Инверторная система

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и .м. б. использовано в установках частотного управления группой электроприводов переменного тока. Целью является улучшение спектра выходного тока и обеспечение селективности отключения элементов инверторной системы при к. з. Устройство содержит последовательно соединенные задатчик 10 частоты инвертора, задающий генератор 11, десятичный счетчик 12. Выходы счетчика 12 подключены к первым входам логических элементов (ЛЭ) 2И 15-18. К вторым входам ЛЭ 15-18 подключены соответствующие выходы блока 14 импульсно-фазового управления. Выходы ЛЭ 15-18 и второй выход счетчика 12 подключены к входам ЛЭ 5ИЛИ 19, ЛЭ 15-18 и 19 объединены в блок 20. Выходы ЛЭ 19 подключены к первым входам ЛЭ 2И 21, а к вторым их входам подключены прямые и инверсные выходы датчиков 22 тока. На выходе ЛЭ 21 выделяется сигнал управления тиристорами инвертора , запирание которых происходит через одинаковые промежутки времени, равные периоду высокой частоты. 2 з. п. ф-лы, 6 ил. с $ (Л к i оо о со Гч о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (5g 4 Н 02 М 7/515

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3820320/24-07 (22) 30.11.84 (46) 07.05.87. Бюл. № 1 7 (71) Ивановский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института по автоматизированному электроприводу в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте (72) В. Н. Башин (53) 621.314.572 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1032592, кл. Н 02 P 13/18, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 736063, кл. Н 02 P 13/18, 1977.

Авторское свидетельство СССР № 1166246, кл. Н 02 М 7/515, 1983. (54) ИНВЕРТОРНАЯ СИСТЕМА (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и м. б. использовано в установках частотного управления группой электроприводов переменного тока. Целью яв„,SU, 1309216 ляется улучшение спектра выходного тока и обеспечение селективности отключения элементов инверторной системы при к. з. Устройство содержит последовательно соединенные задатчик 10 частоты инвертора, задающий генератор 11, десятичный счетчик

12. Выходы счетчика 12 подключены к первым входам логических элементов (ЛЭ) 2И

15 — 18. К вторым входам ЛЭ 15 — 18 подключены соответствующие выходы блока 14 импульсно-фазового управления. Выходы

ЛЭ 15 — 18 и второй выход счетчика 12 подключены к входам ЛЭ 5ИЛИ 19, ЛЭ 15 — 18 и 19 объединены в блок 20.

Выходы ЛЭ 19 подключены к первым входам ЛЭ 2И 21, а к вторым их входам подключены прямые и инверсные выходы датчиков 22 тока. На выходе ЛЭ 21 выделя- Ж ется сигнал управления тиристорами инвертора, запирание которых происходит через Ц ф одинаковые промежутки времени, равные пе- у риоду высокой частоты. 2 з. и. ф-лы, 6 ил.

13092!6

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в установках частотного управления группой электроприводов перемеHHolo тока.

Цель изобретения — улучшение спектра выходного тока и обеспечение селективности отключения элементов инвсрторной системы при коротких замыканиях.

На фиг. 1 дана схема инвертора инверторной системы; на фиг. 2 — схема блока управления этим инвертором, на фиг. 3 схема инверторной системы; на фиг. 4 пример формирования последовательности управляющих импульсов тиристоров фазы А инвертора НрН угле нагрузки 0 эл. град.;

«а фиг. 5 -- то же, прп угле нагрузки 90 эл. град.; на фиг. 6 — — го же, при угле цагрузки 80 эл. град.

Тиристоры 1 — 6 (фиг. 1) образуют мост 7 основных тиристоров, Ilo переменному току подк Ho÷oííûé к мосту 8 диодов обратного тока и нагрузке 9.

Задатчик 10 частоты инвертора (фиг. 2) подключен к входу задающего генератора 11, выход которого подключен к десятичному счет шку 12. Задатчик 13 напряжения подключен к управляющему входу блока 14 и»пульсно-фазового управления, на опорный вход которого подается сигнал с импульсHoI0:Ià IàT÷èêà частоты прерынателя ) „. На выходе блок 14 выделяется парафазный сигнал L и Vð. Первый выход счетчика 12 подключен к первому входу первого логическо о элемента 2И 1", третий — к перво»у входу второго логического элемента

2И !6, четвертый — — к первому входу третьегo логического элемента 2И !7, а шестой -- к первому входу четвертого логического элемента 2И 18. К вторым входам элементов 2И 15 и 16 подключен прямой выход блока 4 — UI, а элементов

2И 17 и 18 — — инверсный выход блока 14

Up, Выходы элементов 2И 15---! 8, а также второй выход счетчика 12 подключены к входам 5-ти входового логического элемента

5ИЛИ 19. Указанные элементы 2И и 5ИЛИ об ьединены в блок 20, причем другие блоки 20 подклк)чены к блоку 14 и счетчику 12 аналогично с той лишь разницей, что выходы счетчика сдвигаются последовательно на один номер по кольцу. Выходы элементов 5ИЛИ 19 подключены к первым входам логических элементов 2И 21, к первой половине вторых входов которых подключены прямые выходы датчиков 22 тока, а инверсные выходы (последних } подключены к второй половине. На выходе элементов И 21 выделяется сигнал управления тиристорами 1 — -6 инвертора.

На фиг. 3 показано подключение к линии 23 постоянного тока инверторной подсистемы 24, осуществляемое посредством выклк)чателя 25. Выход последнего зашуHтирован конденсатор 26 и через реактор 27, зашунтированный диодом 28, подключен к прерывагелю 29, входные и выходные выводы которого подключены к четырехпроводной линии 30 импульсного тока. К последней подключены инверторы 31. Подключение

5 их осуц(ествляется посредством выключателей 32.

В одну из шин питания постоянного тока инвертора и моста 8 включены соответственно реактор 33, зашунтированный диодом 34 и реактор 35, зашунтированный диодом 36.

Пара выводов четырехцепевого выключателя

32, подключаемых к шинам постоянного тока моста 8, зашунтирована конденсатором

37. Выходы инверторов инверторных подсистем 24 подк IIoaeHbl к нагрузкам 38.

15 Принцип работы устройства поясняется диаграммами.

На фиг. 4 показаны кривая 39 заданного напряжения, импульсная последовательность 40 анодного тиристора (фиг. 1}, импульсная последовате IbHocть 41 катодного тиристора 4 (фиг. 1), кривая 42 тока фазы А при угле нагрузки 0 эл. град., сигнал 43 знака тока фазы А, последовательность 44 управления анодным тиристором 1 (фиг. 1), последовательность 45 управления катод2$ ным тиристором 4 (фиг. 1) и кривая 46 выходного напряжения для фазы А.

На фиг. 5 приведены кривая 39 заданного напряжения, импульсная последовательность 40 анодного тиристора 1 (фиг. 1), импульсная последовательность 4! катодного

30 тиристора 4 (фиг. 1), кривая 47 тока фазы А при угле нагрузки 90 эл, град., сигнал 48 знака тока фазы А, последовательность 49 управления анодным тиристором (фиг. !}, последовательность 50 управления, катодным тиристором 4 (фиг. 1) и кривая 51 выход35 ного напряжения для фазы А.

На фиг. 6 представлены кривая 39 заданного напряжения, импульсная последовательность 40 анодного тиристора 1 (фиг, 1), импульсная последовательность 42 катодного тиристора 4 (фиг. 1}, кривая 52 тока фазы А при угле нагрузки 180 эл. град., сигнал 53 знака тока фазы А, последовательность 54 управления анодным тиристором 1 (фиг. 1). последовательность 55 управления катодным тиристором 4 (фиг. 1) и кривая 56 выходного напряжения для фазы А.

Инверторная система работает следующим образом.

Напряжение постоянного тока от источника питания через линию 23 постоянЯ} ного тока, выключатель 25 и реактор 27 поступает на вхо.< прерывателя 29. Здесь постоянное напряжение превращает в импульсное путсм прерывания токов в положительном и отрицательном проводах, причем частота и скважность выходных импульсов ээ прерывателя неизмснны.

Далее импульсное напряжение через линию 30, выключатель 32 и реактор 33 поступает на вход моста 7 основных тирис!

309216 торов, гле импульсное напряжение превращается в трехфазное широтно-молу.!ированное, причем част(>та его регулируется набором нужного количества импульсов прерывателя 29 (высокой частоты), а всличи- 5 на — задержкой включения тиристоров 1 — 6 относительно фронта импульсов высокой частоты. Реактивная энергия нагрузки 38 Возвращается В источник через мост 8 лиодов обратного тока, обратный лиол 36, выключатель 32, линию 30, обратный лиол 28, выключатель 25 и линию 23. Г1ри коротком замыкании в прерывareëå 29, линии 30 или инверторе за счет наличия реактора

27 напряжение на линии 23 сохраняет сво)о рабочую величину, поэтому в момент замыкания последнее не приволит к иарушсiiиlî работы неповрежлеиных инвсрторных полсистем 24, а значит и ииверторов, питак>щихc5I от них. Крох!с того, после отключсH1151 поврежденного прерывателя иа линии 23 в»зникает импульс перенапряжения за счет соб20 ственной инлуктивности проволов этой линии, Например, если замыкание случйлось в ирсрывателс 29, ro эта, индуктивность запасает значит«льну!о часть энергии, которая после откгпо)сипя Выкл!очатсля 25 проявля- 25 ется В i)11;le импульса перенапряжения, который поступает н3 входы нсповрсжлениых HIIBepi opiil. Иолсистсм 24. 3То перс !311ряжеll! Ie срез;1«тся инлуктивно-емкостныч фильтром из конденсатора 26 и реактора

2",, HTO !Якжс H(. !1j)HB03HT К ложHO»IX клloч(.Ilè!0 пс!1()ВреiK 1pHных пpepыВЯT(лей.

При кор»тк»м замыкании за реактором 35 оно ис И1>иволHT к снижению напряжения па линии 3!), так как наи р5!ж(ни« Kop»Thol O замыкани>г В <)сновиом палает н3 реакторе 35.

При Отк,!ючснии же короткого замыкания 35 выклюто Ilepeнапряж(ние cj)ea;Icтся инл етивно-«мк»стным фи,I ьтОом из реактора 35 и конденсатора 37 неповрсжл«иных li)IBcðòîðîâ, что такж«нс привол)(г K их,южному отклю!ению. 11ри коротком замыкании за реактором 33 jar» замыкание наиболес в pÎHTIIo, так как В

7 H > ICIOTC51 Т l51 BTOI замыкающие пепи из пар тири«торов 1 и 4, 3 и 6, 5 и 2, ток короткого замыкания не лостигаст прелельного значения тока прсрывателя 29 и в момент очеред!!Ой коммутации, так h;lh инлуктивность реактора 33 и запас по коммутационной спосооности прс- Я) рыватсля 29 (Обычно 20 --30%) выбирается исходя из этих условий. Далее срабаг)!ва(т защита и бл<>кируст управляющие импульсы тиристор»В основного моста 7. Таким образом, короткое замыкание в мосту 7 (ilaHболее вероятное) на выводах инвертора 31 и нагрузке 38 отключается самим прерывателе 1 29 с временем t.,„, меньшим или равным периоду высокой частоты Т, (при

1)< = 2 КГЦ, Тотк — — T« — — 500 МКС), ЧТО обеспечивает не только селективность, но и существенно повышает термостойкость тиристоров прерывателя 29 и инверторов 31.

В соответствии с изложенным индуктивность реактора 33 должна быть на порядок ниже эквивалентной индуктивности 1 макк пагр)зки 38. При соединении асинхронного лвигателя в звезЛх".

1.51=0, 1 L букв=О 15Lê гле 1 „-- иHäóктивность короткого замыкания фазы электродвигателя переменного тока, Исхоля из падения напряжения в режиме короткого замыкания за реактором 33 инлуктив!юсть реактора 27 лолжна быть !,у — — 0.1/ „=0,0 j 5l „, 3 инлх ктивиость реактора 35

1 ь5 = 1012т =- 10 0,11 у = 1 зз = 0,151 к

Такие параметры лросселей и реакторов обеспсчивают T(j>ìîñòoliêîcòü и селективность пр!1 коротких замыканиях в инверторной сисTe )!е.

Из принципа работы инвертОрнОЙ системы слслует, что запирание тиристоров 1- — 6 инверторов 31 прои«холит через равные иром ежутки В1)см H!I, ряВные периолу Вl )соко Й частоты. На фиг. 4 эти запирающие импульсы совпалают «О срезами импульсов диаграмм 40 и 41 и изображены в Ниле вертикальны: линий. В блоке !4 фронт сииХР):. МH,-Ih« . 3(.. . 3 и, CO срез»>м заданного импульса напряжения. а лля выхоля и — — c фронтом его, т. е.

aлссь Выраоагыaàåтся лвя импульса, шириllа п рвого t,„ пропорциональная зяланному наи j) 5i ж (и H Io, В то Р О! 0 1< — Р 3 3 H o c T H Тн и. г .(. ) к — пеРН0,1 Вь!сокОЙ частоты.

)<))>.Иit.1<> !130<)!)СТАЙНH. !. Инвсрторная система, состояпьая из

t)i иивсрторных полсистем, каждая из которыx солержит п трехфазных инверторов в

В)щс ос>п)нного моста и моста лиолов обратногÎ тока, послслователbHo соелиненные межлу собой 1«тырехцепевой выключатель пеп«Й постоянного тока указанных лвух мосТоВ инвертора и лвухцепсвой прерыватель пепи питания основных мостов )1 инверторов, лвухцепевой выкл!Очатсль, связывающий сил»вой вхол прсрывателя с выводами лля полкл)очения к линии постоянного тока, причем пара входных выволов четырехцепевого выкл!о)ателя, связанная с цепью постоянного тока моста лиолов обратного тока, полключсня к вх»лным выводам прерывателя.

В ОлиОЙ из ill!IH питания Основно! О моста каж 101.» lia )1 инверторов включен зашунтировянный лиолом лроссель, а блок управления

1309216 каждым инвертором включает в себя задатчик частоты прерывателя, задатчик частоты инвертора, управляемый модулятор ширины импульсов и шестиканальный распределитель импульсов, выходы которого через шестиканальный логический узел, выполняющий функции дешифратора, связаны с управляющими входами соответствующих тиристоров инвертора, отличающаяся тем, что, с целью улучшения спектра выходного тока, каждый инвертор снабжен датчиками тока с парафазными выходами и шестью выходными двухходовыми логическими элементами

2И, причем выход каждого канала логического узла подключен к первому входу одного из шести упомянутых элементов 2И, второй вход одной половины которых подключен к прямому выходу упомянутых датчиков тока, а второй вход другой половины — к инверсному выходу этих датчиков.

2. Система по п. l. отличающаяся тем, что упомянутый шестиканальный распределитель выполнен в виде последовательно соединенных задающего генератора и десятичного счетчика с коэффициентом деления

6, упомянутый модулятор ширины импульсов — в виде последовательно соединенных задатчика напряжения и блока импульсно — фазового управления с парафазным выходом, тактовый вход которого соединен с выходом задатчика частоты прерывателя, а каждый канал упомянутого логического узла выполнен состоящим из четырех двухходовых логических элементов 2И и пятивходового логического элемента 5ИЛИ, причем первые входы этих логических элементов 2И подключены к 1+К, 3+К, 4+К и 6+К-му выходам указанного счетчика, где К вЂ” номер блока логического узла, а входы элементов 5ИЛИ вЂ” к выходам элементов 2И и 2+Кму выходу счетчика.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения селективности отключения узлов инверторной системы при коротких замыканиях, выход упомянутого двухцепевого выключателя и пара выходных выводов четырехцепевого выключателя подключены через введенные С/ — фильтры соответственно к входным выводам прерывателя и к выводам постоянного тока моста обратного тока каждого инвертора, а дроссели CL-фильтров зашунтированы введенными диодами.

1309216

lLm 4

SLgrt A

uyr

uv<

g 60 iZ0" 180 Z40

Фиг. +

1309216

AZ

От/

/у<п4

S yni A

0А

/а0 Д0 300 360

iA

0 Бо ао 80 240 300 360

Стиг. Б

Составитель Г. Мыцык

Редактор Н. Бобкова Техред И. Верее Корректор 1.!Iатаи

Заказ 1446/51 Тираж бб! Г1одписное

ВНИИГ1И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” -35, Раушская наб,. д. 4/5 !!роизводственн<>-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. !1роектная, 4