Автономный инвертор

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU„„1246301

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3475037/24-07 (22) 28 ° 07.82 (46) 23.07.86. Бюл. Х 27 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики и Таллинский электротехнический завод им. M.È. Калинина (72) В.П ° Барабан, С.Г. Забровский, А.Ф. Звягин и Г.Б. Лазарев (53) 621.314.572(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 505099, кл. H 02 M 7/42//Н О? М 7/72, 28.02.76.

2. Авторское свидетельство СССР

В 811460, кл. Н 02 М 7/515, 07.03.81.

3. Применение тиристорных преобразователей в электроэнергетике, Сб.

М.: Энергия, 1872, с. 218. (54) (57) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий трехфазный тиристорный мост, t выводы переменного тока которого соединены через коммутирующие конденсаторы с соответствующими выводами переменного тока трехфазного диодного моста, выводы постоянного тока последнего связаны с одноименными выводами постоянного тока тиристорного моста через коммутирующие тиристоры, а т -,же задаыций генератор и блок распределения, формирующий управляю; g 4 Н 02 M 7/515, H 02 P 13/18 щие импульсы для тиристорного моста и коммутирующих тиристоров, причем выход задающего генератора подключен к первому входу блока распределения, который своими выходами связан.с управляющими переходами тиристоров, отличающийсятем, что с целью уменьшения стоимости за счет снижения максимальных напряжений на коммутирующих конденсаторах и вентилях инвертора путем стабилизации этих напряжений и предотвра ения появления неконтролируемой постоянной составляющей, .он дополнительно снабжен дифференциальным усилителем, пороговым элементом с гистерезисной характеристикой и двумя делителями напряжения, причем первые плечи делителей содержат тр ° собранные в звезду резистора, выводы которых подсоединены к выводам переменного тока тиристориого и диодного мостов соответственно, резисторы вторых плечей делителей включены между ну- левыми точками звезд и землей, выхо-. ды делителей подключены к инвертирующим и неинвертирующим входам дифференциального усилителя, выходом связанного через пороговый элемент с вторым входом блока распределения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к известному устройству является автономный инвертор, содержащий и -фазный тиристорный мост, выводы переменного тока которого соединены через коммутирующие конденсаторы с соответствующими выводами переменного тока rn -фазного диодного моста, а выводы постоянного тока диодного моста связаны с одноименными выводами постоянного тока тиристарного моста через коммутирующие тиристоры, включенные согласно с диодами. управление тиристорами осуществляется от задающего генератора, выход которого подключен к входу блока распределения, распределяющего отпирающие импульсы по управляющим переходам тиристоров. Б инверторе коммутирующие конденсаторы отключаются от нагрузки в межкоммутационных интервалах при достаточно ьысоких значениях сопpoTHBJIpHHR демпфирующего резистора, 40

4 )

1 124630

Изобретение относится к электро-технике, в частности к силовой преобразовательной технике.

Известен автономный инвертор для управления асинхронным двигателем, 5 выполненный по трехфазной мостовой схеме „содержащий накопитель на конденсаторах, источник напряжения с зарядным дросселем, коммутатор на тиристорах, задающий генератор, дискрет-10 ные фазовращатели .-. датчиком управления и элемент временной задержки (11 .

Недостатком этого автономного инвертора является искажение формы выходного напряжения неканоническими гармониками от слабозатухающих колебательных процессов обмена энергией между индуктивностями рассеяния асинхронного двигателя и конденсаторами накопителя, которые в данном инверт0ре не отделяются от нагрузки в межкоммутационных интервалах. Кроме того, возможность появления постоянной составляющей на конденсаторах накопителя, что приводит к асимметрии углов восстановления тиристоров, т.е. к снижению коммутационной устойчивости.

Постоянная составляющая напряжения на конде. саторах накопителя появляется при любой несимметрии управления из-за наличия в датчике управления трансформатора, через который инфор— мация о постоянной составляющей не передается.

1 2 что упучшает сЬорму выходного напряжения (21 и (3(.

Недостатком известного устройства является невозможность стабилизации напряжений на коммутирующих конденсаторах на заданном уровне с помощью известных схемных решений. Отсутствие стабилизации напряжения на конденсаторах и:возможность появления неконтролируемой постоянной составляющей приводит к необходимости применения конденсаторов на большее напряжение, а так>хе тиристоров и диодов более высоких классов, что,ведет к значительному удорожанию оборудования.

Цель изобретения — уменьшение стоимости конденсаторного и вентильного оборудования инвертора за счет снижения максимальных напряжений на коммутирующих конденсаторах путем стабилизации этих напряжений и предотвращения появления неконтролируемой постоянной составляющей.

Поставленная цель достигается тем, что автономный инвертор, содержащий трехфазный тиристорный мост, выводы переменного тока которого соединены через коммутирующие конденсаторы с соответствующими выводами пе— ременного тока трехфазного диодного моста, выводы постоянного тока последнего связаны со одноименными выводами постоянного тока тиристорного моста через коммутирующие тиристоры, а также задающий генератор и блок распределения, формирующий управляющие импульсы для тиристорного моста и коммутирующих тиристоров, причем выход задающего генератора подключен к первому входу блока распределения, который своими выходами связан с управляющими переходами тиристоров, дополнительно снабжен дифференциальным усилителем, пороговым элементом с гистерезисной характеристикой и двумя делителями напряжения, причем первые плечи делителей содержат три собранные в звезду резистора, выходы которых подсоединены к выво— дам переменного тока тиристорного и диодного мостов соответственно, резисторы вторых плечей делителей включены между нулевыми точками звезд и землей, выходы, целителей подключены к инве.ртирующим и неинвертирующим входам дифференциального усилителя, выходом связанного через пороговый элемент с Ьторым входом блока распределения.

2 1246

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы.

Тиристоры 1-6 образуют тиристорный мост 7, а диоды 8-13 — диодный

5 мост 14. Выводы переменного тока тиристорного моста 7 соединены через коммутирующие конденсаторы t5 с соответствующими выводами диодного; моста 14. Вывоцы постоянного тока этого моста связаны с одноименными выводами тиристорного моста 7 через коммутирующие тиристоры 16 и 17.

Напряжение на коммутирующих конденсаторах 15 измеряется двумя делителями 18 напряжения, одно плечо каждого из них содержит три резистора

19, собранные в звезду и подсоеди— ненные к выводам переменного тока мостов 7 и 14. Измерительные резисторы 20 делителей 18 включены между нулевыми точками звезд резисторов 19 и землей. Выходы делителеи соединены с инвертирующими и неинвертирующими входами дифференциального усилителя

21. Его выход подключен к входу порогового элемента 22 с гистерезисной характеристикой, предназначенного для оп :еделения момента времени, соответствующего достижению напряжением на коммутирующих конденсаторах задан30 ного значения. Выход порогового элемента 22 соединен с одним из входов блока 23 распределения, распределяющего отпирающие импульсы по переходам управления тиристоров 1 — 6, 16 и 17. К другому входу блока 23 под— ключен выход задающего генератора 24.

Работа устройства поясняется временной диаграммой (фиг. 2), на кото— рой показаны импульсы 25 задающего генератора, выходное напряжение 26 делителей 18 и усилителя 21, импульсы 27 и 28 управления тиристорами

17 и 16 соответственно, импульсы 29-

31 управления тиристорами 1, 3 и

5 анодной группы тиристорного моста

7 и импульсы 32-34 управления тиристорами 4, 6 и 2 катодной группы тиристорного моста 7.

Инвертор работает следующим образом. . Рассмотрим для определенности межкоммутационный интервал, на котором включены THpHcTopbI 1 и 2 моста 7.

При этом все остальные вентили схемы выключены (как тиристоры, так и диоды). Коммутирующие конденсаторы отключены от нагрузки и заряжены за

301 счет процессов предыдущей коммутации.

Полярность напряжения на них пока-<ана без скобок (фиг. 1). Такой полярности соответствует нижний (отрицательный) уровень выходного напряжения на выходе дифференциального усилителя 21 относительно оси 26 (фиг. 2).

Пороговый элемент 22 гистерезисного типа находится при этом в одном из своих устойчивых состояний, в соответствии с которым блок 23 вырабатывает импульсы управления тиристорами 1 и 2, подтверждая их включение.

При проходе очередного импульса задающего генератора 24 блоком 23 снимается импульс управления с тиристора 1 и подается импульс управления на тиристор 16 (импульс управления тиристором 2 сохраняется).

Под действием напряжения на конденсаторе 15, связанном с тиристором

1, происходит выключение этого тиристора. Через тиристор 16, диоды 8 — 10 и нагрузку начинается перезаряд конденсаторов 15 до полярности, показанной в скобках (фиг.1). Выходное напряжение усилителя 21 также изменяется по восходящей линии относи-. тельно оси 26. Состояние порогового элемента 22 не меняется за счет гистерезиса до тех пор, пока напряжение на конденсаторах 15 не достигает уровня, определяемого уставкой порогового элемента 22 и величиной

его гистерезиса (верхняя ограничительная линия относительно оси 26

{фиг. 2). В течение времени перезаряда блок 23 распределения продолжает вырабатывать импульсы управления тиристорами 16 и 2.

При перезаряде конденсаторов 15 до заданного уровня происходит срабатывание порогового элемента 22 и переход его в другое устойчивое состояние. Блок 23 при этом прекращает подачу импульса на тиристор 16 и включает очередной тиристор 3 анодной группы моста 7 (оси 28 и 30, фиг. 2).

Тиристор 16 и диоды 8 — 10 выключаются под действием напряжения на конденсаторах 15, после чего начинается очередной межкоммутационный интервал работы инвертора, на котором включены тиристоры 3 и 2 моста

7. Все остальные вентили инвертора при этом выключены, а конденсаторы

15 отключены от нагрузки. Длительность межкоммутационного интервала определяется периодом работы задаюБ l2 щего генератора ?-1, т. е. выходной частотой инвертора.

При поступлении следующего импульса задающего генератора 2ч блок

23 снимает импуль управления -: тиристора 2 и включает тир, стор 1/, Тем самым начинается коммутапионный процесс в катодной группе венти. - ей инвертора, аналогичный описанному, Коммутационный процесс заканчивается в момент переэаряда конденсаторов

15 до значения напряжения на них, соответствующего нижней ограничительной линии относительно оси 26 (фиг, 2). Зто значение определяется так же, как и в предыдущем коммута- цион;".и процесс", „-ставкой срабатывания лорогового элемента 22.

Таким образо . максимальные уровни напряжений на конденсаторах строго фиксированы и определяются настройкой порогового элемента 22, причем эти уровни соответствуют реальным значениям папряжеыий на конденсаторах, поскольку они измеряются с помощью делителей 18 на резистора х

19 и 20, через которые передаются все составляющие этих напряжений., 4 6 101 включая постоянную составляющую, если она появляется. Тем самым достигается выполнение повышение точности стабилизации напряжения на коммутирующих конденсаторах и пре(дотвращение появления па них неконтролируемой постоянной составляющей.

Достигаемое в предлагаемом инверторе повышение точности стабилизации

1р напряжения на коммутирующих конденсаторах 15 позволяет снизить максимальные значения этих напряжений на

20-ЗОЕ при сохранении требуемой коммутационной устойчивости. Снижение уровней напряжений на конденсаторах

15 позволяет уменьшить класс применяемых тиристоров и диодов, а в высоковольтных установках на напряжения 6-10 кВ снизить число последова20 тельно включенных тиристоров и диодов соответственно на 20-30K.. Стоимость вентильного .оборудования укаэанных преобразователей составляет 20.—

40 тыс. руб. Уменьшение количества

25,циодов и тиристоров, устанавливаемых в одном преобразователе, дает экономию 8-12 тыс. руб на один преобразователь.

1246301

Составитель В. Круглова

Техред В.Кадар Корректор С.,ШекмаР

Редактор Н. Бобкова

Заказ 4017/52 Тираж 631 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г ° Ужгород, ул. Проектная, 4