертора приведена на фиг. 3 и состоит из предварительного мостового инвертора, собранного на тиристорах 30, 31, 32, 33 и диодах , к выходным зажимам которого подключена первична  обмотка промежуточного трансформатора, имеющего секционированную вторичную обмотку.Каждый из трех отводов секционированной вторичной обмотки соединен с выходным зажимом через пары встречно-парал0 лельно включенных тиристоров 34-35, 36-37, 38-39 и датчики тока 14, 15, сигналы которых поступают на усилители 12, 13, каждый изкоторых имеет по два (пр мой и инверсный) выхода 8, 9 и 10, 11. Коммутирующими тиристорами в силовой схеме  вл ютс  тиристоры 40, 41.

Устройство работает следующим образом .

0 Задающий генератор 1 генерирует

последовательность импульсов (фиг.2а), котора  поступает на пр мой вход элемента И 18 блока коррекции и на элемент задержки 2. Сигнал с выхода

элемента 2 (фиг. 26) поступает на

инверсные входы элементов И 26, 27, 28, 29 управлени  предварительном инвертором 23. При этом, если на инверсном входе элемента И 18 отсутствует сигнал запрета (фиг. 2е) , то с

0 вьзходов элементов И блока управлени  предварительным инвертором 23, подключенных к триггеру 24, поступают широкие импульсы в цепи управлени  тифисторами 30 и 31, ас выхода элемента И 18 - короткие импульсы в цеПИ управлени  ко 1мутиру1ацим тиристором 40 (фиг. 2к,л,а). При этом передний фронт импульсов управлени  тиристорами 30 и 31 формируетс  по заднему фронту импульсов элемента 2 а задний фронт по переднему фронту импульсов элемента 4. Импульсы на коммутирующий тиристор 40 формируютс  по переднему фронту импульсов элемента 2. Ширина импульсов элемента 2 выбираетс  не меньшей времени восстановлени  управл ющих свойств тиристоров 30, 31, 32, 33. Таким образом исключаетс  возможность короткого замыкани  источника одновременно включенным тиристорами 30, 31.

По заднему фронту импульсов элемента 2 формируютс  импульсы регул тора длительности импульсов регул тора 3 (фиг. 2в)J которые поступают навторой элемент задержки 4, выход которого св зан инверсньми входами элементов И блока управлени  предварительным инвертором 23, подключенных к триггеру 25. При этом, если на инверсном входе элемента И 19 блока коррекции отсутствует сигнал запрета (фиг. 2ж), то на цепи управлени  тиристорами 32 и 33 поступают импульсы управлени , аналогичные импульсам , поступающим на тиристоры 30 и 31 (а на тиристор 4 аналогичные импульсам на тиристоре 40), только сдвинутые относительно последних на врем , определ емое шириной импульсов регул тора 3 (фиг. 2м, н,и). Ширина импульсов напр жени  на выходе предварительного инвертора таким образом определ етс  шириной импульсов на выходе регул тора 3.

Достоинством такого способа формировани  выходного напр жени  предварительного инвертора  вл етс  то, что в моменты времени, когда на выходе предварительного инвертора в целом формируетс  нулева  ступень напр жени  (фиг. 2о,п), то первична  обмотка промежуточного трансформатора тиристорами 30, 32 или 31,33 отключаетс  от источника питани , а тиpHCTOpeiMH 31, 33 и соответствующими диодами или тиристорами 30, 32 и соответствутацими диодами закорачиваетс  в обоих направлени х (фиг. 3).Тем самым предотвращаетс  обмен энергией меткду источником и нагрузкой и формируетс  нулевое напр жение на нагрузке в указанные моменты времени, что повьвпает коэффициент мощности инвертора в целом и облегчает работу тиристорного коммутатора 34-39 при работе на активно-индуктивную нагрузку

Тиристорный коммутатор работает следующим образом.

Под воздействием импульсов, поступающих с выхода элемента 4 на вход пересчетного блока 5, на выходах последнего Формируютс  широкие импульсы (на фиг. 2д), которые поступают на вторые входы основных элементов совпадени . При этом на выходах основных элементов совпадени  6 формируютс  широкие импульсы управлени  тиристорами коммутатора 34-39, ширина которых определ етс  длительностью импульсов регул тора 3, а на нагрузке формируетс  напр жение (фиг. 2п).

Вспомогательный элемент совпадени  7 формирует короткие импульсы

0 запуска следующего тиристора коммутатора в том случае, если направление тока нагрузки и напр жени  на нагрузке не совпадают по знаку,чем достигаетс  независимость формы на5 пр жени  на нагрузке от параметров нагрузки.

Особенностью данного устройства  вл етс  то, что оно позвол ет формировать на выходе амплитудно-импульс0 но модулированное напр жение с нулевыми ступен ми. С этой целью в пересчетный блок 5 введены дополнительные  чейки 5 и s, выходными сигналами которых управл етс  блок коррекции 17. Введение в пересчетный блок

5 5 дополнительных элементов обеспечивает пустые тактовые интервалы (нулевые ступени) напр жени  на нагрузке (фиг. 2д, п), так как с них сигнал не поступает на управление тирис0 торами коммутатора. Однако дл  формировани  нулевых ступеней напр жени  этого недостаточно. Необходимо на это врем  отключить от источника первичную обмотку и закоротить ее в обоих

5 направлени х. Дл  этой цели введен блок коррекции 17, который управл ет работой блока управлени  предварительным инвертором 23.

Рассмотрим вли ние блока коррек0 ции на работу инвертора при формировании нулевых ступеней выходного напр жени .

Импульсы, поступающие с выхода элемента 4 на вход пересчетного блока 5, приводит к последовательному

5 по влению на ее выходах широких импульсов напр жени  (фиг. 2д), которые поступают на входы основных и дополнительных элементов совпадени  б и 7. Выходы  чеек 5 и 5 подключены ко

0 входам элемента ИЛИ 16, выход которого подключен к инверсному входу элемента И 18. Поэтому когда включена например,  чейка 5 , то имеетс  напр жение (фиг. 2е) на инверсном

5 входе элемента И 18, и импульс.с выхода генератора 1 не проходит на триггер 24, который останетс  в прежнем положении. При этом на тиристор 30 поступает импульс управлени  удвоенной длительности (фиг. 2к),в цепи

0 управлени  тиристором 3 формируетс  пауза удвоенной длительности (фиг.2л), а на ког н тирующий тиристор 40 не подаетс  короткий импульс управлени  фиг.. 2а) .

Claims (2)

1. 5 Сигнал на инверсный вход элемента 19 подаетс  с выхода RC -триггера 22, два входа которого подсоединены к выходам элементов 20, 21. Если нет сигнала на выходе элемента ИЛИ 16, то первым же импульсом с выхода элемента 2 триггер 22 будет приведен в состо ние, при котором на его пр мом выходе будет нулевое напр жение. В противоположное состо ние триггер 22 перейдет лишь при одновременном воздействии сигнала с элементов 16 и 2. Импульсы напр жени  на выходе тригге ра 22 показаны на фиг. 2ж. Эти импульсы оказываютс  сдвинутыми относительно импульсов, следующих с выхо дов  чеек 5 и 5, на врем , равное разности между периодомимпульсов задающего генератора и длительностью импульсов регул тора 3. Такой сдвиг необходим дл  того, чтобы не про-, пустить импульс с выхода регул тора 3, поступающий сразу после окончани  импульса на выходе  чеек 5 и 5 на вход триггера 25. Поэтому вслед за окончанием импульса, например, на  чейке 5 на выходе триггера 22 и соответственно на инверсном входе элемента 19 имеем единичное напр жение (фиг. 2ж), поэтому импульс,формируемый в данный момент времени по Зсщнему фронту регул тора 3, не прой дет на вход триггера 25 и он останетс  в прежнем положении. При этом на тиристор 32 поступит импульс, управлени  удвоенной длительности (фиг. 2м), в цепи управлени  тиристором 33 формируетс  пауза удвоенной длительности (фиг. 2н), а на коммутирующий тиристор 41 подаетс  короткий импульс управлени  (фиг. 2и). На выходе предварительного инвертора формируетс  напр жение, показан ное на фиг. 2о, а на нагрузке напр  жение, показанное на фиг. 2п. Таким образом, предлагаемое устройство обладает всеми достоинствами прототипа, имеет перед последним су щественное преимущество, так как по вол ет без усложнени  силовой схемы инвертора путем формировани  нулевых ступеней получать на нагрузке напр  жение, имеющее существенно лучший гармонический состав. Формула изобретени  Устройство дл  управлени  тиристорным однофазным инвертором, содер жащее задающий генератор, к выходу которого последовательно подсоедине ны первый элемент задержки, регул тор длительности импульсов и второй элемент задержки, блок управлени  предварительным инвертором, содержа щий триггер, пересчетный блок, docто щий из  чеек пересчета, основные и дополнительные элементы совпадени пр этом вторые входы основных элеентов совпадени  подключены к соотетствующим выходам пересчетного блоа , первые их входы подключены к вы- оду регул тора длительности импульов , первые входы дополнительных элементов совпадени  соединены с выхоами датчиков направлени  тока нагрузки , вторые их входы подключены соответственно к выходам первого, второго, шестого и седьмого элементов пересчетного блока, а третьи входы подключены ко входу второго элемента задержки, отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей,оно снабжено блоком коррекции, состо щим из элемента ИЛИ, четырех элементов И и триггера, блок управлени  предварительным инвертором дополнительно снабжен триггером и четырьм  элементами совпадени , пересчетный блок дополнительно снабжен двум   чейками пересчета, причем одна из указанных  чеек пересчета включена между первой и дес той  чейками пересчета, втора  - между п той и шестой  чейками пересчета, вход пересчетного блока подключен к выходу второго элемента задержки, пр мой и инверсный выходы триггеров блока управлени  предварительным инвертором подключены соответственно к первым выходам элементов совпадени  блока управлени  предварительным инвертором, вторые входы первого и второго элементов совпсщени  указанного блока подключены к выходу первого элемента задержки, вторые входы третьего и четвертого элементов совпадени  указанного блока подключены к выходу второго элемента задержки, выход задающего генератора и выход регул тора длительности импульсов подключены к выводам дл  подключени  коммутирующих тиристоров и соответственно ко входам первого и второго триггеров блока управлени  предварительным инвертором соответственно через первый и второй элементы И блока коррекции , второй вход первого элемента И блока коррекции соединен с выходом элемента ИЛИ, второй вход второго элемента И блока коррекции соединен с выходом триггера упом нутого блока коррекции, два входа которого подключены к выходам третьего и четвертого элементов И блока коррекции, первые входы которых соединены с выходом элемента ИЛИ блока коррекции, вторые их входы соединены с выходом первого элемента задержки, а входы элемента ИЛИ подключены к выходам дополнительных  чеек пересчета. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 559355, кл. Н 02 Р 13/18, 1975.
2. 2.Авторское свидетельство СССР ,№ 517133, кл. Н 02 Р 13/18, 1974,

   I i 1 i 1 I 1 I I I t I I I

   i I fl I I g i I i I i в (I

   ппппппп ппппппп   Д II и I I ,1   I I I I I i

   5Г S

   1 t II t I I I 1 I Т 8 Л

   e

   JZ

   Ж

   r-i

   1I I 1 I JiltIL

   J I I I IL

   /(

   пПППпwmrD

   TJ

   1 f

   Ь5

   /

   г J7

   In

   /z

   Z.J

   (

   / 11