SU838973A1

SU838973A1 - Thyristorized inverter

Info

Publication number: SU838973A1
Application number: SU792827762A
Authority: SU
Inventors: Сергей Федорович Степанов; Борис Юрьевич Порозов
Original assignee: Саратовский политехнический институт
Priority date: 1979-10-12
Filing date: 1979-10-12
Publication date: 1981-06-15

Description

1one

Изобретение относитс к преобразовательной технике и предназначено дл частотного управлени асинхронными электродвигател ми.The invention relates to converter equipment and is intended for frequency control of asynchronous motors.

Известны тиристорные инверторы с транзисторным гашением, содержащие силовой трансформатор, к отвода выходной обмотки которого подключен транзисторы. В указанных инверторах отсутствуют коммутирующие конденсаторы , и потери энергии в коммутирующей цепи незначительны 1.Known thyristor inverters with transistor damping, containing a power transformer, to the outlet of the output winding of which transistors are connected. In these inverters there are no switching capacitors, and the energy losses in the switching circuit are insignificant 1.

Недостатком данных инверторов вл етс ограниченна выходна мощность , котора определ етс параметрами транзисторов, а они значительно уступают параметрам выпускаемых тиристоров.The disadvantage of these inverters is the limited output power, which is determined by the parameters of the transistors, and they are significantly inferior to the parameters of the manufactured thyristors.

Известны тиристорные инверторы, в которых дл гашени тиристоров используетс , зар женный конденсатор , подсоедин емый тем или другим способом к выключаемому тиристору 2 и 3 .Thyristor inverters are known in which a charged capacitor connected in one way or another to the thyristor 2 and 3 to be turned off is used for quenching the thyristors.

Однако в коммутирующих устройствах указанных схем, как правило, протекают значительные пиковые токи или частотный диапазон этих схем не превышает сотен герц. Массо-габаритные показатели этих коммутирующих устройств получаютс значительными по отношению к показател м всей установки.However, in switching devices of these circuits, as a rule, significant peak currents flow, or the frequency range of these circuits does not exceed hundreds of hertz. The mass-dimension characteristics of these switching devices are significant in relation to the performance of the entire installation.

Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому инвертор напр жени с общим узлом коммутации, содержащий мост рабочих тиристоров, мост коммутирующих тиристоров и The closest in technical essence to the proposed voltage inverter with a common switching node, containing a bridge of working thyristors, a bridge of switching thyristors and

0 диодный мост обратного тока, причем выводы переменного тока всех указанных мостов пофазно соединены между собой и к ним подключен асинхронный двигатель, выводы посто нного тока моста рабочих тиристоров и диодного моста обратного тока подключены к регулируемому источнику посто нного напр жени , а выводы посто нного тока моста коммутирующих тиристоров через ограничивающий резистор подключены к источнику коммутирующего напр жени , причем одновременно на эти выводы подключена коммутирующа LC-цепочка {4.0 a reverse current diode bridge, with the AC terminals of all of the above bridges connected in phase to each other and an asynchronous motor connected to them, the DC outputs of the working thyristor bridge and the reverse DC diode bridge to an adjustable DC voltage source, and DC outputs The bridge of the switching thyristors is connected via a limiting resistor to the source of the switching voltage, and at the same time the switching circuit of the LC network {4 is connected to these terminals.

5five

Недостаток этой схемы состоит в том, что коммутирующа цепочка, рассчитанна на коммутацию пусковых токов, после окончани режима пуска работает в неоптимальном режиме,The disadvantage of this scheme is that the switching circuit, designed for switching inrush currents, after the termination of the start-up mode, works in a non-optimal mode,

0 циркулирующие в ней токи в 7-15 раз0 currents circulating in it 7-15 times

превышают номинальные токи асинхрон него двигател -.- exceed the rated currents of the asynchronous motor.

Если учесть, что коммутирующа LC-цепочка работает с шестикратной частотой.и потери в ней резко возрастёцот с частотой, то становитс цел есообраэным дл пуска асинхронных электродвигателей мощностью в 1-3 кВт использовать комбинированную систему коммутации., Система коммутатации состоит из конденсаторного коммутирующего устройства и транзисторного . Конденсаторное коммутирующее устройство обеспечивает нормальную работу преобразовател с большими пусковыми токами и при перегрузках по току, так как врем работы этого устройства мало, то оно выполн етс из элементов, имеющих минимальные массо-габаритныепоказатели . В номинальном режиме работа схема транзисторной коммутации, обеспечивающа минимальные потери при коммутации.If we consider that the switching circuit operates at a sixfold frequency. And the loss in it sharply increases with frequency, then it becomes appropriate to start a 1-3 kW induction electric motor using a combined switching system. The switching system consists of a capacitor switching unit and transistor. The capacitor switching device ensures the normal operation of the converter with large starting currents and during overcurrent, as the operation time of this device is short, it is made of elements having minimum mass-dimensional indices. In the nominal mode, the operation is a transistor switching circuit, ensuring minimal switching losses.

Цель изобретени - расширение частотного диапазона и повышение КПД.The purpose of the invention is to expand the frequency range and increase efficiency.

Поставленна цель достигаетс тем, что тиристорный инвертор, содержащий мост основных тиристоров и мост вентилей обратного тока, шинами посто нного тока подключенный к вторичному источнику посто нного напр жени , мост коммутирующих тиристоров, шинами посто нного тока св занный со вспомогательным источником коммутирующего напр жени причем выводы переменного тока всех мостов подключены к соответствую- щим выходным выводам инвертора, а также коммутирующую цепь и блок управлени тиристорами мостов, включающий в себ задающий генератор и .распределитель импульсов, снабжен ключом в виде согласно-параллельно включенных тиристора и транзистора, который включен в цепь между одной из шин посто нного тока моста Коммутирующих тиристоров и соответствующим выводом вспомогательного источника коммутирующего напр жени , в эту цепь включен введенный ограничивающий индуктивный эле .мент, упом нута коммутирующа цепь выполнена в виде конденсатора, между обкладкс1ми которого включена цепочка из последовательно соединенных первого перезар дного дроссел и перезар дного тиристора, параллельно последнему подключена втора цепочка из последовательно соединенных второго перезар дного дроссел -и диода, причем зта коммутирующа цепь подключена к одной шине посто нного тока моста коммутирующих тиристоров непосредственно , а к другой шине - через указанный ключ.The goal is achieved by the fact that a thyristor inverter containing a bridge of main thyristors and a bridge of reverse current valves, DC buses connected to a secondary source of constant voltage, a bridge of switching thyristors, DC buses connected to an auxiliary source of switching voltage and the conclusions alternating current of all bridges are connected to the corresponding output terminals of the inverter, as well as the switching circuit and the thyristor control unit of the bridges, which includes the master generator op and pulse distributor, supplied with a key in the form of a thyristor and a transistor connected in parallel, which is connected to one circuit between one of the DC buses of the commutating thyristor bridge and the corresponding output of the auxiliary switching voltage source, an introduced limiting inductive element is included in this circuit. The aforementioned switching circuit is made in the form of a capacitor, between the laps of which a chain of a series of first recharged throttle and a recharge is connected in series variable resistor, the latter is connected in parallel a second chain of series-connected second-stand recharge throttle -u diode, and sin a commuting circuit is connected to a DC bus bridge commutating thyristor directly, and the other bus - through said key.

При этом вентили моста обратного тока выполнены управл емыми.In this case, the reverse current bridge valves are controllable.

Кроме того инвертор снабжен шестивходовым логическим элементом ИЛИ, входами подключенным к соответствующим выходам блока управлени тиристорными мостами, двум двухвходовыми .логическими1 элементами И, одни входы которых подключены к выходу шестивходового логического элемента ИЛИ, двухвходовым логическим элементам ИЛИ, каждый вход которого подключен к выходу одного из двух введенных реле времени, его выход подключен к другому входу первого логического элемента И непосредственно , а к другому входу второго логического элемента И через введенный логический элемент НЕ, а также двум узлами формировани управл ющих импульсов, узлом задержки и датчиком тока, установленным в шине посто нного тока моста вентилей обратного тока, причем выход датчика .тока подключен ко входу одного из реле времени, управл ющие входы тиристора упом нутого ключа и перезар дного тиристора коммутирующей цепи подключены соответственно через один узел формировани управл ющих импульсов и Через блок задержки с выходом первого логического элемента И, а выхо второго логического элемента И через второй узел формировани управл ющих импульсов подключен к управл ющему входу транзистора указанног ключа.In addition, the inverter is equipped with a six-input logical element OR, inputs connected to the corresponding outputs of the control unit of the thyristor bridges, two two-input .logical1 AND elements, one inputs of which are connected to the output of the six-input logical element OR, each input connected to the output of one of two input time relays, its output is connected to another input of the first logic element I directly, and to another input of the second logic element I c The input is NOT a logical element, as well as two control pulse generation nodes, a delay node and a current sensor installed in the DC bus of the bridge of the reverse current valves, with the output of the current sensor connected to the input of one of the time relays The key and the recharging thyristor of the switching circuit are connected, respectively, through one node of the formation of control pulses and through the delay unit with the output of the first logical element AND, and the output of the second logical element and black Without the second node, the formation of control pulses is connected to the control input of the transistor of the indicated switch.

На фиг, 1 представлена принципиальна схема предлагаемого инвертор на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие алгоритм формировани управл ющих импульсов ключевыми элементами инвертора.FIG. 1 is a schematic diagram of the proposed inverter in FIG. 2 - timing diagrams explaining the control pulse generation algorithm for key elements of the inverter.

Инвертор, содержит мост основных тиристоров 1-6, мост тиристоров 7-12 обратного тока, мост коммутирующих тиристоров 13-18, выводы переменного тока указанных мостов пофазно соединены между собой и образуют выход преобразовател . Клю из параллельно соединенных тиристора 19 и транзистора 20 соединен последовательно с ограничивающей индуктивностью 21, включенной,в цепь посто нного тока источника 22 коммутирующего напр жени . Коммутирующа цепь представл ет собой параллельное соединение конденсатора 23, зашунтированного цепочкой из последовательно соединенных перезар дных индуктивности 24 и тиристора 25 зашунтированного цепочкой из последовательно соединенных второй перезар дной индуктивности 26 и диода 27, подключена одним концом к источнику 22 коммутирующего напр жени а другим - к точке соединени индуктивности 21 и транзистора 20.The inverter contains a bridge of main thyristors 1-6, a bridge of thyristors 7-12 of reverse current, a bridge of switching thyristors 13-18, the AC terminals of these bridges are phase-wise interconnected and form the output of the converter. A key from a parallel connected thyristor 19 and transistor 20 is connected in series with the limiting inductance 21 connected to the DC circuit of the switching voltage source 22. The switching circuit is a parallel connection of a capacitor 23 shunted by a chain of series-connected overcharge inductors 24 and a thyristor 25 shunted by a chain of series-connected second overcharge inductance 26 and diode 27, connected at one end to the source 22 of the switching voltage and the other to the point connections of inductance 21 and transistor 20.

Управл ющий вход транзистора 20 через первый формирователь 28 управл ющих импульсов соединен с выходом логического элемента И 29, один из входов которого соединен с выходом щестивходового логического элемента ИЛИ 30, а другой - через логический элемент НЕ 31 с выходом двухвходового логического элемента ИЛИ 32 и с одним из входов другого логического элемента И 33, другой вход которого соединен с выходом шестивходового логического элемента ИЛИ 30. Выход логического элемента И 33 соединен через блок 34 задержки с управл ющим входом тиристора 25 коммутирующей цепочки и одновременно выход логического элемента И 33 через второй формирователь 35 управл ющих импульсов соединен с управл ющим входом тиристора 19, подключенного параллельно транзистору 20, а входы шестивходового логического элемента ИЛИ 30 соединены с одной и групп выходов задающего генератора 36, друга группа выходов которого соединена с управл ющими входами тиристорных мостов 1-6, 7-12, 13-18 Сигнальна цепь датчика 37 тока установленного в цепи посто нного тока регулируемого источника 38 посто нного напр жени , соединена через реле 39 времени с одним из входов двухвходового логического элемента ИЛИ 32, другой вход которого соединен с выходом другого реле 40 времени.The control input of the transistor 20 through the first driver 28 of the control pulses is connected to the output of the logic element AND 29, one of the inputs of which is connected to the output of the input signal OR 30, and the other through the logic element HE 31 and the output of the two-input logic element OR 32 and one of the inputs of another logical element AND 33, the other input of which is connected to the output of a six-input logical element OR 30. The output of logical element AND 33 is connected through a block 34 of a delay to the control input of a thyristor 25 com the scavenging chain and simultaneously the output of the logic element 33 and 33 through the second driver 35 of the control pulses are connected to the control input of the thyristor 19 connected in parallel with the transistor 20, and the inputs of the six-input logic element OR 30 are connected to one and the output groups of the master oscillator 36, another group of outputs of which connected to the control inputs of the thyristor bridges 1-6, 7-12, 13-18. The signal circuit of the current sensor 37 installed in the DC circuit of the regulated constant voltage source 38 is connected via time relay 39 to one input of a two-input OR gate 32, the other input of which is connected to the output of another time relay 40.

Схема работает следующим образом .The scheme works as follows.

При включении преобразовател на управл ющие входы основных тиристоров 1-6, тиристоров 7.-12 обратного тока коммутирующих тиристоров 13-18 и на входы шестивходового логического элемента ИЛИ 30 подаютс импульсы управлени от блока 36 управлени . Одновременно начинает работать реле 40 времени, которое своими контактами подает сигнал на один из входов двухвходового логического элемента ИЛИ 32. С выхода этого элемента сигнал поступает на вход логического элемента НЕ 31 и на один из входов логического элемента И 33, на другой вход которого поступают импульсы с выход шестивходового логического элемента ИЛИ 30. С выхода логического элемента И 33 импульсы управлени поступают на блок 34 задержки и на блок 35. С выхода последнего импульс поступает на управл ющий вход тиристора 19, ас выхода блока 34 задержки через врем задержки, равное времени выключени основных тиристоров, импульс управлени поступает на перезар дный тиристор 25. Как только на входе тиристора 19 по вл етс импульс напр жени , онWhen the converter is turned on, the control inputs of the main thyristors 1-6, the thyristors 7.-12 reverse current of the switching thyristors 13-18 and the inputs of the six-input logic element OR 30 are supplied with control pulses from the control unit 36. At the same time, time relay 40 begins to work, which with its contacts sends a signal to one of the inputs of a two-input logic element OR 32. From the output of this element, the signal arrives at the input of the logic element NOT 31 and to one of the inputs of the logic element I 33, to the other input of which pulses arrive from the output of the six-input logic element OR 30. From the output of the logic element AND 33, control pulses are sent to the delay block 34 and to block 35. From the output of the last pulse, the pulse goes to the control input of the thyristor 19, ac of the output block Single 34 delays through delay time equal to the time of turning off the main thyristors, the control pulse is supplied to recharge projectile loader thyristor 25. Once the thyristor 19 at the input of pulse is a voltage, it

открываетс и напр жение конденсатора 23 через коммутирующие тиристоры 13-18 прикладываетс к выходам переменного тока моста рабочих тиристоров . Разность напр жений конденсатора 23 и регулируемого источника 38 посто нного напр жени прикладываетс с обратным знаком к закрываемому основному тиристору. Через врем ,равное времени выключени основных тиристоров, на the voltage of the capacitor 23 is opened and through the switching thyristors 13-18 is applied to the alternating current outputs of the bridge working thyristors. The voltage difference between the capacitor 23 and the adjustable constant-voltage source 38 is applied with the opposite sign to the main thyristor being closed. After a time equal to the off time of the main thyristors,

0 -управл ющем входе перезар дного тиристора 25 по вл етс импульс управлени , который гго открывает. Это приводит к образованию дополнительной цепи перезар да конденса5 тора 23 через индуктивность 24 и тиристор 25. Напр жение на обкладках конденсатора мен ет знак, а это в свою очередь вызывает выключение коммутирующих тиристоров 13-18 The 0-control input of the recharge thyristor 25 is supplied with a control pulse, which opens. This leads to the formation of an additional circuit for recharging capacitor 23 through inductance 24 and thyristor 25. The voltage on the capacitor plates changes sign, and this in turn causes the switching off of the switching thyristors 13-18

0 и тиристора 25. Первоначальна пол рность напр жени на обкладках конденсатора 23 восстанавливаетс по цеп м: конденсатор 23 - диод 27 индуктивность 26 - индуктивность 24 и друга цепь: конденсатор 23 - ис5 точник 22 коммутирующего напр жени - индуктивность 21.. Реле 40 времени , закончив работу, отключает управл ющий сигнал со входов логических элементов ИЛИ 32 и НЕ 31, 0 and thyristor 25. The initial polarity of the voltage on the plates of capacitor 23 is restored by the following circuits: capacitor 23 - diode 27 inductance 26 - inductance 24 and other circuit: capacitor 23 - switching voltage source 22 .. inlay 40 time when finished, it disables the control signal from the inputs of logical elements OR 32 and NOT 31,

0 что приводит к прекращению подачи импульсов на тиристоры 25 и 19, а импульсы управлени с выхода шестивходового логического элемента ИЛИ 30 начинают поступать через логичес5 кий элемент И 29 и блок 28 управлени на вход транзистора 20. При работе .инвертора в режиме перегрузки по току сигнал с датчика 37 тока включает реле 39 времени, которое 0 which leads to the cessation of the supply of pulses to thyristors 25 and 19, and the control pulses from the output of the six-input logic element OR 30 begin to flow through the logical element AND 29 and the control unit 28 to the input of the transistor 20. When the inverter operates in the overcurrent mode, the signal from the current sensor 37 includes a time relay 39, which

0 обеспечивает подачу импульсов управлени на управл ющие входы тирис .торов 19 и 25 и прекращает подачу импульсов управлени на управл ющий вход транзистора 20..0 provides the supply of control pulses to the control inputs of thyristors 19 and 25 and stops the supply of control pulses to the control input of transistor 20 ..

Предлагаемый инвертор удачно со5 четает достоинства.преобразователей с конденсаторной и с транзисторной коммутацией. Так как при транзисторной коммутации транзистор работает , в импульсном режиме, то можно The proposed inverter successfully combines the advantages of capacitors with capacitor and transistor switching. Since during transistor switching the transistor operates in a pulsed mode, it is possible

0 максимально использовать его импульс в свойства по току, при этом по . --5Й на коммутацию минимальные. Конденсаторна коммутаци позвол ет коммутировать большие токи, но по5 тери на коммутацию при этом выше. Разнесение времени работы конденсаторного коммутирующего устройства и транзисторного позвол ет повысить энергетические показатели всего устройства.0 to maximize its momentum in the properties of the current, while on. - 5th for switching minimum. Capacitor switching allows you to switch large currents, but the losses per switching are higher. The separation of the operating time of the capacitor switching device and the transistor one allows to increase the energy performance of the entire device.

00

Claims

1. Thyristor inverter containing the main thyristor bridge and the bridge

reverse current valves, DC buses connected to a secondary DC source, a bridge commuting thyristor DC buses connected to an auxiliary switching voltage source, and the AC terminals of all bridges are connected to the corresponding output terminals of the inverter, and also switching a bridge thyristor control unit and block including a master oscillator and an impulse 7: sys distributor, characterized in that, in order to expand the frequency range and increase Efficiency, it is provided with a key in the form of a parallel-connected thyristor and a transistor, which is connected to the circuit between one of the DC buses of the bridge of the switching thyristors and the corresponding output of the auxiliary switching voltage source, the introduced limiting inductive element is included in the same circuit, the circuit is made in the form of a capacitor, between the plates of which a chain of the series-connected first recharge throttle and recharging thyristor are connected in series, parallel to the latter is connected to a second chain of successively connected second recharged throttle and diode, and this switching circuit is connected to one DC bus of the bridge of the switching thyristors directly, and to the other bus through a specified key,

2, the Inverter according to claim 1, that is, and with the fact that the valves of the reverse current bridge are controllable.

3. Inverter on PP. 1 and 2, characterized in that

equipped with a six-input OR logic element, inputs connected to the corresponding outputs of the control unit of the thyristor bridges, two AND two-input logic elements, one inputs of which are connected to the output of the six-input OR logic element, each two input connected to the output of one of the two time relays , its output is connected. to another input of the first logical element I, directly, to another input of the second logical element I, and through the inputted HE unit, as well as two control pulse generation units, a delay unit and a current sensor installed in the DC bus of the reverse current gate bridge, the output of the current sensor connected to the input of one of the time relays, the control inputs of the thyristor of the aforementioned switch and the recharging thyristor of the switching circuit is connected, respectively, through one node of the formation of control pulses, and through the delay unit with the output of the first logical element I, and the output of the second logical element I through the second node of the forms The control pulse is connected to the control input of the transistor of the specified key.

Sources of information taken into account in the examination

1, USSR Author's Certificate No. 320000, Cl, H 02 M 7/52, 1972,

2, USSR Author's Certificate No. 156230, cl. H 02 M 7/00, 1965.

3, Vysochansky V.S., Switching nodes of voltage inverters. Electricity, 1975, No. 12, p. 28-33,

4, USSR Author's Certificate No. 406278, class, H 02 M 5/42 ,, 1975,