Инвертор напряжения для питания нагрузки с переменным коэффициентом мощности

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к системам управления для асинхронного электропривода . Цель изобретения - повышение надежности устройства. Инвертор напряжения образован главными тиристорами (Т) 1,2 и обратными диодами 3,4. Питание инвертора осуществляется двумя источниками 5,6. Нагрузкой являются дроссель 8 и резистор 7. Для отключения Т 1 и 2 инвертор снабжен коммутирукмцим колебательным контуром на дросселе 10 и конденсаторе 9, коммутирующими Т 11 и 12, ; С (Л 1C ел ю 05 О) 7V/7

СО)ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1251266 А1 (51)4H 02 М 7/515

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

)3, К ASTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам управления для асинхронного электропривода. Цель изобретения — повышение надежности устройства. Инвертор напряжения образован главными тиристорами !Т) 1,2 и обратными диодами

3,4. Питание инвертора осуществляется двумя источниками 5,6. Нагрузкой являются дроссель 8 и резистор

7. Для отключения Т 1 и 2 инвертор снабжен коммутирующим колебательным контуром на дросселе 1О и конденсаторе 9, коммутирующими Т 11 и 12, 17

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3807398/24-07 (22) 31.10.84 (46) 15.08.86. Бюп. Р 30 (71) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт тяжелого электромашиностроения Харьковского завода

"Электротяжмаш" им.В.И.Ленина (72) А.А.Чернышев, Н.И.Заброда и Л.А.Фудимова (53) 621.314.572 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 764069, кл. Н 02 M 7/515, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Ф 905963, кл. Н 02 M 7/515, 15.02.82.

Авторское свидетельство СССР

11 700903, кл. Н 02 М 7/515, 30. 1! ° 79. (54)ИНВЕРТОР НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ПИТАНИЯ

НАГРУЗКИ С ПЕРЕМЕННЬК КОЭФФИЦИЕНТОМ МОЩНОСТИ, !251266

40 системой управления 19. В трансформатор 13 введена дополнительная обмотка 16. Введение в систему управления инвертором сигнала о наличии обратного напряжения на Т I и 2 позволяет запретить прохождение сигИзобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании инвертора для асинхронного электропривода, например тепловоза.

Целью изобретения является повышение надежности устройства путем снятия импульсов управления с главных тиристоров при наличии на них обратного напряжения.

На фиг.l представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 диаграммы сигналов и токов, иллюстрирующие работу устройства; на фиг.3 — схема инвертора с известной системой управления, на базе которой может быть реализовано предлагаемое техническое решение.

Инвертор напряжения (фиг.l) разован главными тиристорами 1,2 и обратными диодами 3,4. Питание инвертора осуществляется от источников 5,6. Нагрузкой являются резистор 7 и дроссель 8. (Для простоты изложения изображен однофазный инвертор) . Для отключения главных тиристоров инвертор снабжен коммутирующим колебательным контуром, содержащим конденсатор 9 и дроссель 10, который подключен к схеме через коммутирующие тиристоры II, 12. Инвертор снабжен трансформатором 13, содержащим первичную обмотку 14, вторичную обмотку 15, дополнительную обмотку 16. Первичная обмотка включена в диагональ моста, образованного главными тиристорами

1,2 и обратными диодами 3, 4. Вторичная обмотка включена в диагональ моста, образованного обратными диос дами 3,4 и возвратными диодами 17, 18. Система управления 19 вырабатйвает сигналы 19.1 для включения тиристора 1,19 ° 2 — для включения налов управления на время до исчезновения обратного напряжения на них.

Введение обмотки !6 позволяет уменьшить время выключения Т и 2, снизить установленную мощность коммутирующих элементов. 3 ил. тиристора 2, 19.11 — для включения тиристора I и 19.12 — для включения тиристора 12. В цепи управления тиристорами 1 и 2 установлены логические элементы И 20.1 и 20.2 и выходные усилители 21.1 и 21.2. Выходной сигнал с дополнительной обмотки 16 трансформатора 13 подан на вход преобразователя 22. Выход !

0 преббразователя 22 соединен с входом логического элемента НЕ 23,выход которого подключен к входам логических элементов И 20.1, 20.2.

Инвертор напряжения (фиг.l) работает следующим образом.

В исходном состоянии включен тиристор 1 который проводит ток на грузки, протекающий по цепи: источник 5 — тиристор 1 — дроссель 8 резистор 7 — источник 5. Коммутирующий конденсатор 9 заряжен как показано на Лиг.!. Работу схемы иллюстрируют диаграммы на фиг.2. В конце полупериода Т/2 выходного напряжения снимается сигнал управления 19.1 тиристора 1 и включается коммутирующий тиристор 11 сигналом

19.11. При этом коммутирующий конденсатор 9 начинает разряжаться по цепи: конденсатор 9 — дроссель 10 — тиристор 1 — тиристор ll конденсатор 9. Когда коммутационный ток разряда конденсатора 9 достигнет величины тока нагрузки, главный тиристор 1 обесточится и начнет восстанавливать свои управляющие свойства. Коммутационный ток после этого разветвляется на две цепи. По одной цепи протекает ток нагрузки, это цепь: конденсатор 9 дроссель 10 — дроссель 8 — резистор

7 — источник 5 — тиристор 11 — конденсатор 9, а по другой цепи протекает избыток коммутационного тока, 1251266 равный разности коммутационного тока и тока нагрузки, это цепь: конденсатор 9 — дроссель 10 — обмотка 14 трансформатора 13 — обратный диод 3 — тиристор 11 — конденсатор

9. При протекании избытка коммутационного тока по первичной обмотке 14 на ней возникает падение напряжения, которое трансформируется во вторичную обмотку 15 и в дополнительную 16. Когда напряжение на обмотке 15 превысит сумму напряжений .источников 5 и 6, откроется возвратный диод 18 и избыток коммутационного тока, трансформируемый в обмотку 15, потечет по цепи: обмотка 15 диод 3 — источники 5,6 — возвратный диод 18 — обмотка 15. При этом на обмотках трансформатора установится стабильное напряжение. Падение напряжения на первичной обмотке 14 прикладывается к тиристору 1 в обратном направлении, что способствует более быстрому восстановлению его управляющих свойств. Напряжение, снимаемое с обмотки 16,преобразуется в согласующем преобразователе 22 и подается на вход логического элемента

НЕ 23. При этом на выходе элемента

23 сигнал бтсУтствУет и не подаетсЯ на вход элементов И 20.1, 20.2, благодаря чему дополнительно осуществляется защита от подачи ложного сигнала на любой из тиристоров 1 или 2 во время коммутации. Конденсатор 9 перезаряжается, коммутацион=, ный ток спадает и становится меньше тока нагрузки. Под действием ЭДС самоиндукции дросселя 8 включается обратный диод 4 и индуктивный ток нагрузки замыкается по цепи: дроссель 8 — резистор 7 источник 6 — диод 4 — обмотка 14 дроссель 8, а коммутационный ток замыкается по цепи: конденсатор 9 — дроссель 10 — обмотка 14 — диод 4 источники 6,5 — тиристор 11 — конденсатор 9, спадая до нуля, после чего тиристор ll запирается и коммутационный процесс прекращается. Индуктивный ток нагрузки тоже постепенно спадает до нуля вплоть до момента

В течение всего этого времени с обмотки 16 снимается сигнал, в результате чего сигнал на выходе элемента 23 отсутствует и, следовательно, на входе элементов И 20.1, 20.2 вторые сигналы не подаются, поэтому сигнал 19.2, вырабатывае25

40 элемента И 4, при этом выходной сигнал элемента И 24 повторяет

45 первый входной сигнал от элемента

НЕ 23.

5

Ю мый системой управления 19 для включения тиристора 2, не проходит через элемент И 20.2. В момент 1 индуктивный ток нагрузки становится равным нулю, исчезает падение напряжения на обмотке 14, исчезает сигнал на дополнительной обмотке 16 и элемент НЕ 23 начинает вырабатывать свой выходной сигнал, который подается на другой вход элемента И 20.2 на первый вход которого уже подан сигнал 19.2, в результате чего на выходе элемента И 20.2 появляется сигнал. Этот сигнал усиливается в выходном усилителе 21.2 и подается на управляющий переход тиристора 2.

Тиристор 2 включается и набирает ток нагрузки. Далее работа схемы протекает аналогично описанной.

На фиг.3 приведена схема инвертора с системой управления, постро енной на базе известной. Новыми элементами в базовой системе управления являются логический элемент

НЕ 23 и дополнительный элемент И 24.

Пуск системы управления осуществляется от задающего генератора 25, узел защиты 26 снимает сигналы управления с главных тиристоров 1 и 2 в аварийной ситуации. Работа схемы по фиг.3 аналогична работе схемы по фиг.l. Отличие только в том, что выходной сигнал логического элемен-.та HF. 23 заведен на вход элементов

И 20.1, 20.2, установленных в каналах включения главных тиристоров, через дополнительный элемент И 24, на другой вход которого заведен сигнал из канала узла защиты 26. При нормальной работе инвертора сигнал из узла защиты постоянно действует на другом входе дополнительного

Введение в систему управления инвертором сигнала о наличии обратного напряжения на главных тиристорах позволяет запретить прохождение сигналов управления к главным тиристорам на время до исчезновения обратного напряжения на них, что гарантирует надежную работу инвертора и обеспечивает его работоспособность прн введении в схему трансфор- матора обратного напряжения. А введение трансформатора позволяет почти, 1251266 фие. Г вдвое- втрое уменьшить время выключения (коммутации главных тиристоров, следовательно, приблизительно во столько же снизить установленную мощность коммутируемых элементов.

Существенным является также то, что при помощи трансформатора удается обеспечить такое обратное напряжение .на коммутируемом тиристоре, какое необходимо для достижения паспортного, т.е, гарантированного заводом-изготовителем, времени выключения тиристора. В бестрансформаторных схемах время выключения тиристора больше паспортного в 2-3 раза и более.

Таким образом, введение в схему инвертора трансформаторов обратного напряжения с предлагаемой обратной связью по системе управления позволяет проектировать преобразователь с гарантированной коммутационной способностью, т.е. с более вы(сокой надежностью. Формула изобретения

Инвертор напряжения для питания нагрузки с переменным коэффициентом мощности, в цепи обратных диодов которого включена первичная обмотка трансформатора, создающего обратное напряжение на главных тиристорах

10 при их коммутации, а вторичная обмотка этого трансформатора через возвратные диоды подключена к источнику питания, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения

15 надежности путем снятия управляющих сигналов с главных тиристоров при наличии на них обратного напряжения, трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, которая через введенный

20 логический элемент НЕ соединена с входами введенных логических элементов И, которые установлены в каналах управления главных тиристоров.

)251266

Составитель Г.Мыцык

Ред тор М.бандура Техред 0 Гортвай КоРРектоР М.Самборская

Заказ 4423/55 Тираж 631 Подписное

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