Многофазный мостовой инвертор

 

МНОГОФАЗНЫЙ МОСТОВОЙ ИНВЕРТОР , содержащий девять тиристорных стоек, каждая из которых включает в себя цепочку последовательно соединенных первого тиристора, первого и второго отсекающих диодов, второго тиристора, шунтированную первым и вторым обратными диодами, общая точ .ка которых соединена с общей точкой отсекающих диодов и подключена к соответствующему входу блока суммирующих трансформаторов,коммутирующие LC-цепи, включенные между катодами первых тиристоров, а также между анодами вторых тиристоров всех стоек, и блок управления, имеющий 18 выходных каналов с напряжениями в виде периодических последовательностей импульсов длительностью 160 эл.град. одинаковой частоты, со сдвигом по фазе последовательностей импульсов каждого последующего канала в 20 эл. град., соединенных с управляющими электродами первых и вторых § тиристоров, обеспечивающий алгоритм работы инвертора, при котором первые (Л тиристоры включаются с взаимным сдвигом по Лазе в 40 эл.град. в порядс ке возрастания номеров стоек 1-9, вторые тиристоры относительно первых в каждой стойке включаются со сдвигом 180 эл.-граД,, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения путём увеличения,допустимого диапазона : изменения характера нагрузки, соедйЭд ;нение тиристоров коммутирующими ю LC-цепями выполнено в следующей пос30 ледовательности порядковых номеров | тиристорных стоек:1-5-9-4-8-3-7-2-6-1.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) (1l) 4(51) Н 02 М 7/515

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 11:

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ i

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 3535573/24-07 (22) 26.11.82 (46) 23.01.85. Бюл. Р". 3 (72) П.В. Блинов, A.Â. Гущин и Н.А. Ссорин (» ) Горьковский политехнический институт им. А.A. Жданова (53) 621.314.572(088.8) (56) 1. Бедфорд Б., Хофт Р. Теория автономных инверторов. N., "Энергия", 1969, с. 197-203.

2. Тиристорные преобразователи в .электроприводе. Под ред. P.Ñ.Ñàðбатова. N., "Энергия", 1980, с.87-92.

3. Белов N.N., Блинов И.В., Гущин А.В., Ссорин Н.А. Преобразователи частоты со ступенчатой волной выходного напряжения. — Сб."Элементы и системы электрооборудования", Горький, ГПИ нм. A.A. Жданова, с. 138-143. (54) (57) ИНОГОФАЭНЬЙ ИОСТОВОП ИНВБРТОР, содержащий девять тиристорных стоек, каждая из которых включает в себя цепочку последовательно соединенных первого тиристора, первого и второго отсекающих диодов, второго тиристора, шунтированную первым и вторым обратными диодами, общая точ.ка которых соединена с общей точкой отсекающих диодов и подключена к соответствующему входу блока суммирующих трансформаторов, коммутирующие

L,С-цепи, включенные между катодами первых тиристоров, а также между анодами вторых тиристоров всех стоек, и блок управления, имеющий 18 выходных каналов с напряжениями в виде периодических последовательностей импульсов длительностью 160 эл.град. одинаковой частоты, со сдвигом по фазе последовательностей импульсоз каждого последующего канала в

20 эл. град., соединенных с управляющими электродами первых и вторых тиристоров, обеспечивающий алгоритм Е работы инвертора, при котором первые тиристоры включаются с взаимным сдвигом по фазе в 40 эл.град. в порядке возрастания номеров стоек 1-9, вторые тиристоры относительно первых Я в каждой стойке включаются со сдвигом 180 эл.град., о т л и ч а ю .— шийся тем, что, с целью расширения области применения путем увеличения допустимого диапазона изменения характера нагрузки, соеди.нение тиристоров коммутирующими С-цепями выполнено в следующей последовательности порядковых номеров тиристорных стоек: 1-5-9-4-8-3-7-2-6-1. !

1 1136281 3

Изобретение относится к устройст- 120 эл.гряд., что н вам преобразования энергии постоян- использовать его пр ного тока на входе в энергию перемен- ку с cosyc0,56 беэ ного тока на выходе с использованием выходного напряжени .полУпРоводниковых пРибоРов и может 3 тельно сужает облас быть использовано для частотного ре- 1 инверторя гулировяния высокоскоростных асин- Кроме того, при хронных и синхронных электродвигя- инверторя его выход телей, а также в качестве источника имеет прямоугольную втоРичного питаниЯ РадиоэлектРонной 10 держит гармоники вы аппаратуры. Наиболее близким

Известен тиристориый инвеРтор» по технической сущи содержащий четыре инвертирующих мос му результату являе та с индивидуальной коммутацией. Каж мостовой инвертор, дый инвертирующий мост выполнен из 1 вять тиристорных ст трех тиристорных стоек. Стойка сос- которых включает в тоит иэ последовательно соединенных ледовательно соедин первого и второго тиристоров, шун» . ристоря, первого и тировянных первым и вторым обрат- щих диодов,-второго ными диодами. Выходное напрякение 2О тировянную первым и имеет Форму. кривой, близкУю к сину ми диодами, общяя т соидяльной, и угол проводимости соединена с общей т каждого тиристора равен 180 эл.град » диодов и подключена что позволяет использовать инвертор щему входу блока с для работы на нагрузку с 0 < cog(f а 1 gg форматоров. между к беэ искажения Формы выходного напря- тиристоров, а также жения (1). вторых тиристорон в

Однако в этом инверторе для пере ны коммутирующие С ключения рабочего тиристоря требует- . содержит также блок ся по крайней мере один коммутирую- ды которого соедине щий тиристор, что значительно ус- щими входами всех т ложняет устройство и повышает его торные стойки образ стоимость. нык инвертирующих м

Такое выполнение инвертора обеспечивает суммирование прямоугольных напряжений трехФазных инвертирующих мостов, что позволяет получить Форму кривой выходного напряжения, близкую к синусоидальной, и исключить гармонические составляющие ниже 17-го порядка Я .

Однако в указанном ииверторе угол проводимости каждого тиристора равен

120 эл.град., что также не позволяет использовать его при работе на на« грузки с coQEf> О,S6 беэ искажения формы выходного напряжения н,сужает стоимость (2) . область применения инвертора.

Однако в данном инверторе угол Цель изобретения - расширение области .применения инвертора путем

Известен также трехфазный инвертирующий мост с мекдуФяэовой коммутацией, содержащий три твристорные стойки. Каждая стойка состоит из цепочки последовательно соединенных первого тиристора, первого и второго отсекающих диодов и второго тиристора, которая шунтирована первым и вторым обратным диодами. Общая точка обратных диодов соединена с общей точкой отсекающих диодов и образует выходной вывод инвертора. Ка- 5 тоды первых тиристоров всех трех стоек соединены .коммутирующими 4С-цепями в следующей последовательности

1-2-3-1. Аноды вторых тиристоров всех стоек соединены коммутирующи- 5О ми цепями анапогично. Такое выполнение инвертора позволяет совместить в одном тиристоре Функции рабочего и коммутирующего тиристора, что упрощает инвертор и сникает его 55 проводимости тиристоров не превышает е позволяет и работе на нагрузискякения формы я, а это значить применения таком выполнении ное напряжение форму, т.е. сосшего порядка. к изобретению ости и достигаемотся многофазный содержащий деоек, каждая из: себя цепочку пос-, енных первого ти- второго отсекаютиристора, шунвторым обратныочка которых очкой отсекающих к соответствуюуммирующих трансятодами первых между анодами сех стоек включе-цепи. Инвертор управления, выхоны с управляюиристоров. Тирис" уют три трехфазоста с междуФазовой коммутацией. Катоды первых тиристоров, а также аноды вторых тиристоров трех стоек каждого моста соединены коммутирующими 4С-целями в следующих последовательностях порядковых номеров тиристорных стоек:

1-2-3-1; 4-5-6-4; 7»8-9-7.

281 4 образуя выходной вывод стойки, который подключен к соответствующему входу блока 18 суммирующих трансформаторов. Между катодами тиристоров

12 всех стоек включены коммутирующие

LC-цепи 19-27 в следующей последовательности порядковых номеров тиристорных стоек: между первой и пятой, пятой и девятой, девятой и четвертой, четвертой и восьмой, восьмой и третьей, третьей и седьмой, седьмой и второй, второй и шестой, шестой и первой или

1-5-9-4-8-3-7-2-6-1.

В аналогичной последовательности между анодами тиристоров 15 всех стоек 1-9 включены коммутирующие -цепи 28-36.

Управляющие входы тиристоров 12 и

15 инвертора подсоединены к блоку

37 управления (фиг.2), выполненному в виде соединенных последовательно задающего генератора 38, делителя

39 частоты импульсов, распределителя 40 импульсов, дешифратора 41 и оконечного усилителя-формирователя 42

I импульсов.

Задающий генератор 38 выполнен по схеме генератора регулируемой часто35 ты на однопереходном транзисторе 43 и содержит рези т6ры 44-47 и конденсатор 48.

3 1136 увеличения допустимого диапазона изменения характера нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, что в многофазном мостовом инверторе, содержащем девять тиристорных стоек, каждая из которых включает в себя цепочку последовательно соединенных первого тиристора, первого и второго отсекающих диодов, второго тиристора, шунтированную первым и вторым обратными диодами, общая точка которых соединена с общей точкой отсекающих диодов и подключена к соответствующему входу блока суммирующих трансформаторов, при этом между катодами первых тиристоров, а также между аночами вторых тиристоров всех стоек вклю.чены коммутирующие LC-цепи, и блок управления, выход которого соединен с управляющими входами тиристоров, соединение тиристоров коммутирующими

LC-цепями выполнено в следующей после довательности порядковых номеров тиристорных стоек: 1-5-9-4-8-3-7-2-6-1.

Блок управления содержит соединенные последовательно задающий генератор, делитель частоты импульсов, расйределитель импульсов, дешифратор и оконечный усилитель-формирователь импульсов.

Соединение тиристоров в указанной последовательности порядковых номеров тиристорных стоек обеспечивает увеличение угла проводимости тиристоров до 160 эл. град., что поз.— воляет использовать его при работе на нагрузки с 0.4 со с 0,86 без искажения формы кривой выходного напряжения и,тем.самым, расширить область применения инвертора.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого инвертора на фиг. 2 — принципиальная! схема бло» ка управления инвертора, на фиг. 3— диаграммы, поясняющие принцип работы блока управления, на фиг. 4— диаграммы импульсов управления силовыми тиристорами инвертора и выходного напряжения инвертора.

1 50

Инвертор содержит тиристорные стойки 1-9, включенные между плюсовой 10 и минусовой 11 щинамь источника постоянного напряжения. Каждая тиристорная стойка 1-9 состоит 5S из цепочки последовательно соединенных анодного тиристора 12, отсекающих диодов 13 и 14 и катодного тиристора 15, шунтированйой обратными диодами 16 и t7. Тиристоры 12 и

15 являются одновременно рабочими и коммутирующими . Общая точка отсекающих вентилей 13 и 14 соединена с общей точкой обратных диодов t6 и 17, Распределитель 40 импульсов содержит кольцевой счетчик, выполненный на триггерах 49, логические элементы 2И-HF) 50, интегрирующие цепочки 51 и 52 и подсоединенные к выходам триггеров 49 триггеры 53, счетные входы которых соединены через инвертор 54 с выходом генератора 38. Выходы распределителя 40 импульсов соединены с входом дешифратора 41.

Дешифратор 4t выполнен на восемнадцати элементах 2И-НЕ 55 выхоf ды которых соединены с входными зажимами оконечного усилителя-формиро вателя 42 импульсов.

Оконечный усилитель-формирователь

42 импульсов выполнен .по схеме однокаскадного усилителя и состоит из транзистора 56, импульсного трансформатора 57, диода 58 =и резистора

1136281

Управляющие импульсы с четными номерами из .последовательности импульсов 80-97 поступают в порядке возрастания номеров на тиристоры 12

50 анодной группы вентильных стоек

1-9 соответственно Четные управляющие импульсы имеют сдвиг по фазе

40 эл. град.(†" ).

Управляющие импульсы с нечетными номерами иэ последовательности им пульсов 80-97 поступают на тиристо59. Выходы формирователя импульсов соединены с цепями управления силовых тиристоров 12 и 15 многофазного инвертора (фиг. 1).

Инвертор работает следующим обра- 5 зом.

Задающий генератор 38 вырабатывает импульсы 60 частотой 18 f (фиг. 3). Частота импульсов задающего генератора 38 плавно регулируется резистором 44. Импульсй 60 поступают на делитель 39 частоты импульсов и инвертор 54. Делитель

39 частоты импульсов делит частоту импульсов на три, после чего импульсы 61 поступают на триггеры 49.

С выхода инвертора 54 импульсы поступают на счетные входы триггеров

53. На прямых и инверсных выходах триггеров 49 и 53 вырабатывается последовательность импульсов 62-79 длительностью 1 . Для управления тиристорами 12 и 15 многофазного инвертора необходимо восемьнадцать импульсов длительностью 160 эл. град.

В! 1 (†" ), сдвинутых один относительно

9 л другого на 20 эл. град. (— ) .

Формирование указанных импульсоа осуществляется в дешифраторе

41, выполненном на основе логических 3Q элементов 2И-HF. 55, и оконечном усилителе-формирователе 42. Так, для формирования первогo управляющего импульса 80 (фиг. 4) сигналы

62 и 79 подаются .на входы соответст- З вующего элемента 2И-HF 55, а с выхода элемента 2И-НЕ сигнал поступает на вход оконечного усилителя-формирователя 42. С выхода последнего импульс 80 поступает на управляю- 4g щий вход тиристора 12 стойки 1. Та ким образом, сочетанием сигналов .

62-79 образуется последовательность из восемнадцати управляющих импульсов 80-97, поступающая на управ- 4s ляющие входы тиристоров 12 и 15. ры 15 катодной группы стоек 1-,9 и также имеют сдвиг по фазе 40 эл.град

Четные управляющие импульсы, поступающие на тиристоры 12, и нечетные управляющие импульсы, поступающие на тиристоры 15 одной и той же стойки, имеют сдвиг по базе 180 эл.град.

В момент поступления импульса на управляющий вход тиристора 12 стойки 1 в проводящем состоянии находятся тиристоры 12 стоек 7 — 9, а тиристор 12 стойки 1 открывается и переводится в проводящее состояние.

Через 160 эл. град. после поступления управляющего импульса 80 на тиристор 12 стойки 5 поступает управляющий импульс 88, поскольку сдвиг по фазе четных управляющих импульсов тиристоров 12 каждой стойки 1-2 равен 40 эл.град., а стойка 5 является четвертой по счету от стойки 1.

Тиристор 12 стойки 5 открывается и конденсатор коммутирующей

LC -цепи 19 разряжается по контуру реактор .С -цепи 19 — тиристор 12 стойки 1 — тиристор 12 стойки 5. Начальный ток разряда конденсатора

LC-цепи 19 запирает тиристор 12 стойки 1 и открывает обратный диод 17 стойки .1. Затем по контуру реактор

I„C-цепи 19. — отсекающий диод 13 стойки 1 — обратный диод 17 стойки 1 тиристор 12 стойки 5 конденсатор

tC-цепи 19 полностью разряжается.

Процесс коммутации тиристора 12 стойки 1 заверп1ается. Тиристор 12 стойки 1 закрыт.

Таким образом, угол проводимости тиристора 12 стойки 1 равен 160 зл.град, Аналогичным образом происходит коммутация тиристора 12 стойки 5 с поступлением управляющего импульса

96 на вход тиристора 12 стойки 9.

Угол проводимости тиристора 12 стойки 5 также составляет 160 эл.град.

Таким образом, процесс происходит в последовательности порядковых номеров тиристорных стоек 1-5-9-4-8-3-7-2-6-1. Угол проводимости каждого тиристора 12 всех стоек составляет

160 эл. град.

Моменты коммутации тиристоров 15 в каждой стойке 1-9 отстают по фазе на 180 эл.град. от моментов коммутации тиристоров 12, и процесс коммутации происходит в той же последовательности: 1-5-9-4-8-3-7-2-6-1.

Напряжения на выходах стоек 1 4 и 7

7 1136281 8 имеют относительный сдвиг по фазе, ступенчатую форму и не содержит гарравный 120 эл.град., и образуют пер- ионических составляющих ниже 17-го вую трехфазную систему напряжения. порядка при угле проводимости кажВторуя трехфазную систему напряжения дого тиристора, равном 160 эл.град, образуют выходные .напряжения стоек 5 Расширение угла проводимости инвер2,5 и 8, третью — выходные напряже- тора до 160 эл.град позволяет,исйольния стоек 3, 6 и 9. Три трехфаз- зовать его для работы с нагрузкой, ные системы напряжений суммируются коэффициент мощности которой в выходных обмотках блока .18 сумми- О i coqq 6 ",86, без искажения Формы рующих трансформаторов. Выходное 10 выходного напряжения и тем самым напряжение инвертора 98 (фиг.4) расширить область применения инверимеет близкую к синусоидальной пяти- тора.

113б281

))3628) б0 а

63

9l

6$

9i б7

И

0 б/ т г/уг

83

В

И

И

Ю

У и

И

Ж

5 дцццПц Заказ )O299/43 ) ираи 646 Подиисное

fl финиад ППП "Патент", р. Уиу ород, ул. Проектная, 4