Автономный инвертор тока

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и м.б. использовано в тиристорных преобразователях частоты, предназначенных для питания асинхронных тяговых двигателей средств наземного электротранспорта и общепромышленных механизмов. Целью является повышение надежности за счет повышения коммутирующей способности блока принудительной коммутации. Инвертор содержит коммутирующий трансформатор 3 с первичными и вторичными обмотками 4-7, соединенными с возвратными тиристорами 9, 10 и разрядными диодами 11, 12. Коммутирующие тиристоры 13, 14 соединены с двумя коммутирующими LC-цепями 15, 16 и 17, 8 с параллельно подключенным перезарядным тиристорами 19, 20. Трехфазный мост распределительных диодов 21-26 соединен с трехфазным мостом главных тиристоров 27-32. К зарядной обмотке 8 трансформатора 3 подключен зарядный тиристор 37 с диодом 38, подключенный к конденсатору 36. По окончании процесса коммутации включается тиристор 37, и конденсатор 36 перезаряжается через обмотку 8. Если в этот момент напряжение на конденсаторе LC-цепи ниже напряжения на конденсаторе 36, то конденсатор LC-цепи заряжается. 4 ил. w 6

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Н 02 M 7/515

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ос, 0 Ч (61) 1612363 (21) 4771478/07 (22) 19,12.89 (46) 07.12,91. Бюл. М 45 (71) Центр научно-технического творчества молодежи "Прогресс" (72) Г.Н, Коваливкер, Г.В.Кузина, Ю.M,Èíüêîâ и А.M,Ñoëîäóíîâ (53) 621.314,572(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hb 1612363, кл, Н 02 M 7/515, 09.01.89. (54) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР ТОКА (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и м.б. использовано в тиристорн ых преобразователях частоты, предназначенных для питания асинхронных тяговых двигателей средств наземного электротранспорта и общепромышленных механизмов. Целью является повышение надежности за счет повышения коммутирующей способности блока принудительной

Изобретение относится к преобразова, тельной технике, может быть использовано в тиристорных преобразователях частоты, предназначенных для питания асинхронных тяговых двигателей средств наземного электротранспорта и общепромышленных механизмов.

Целью изобретения является повышение надежности в пусковом режиме за счет повышения коммутирующей способности блока принудительной коммутации.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема силовых цепей автономного инвертоэа тока; на фиг. 2 — диаграмма импульсов

„„5U„„1697233 А2 коммутации. Инвертор содержит коммутирующий трансформатор 3 с первичными и вторичными обмотками 4 — 7, соединенными с возвратными тиристорами 9, 10 и разрядными диодами 11, 12, Коммутирующие тиристоры 13, 14 соединены с двумя коммутирующими 1 С-цепями 15, 16 и 17, 8 с параллельно подключенным переэарядным тиристорами 19, 20. Трехфазный мост распределительных диодов 21 — 26 соединен с трехфазным мостом главных тиристоров 27 — 32. К зарядной обмотке 8 трансформатора 3 подключен зарядный тиристор 37 с диодом 38, подключенный к конденсатору 36, По окончании процесса коммутации включается тиристор 37, и конденсатор 36 перезаряжается через обмотку 8, Если в этот момент напряжение на конденсаторе LC-цепи ниже напряже1 ния на конденсаторе 36, то конденсатор

LC-цепи заряжается. 4 ил. управления U> с соответствующей элементам нумерацией, поясняющая принцип Од действия устройства, и диаграмма напря- Ы жений О, поясняющая процесс преобразова- ния постоянного напряжения в трехфаэное переменное; на фиг. 3 — функциональная схема блока управления устройством; на фиг. 4 — диаграммы токов I и напряжений

О, поясняющие принцип действия и электромагнитные процессы, происходящие в устройстве.

Автономный инвертор тока содержит сглаживающие реакторы 1 и 2, подсоединенные к выводам для подключения ис1697233

10 точника питания, коммутирующий трансформатор 3 с первичными и вторичными обмотками 4-7 и зарядной обмоткой 8, подсоединенными к одним выводам возвратных тиристоров 9, 10 и разрядных диодов

11, 12. Аноды и катоды тиристоров 9 и 10 и диодов 11 и 12 попарно объединены и подсоединяются к другим выводам сглаживающих реакторов 1 и 2. Инвертор содержит, также коммутирующие тиристоры 13, 14, . подсоединенные анодом и катодом к выводам двух коммутирующих 1 С-цепей 15, 16 и

17, 18 с подключенными параллельно перезарядными тиристорами 19, 20. К об.цим точкам соединения конденсаторов и реакторов 1 С-цепей подсоединяются выводы вторичных обмоток 4 и 7 трансформатора 3.

Другие катод и анод коммутирующих тиристоров 13, 14 подсоединяются к выводам постоянного тока тсехфазиого моста распределительных диодов 21-26 и к выводам первичных обмоток 5 и 6 коммутирующего трансформатора 3, Выводы переменного тока трехфазного моста распределительных диодов обьединены с выводами переменного тока трехфазного моста главных тиристоров 27 — 32 и предназначены для подключения трехфазной нагрузки ЗЗ вЂ” 35. Выводы конденсатора 36 подсоединяются к выводам источника зарядного напряжения и к выводу зарядной обмотки коммутирующего трансформатора 8. Встречно-параллельно включенные зарядные тиристор 37 и диод 38 подсоединяются между выводами конденсатора 36 и зарядной обмотки 8, Выводы постоянного тока трехфазного моста

27-32 подсоединяются к вторым выводам

1 С-цепей 15, 16 и 17, 18, а также подключаются к выводам сглаживающих реакторов 1 и 2.

Блок управления устройством (фиг. 3) содержит двухканальный оегулятор частоты 39, выход которого подсоединен к входу двухканального распределителя импульсов управления с каналами 40 и 4 I.

Выходы канала 40 подсоединены через усилители-формирователи 42 — 45 к управляющим входам тиристоров 19, 27, 29, 31 и через первый одновибратар 46 и усилитель-формирователь 47 подсоединяется к управляющим входам возвратного тиристора 9, Выходы канала 41 через усилители-формирователи 48-51 подключены к управляющим входам тиристоров 20. 28, 30, 32 и через первый одновибратор 52 и усилитель-формирбватель 53 подсоединяются к управляющему входу тиристора 10. управляющие входы коммутирующих тиристоров 13 и 14 подсоединяются через

40 усилительно-развязывающие элементы 54 и

55 к выходам одновибраторов 46 и 52. B блок управления входит также двухвходовой логический элемент ИЛИ 56, подсоединенный входами к выходам одновибраторов

47, 53 и выходом через дополнительные одновибратор 57 и усилительно-развязывающий элемент 58 — к управляющему входу зарядного тиристора 37, Инвертор согласно диаграмме, приведенной на фиг. 2, работает следующим образом, Предположим, что на интервале времени fp — 1,) включены тиристоры 27 и 30, вследствие чего ток нагрузки протекает от полюса источника питания через реактор 1 по цепи:

27-33-34-30-2- минус источника питания, При этом конденсаторы 15 и 17 заряжены полярностью напряжения, указанной на фиг, 1, В момент времени тл согласно диаграмме управления выключают тиристор 30, Для этого первоначально включают и резарядный тиристор 20, вследствие чего конденсатор 17 перезаряжается по цепи:

17 — 18-20 — 17. В момент окончания перезаряда конденсатора на противоположную полярность (фиг, 4, момент времени тр) включают тиристор 13, вследствие чего конденсатор 15 через тиристор 13 перезаряжается по цепи: 15 — 16 — 13 — 21 — 27 — 15, Ток тиристора

27 начинает спадать (фиг, 4), и в момент равенства тока нулю тиристор 27 выключается. При этом избыточный ток конденсатора 15 замы кается по цепи: 15-16 — 13 — 6 — 11-15, вследствие чего к выключенному тиристору 27 на время восстановления его вентильных свойств прикладывается обратное напряжение, равное напряжению первичной обмотки 6 (0е) коммутирующего трансформатора

3: плюс Ое прикладывается через диод 21 к минусу тиристора 30, а минус через диод

11 — K аноду тиристора 27, При выключении тиристора 27ток нагрузо ки выключаемой фазы переводится в цепь; плюс источника питания — 1-15 — 16 — 13 — 21—

33 — 34 — 30 — 2- минус источника питания. При этом конденсатор 14 перезаряжается (фиг, 4) до исходной полярности напряжения, превышающего в 1,7 — 1,8 раза Од (где Од — входное напряжение источника питания), вследствие чего тиристор 13 выключается.

Поскольку напряжение на конденсаторе 16 имеет неизменную полярность, то при включении тиристора 110 ток обмотки 7 коммутирующего трансформатора замыкается по цепи: 7 — 17-10 (фиг. 4, диаграмма 17), Коэффициент трансформации коммутирующего трансформатора выбирается таким, чтобы обратное напряжение, прикладыва1697233 емое к выключаемому тиристору, было равно

0ок = 015/К2,1, где Uts — напряжение конденсатора 15;

K,t — коэффициент трансформации ком- 5 мутирующего трансформатора между обмотками 4, 6 и 5, 7.

По окончании процесса коммутации согласно диаграмме импульсов управле- 10 ния на интервале времени tz — u подается импульс управления на зарядный тиристор 37. В результате конденсатор 36 через тиристор 37 перезэряжается через обмотку 8 коммутирующего трансформа- 15 торэ.

Если напряжение на конденсаторе 17 по окончании процесса коммутации (ввиду малого тока нагрузки) ниже, чем 0за КВ,7, где Uao — напряжение на конденсаторе 36, 20 то конденсатор 17 заряжается по цепи; 7—

10-17-10 — 7, Параметры обмотки 8 выбираются так, что конденсатор 36 перезаряжается в колебательном режиме на противоположную по- 25 лярность, вследствие чего тиристор 37 выключается, и затем через обмотку 8 и диод 38 конденсатор 36 перезаряжается до исходной полярности напряжения, Внутреннее сопротивление источника питания 30 конденсатора 36 выбирается таким, чтобы процесс переэаряда конденсатора носил колебательный характер. Коэффициент трансформации между зарядной обмоткой

8 и возвратными обмотками 4 и 7 выбира- 35 ется из условия обеспечения начального напряжения на конденсаторах (0«), обеспечивающего выключение тиристоров с максимальным током нагрузки, Длительность импульсов управления. возвратными 40 тиристорами выбирается больше, чем t (s — полупериод перезаряда колебательного контура), вследствие чего обеспечивается при включении тиристора 37 цепь для поочередного дозаряда коммутирующих кон- 45 денсаторов, На интервале времени тз — т4 включается тиристор 30, для чего включают перезарядный тиристор 20, а затем с выдержкой вре- 50 мени т — коммутирующий тиристор 14. При этом коммутирующий конденсатор 17 перезаряжается по контуру: 17 — 12 — 5 — 14 — 18 — 17, вследствие чего к выключаемому тиристору 30 прикладывается напряжение 55 первичной обмотки 5 коммутирующего . трансформатора 3. Одновременно с коммутирующим тиристором включается возвратный тиристор 9, вследствие чего вторичная обмотка коммутирующего трансформатора 4 подключается к источнику постоянного напряжения, в качестве которого используется конденсатор 15, Затем на интервале t4 — ts (согласно диаграмме на фиг. 2) включается зарядный тиристор 37 и по цепи; 4 — 9 — 15 — 4 осуществляется дозаряд конденсатора 15.

При пуске автономного инвертора тока подается запрет по цепи питания на формирователи импульсов управления главными тиристорами 27 — 32, при этом тиристоры узла принудительной коммутации переключаются в соответствии с диаграммой, представленной на фиг, 2, вследствие чего конденсаторы 15 и 17 дозаряжаются до напряжения, равного UBB К4,8 и 0зв К 7,В. (К4,8 и К 7,B — коэффициент трансформации между обмотками трансформатора), Блок управления автономным инвертором тока работает следующим образом. На вход устройства подается сигнал задания выходной частоты преобразователя Ut, в зависимости от которого на входы распределителя 40, 41 импульсов управления подается последовательность сдвинутых во времени импульсов управления. С выхода распределителя логические сигналы управления поступают на входы усилителей-формирователей и согласно диаграмме на фиг.

2 на управляющие входы тиристоров 27, 29, 31, 28, 30, 32. В моменты времени t4, тз. ts, t7, tg распределитель 40, 41 формирует импульсы управления, поступающие на управляющие входы одновибраторов 46, 52, формирующих задержку, равную т. С выходов одновибраторов 46 и 52 импульсы управления через усилительно-развязывающие элементы 54 и 55 поступают на управляющие входы коммутирующих тиристоров

13 и 14 и через усилительно-развязывающие элементы 47, 53 — на управляющие входы возвратных тиристоров 8 и 9. С выходов усилителей-формирователей 47 и 53 импульсы управления поступают на входы двухвходового логического элемента ИЛИ

56. С выхода элемента 56 сигнал управления поступает на вход одновибратора 57, формирующего задержку более чем 4/3 т, и затем через усилительно-развязывающий элемент 58 — на управляющий вход зарядного тиристора 37. Импульсы управления с выходов усилителей-формирователей 47 и 53 формируются по длительности равными 5/3 т, вследствие чего.при включении тиристора 37 осуществляется дозаряд коммутирующих конденсаторов 15 и 17.

1697233

Формула изобретения

Автономный инвертор тока по авт. св. М 1612363, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в пусковом режиме за счет повышения коммутирующей способности блока принудительной коммутации, коммутирующий трансформатор снабжен зарядной обмоткой, подключенной через введенные зарядный тиристор и встречно-параллельно соединенный с ним зарядный диод к выводам для подключения источника зарядного напряжения зашунтированным введенным конденсаторам, а блок управления снабжен дополнител ьн ы м и одн овибратором усилительноразвязывающим элементом и двухвходовым логическим элементом совпадения, подсоединенным входами к выходам первых

5 одновибраторов. формирующих импульсы управления на возвратные тиристоры, и выходом через дополнительный одновибратор, выполненный формирующим задержку 3/4 z, где т — длительность

10 полупериода перезаряда колебательного контура, образованного коммутирующей

LC-цепью, и дополнительный усилительно-развязывающий элемент — к управляющему входу зарядного тиристора, 15

1697233

Иу

28

U29

,ю

1697233

Составитель И.Жеребина

Техред M.Ìoðãåíòàë, Корректор Н.Король

Редактор Т.Зубкова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 4314 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5