Устройство управления автономным инвертором напряжения

 

Изобретение относится к преобра- (зовательной технике и м.б. использовано в цепи .питания тягового электропривода . Целью изобретения является повышение надежности путем снижения потерь энергии в цепи управляющих электродов главных и обратных трехфазных тиристорных мостов от т оков обратной утечки. Устр-во-содержит регулятор 46 частоты, соединенный с распределителем 47 импульсов. К входам логических блоков 53-58 подключен нормирующий элемент, состоящий из диодов 48, 49, формирователей импульсов 50, 51 и логического элемента НЕ 52 Г Логические блоки 53-58 состоят иэ логических цепочек НЕ .59,60 и уси - лительно-развязываю цих узлов 61, 62. В устр-ве на интервалах коммутации снимаются импульсы управления с главных и обратных тиристоров. 4 ил, с СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 02 М 7/515

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4 108870/24-07 (22) 27.08.86 (46) 15.02.89. Бюл. Ф 6 (7i) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт комплектного электропривода (72) Г.Н.Коваливкер и А.А.Чернышов (53) 621.314;572(088.8) . (56) Авторское свидетельство СССР

У 232361, кл. Н. 02 М 7/515, 1969 °

Авторское свидетельство СССР

Н 1203675, кл. Н 02 М 7/515, 1986. (54) УСТРОЙСТВО YIIPABJIEHHH АВТОНОМНЫМ ИНВЕРТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к преобра,зовательной технике и м.б. использовано в цепи .питания тягового элект„,80„„1458952 д1 ропривода. Целью изобретения является повышение надежности путем снижения потерь энергии в цепи управляющих электродов главных и обратных трехфаэных тиристорных мостов от токов обратной утечки. Устр-во содержит регулятор 46 частоты, соединенный с

1 распределителем 47 импульсов. К входам логических блоков 53-58 подключен нормирующий элемент, состоящий иэ диодов 48, 49, формирователей импульсов 50, 51 и логического элемента НЕ

52. Логические блоки 53-58 состоят из логических цепочек НЕ,59;60 и усилительно-развязывающих узлов 6 1, 62.

В устр-ве на интервалах коммутации а снимаются импульсы управления с главных и обратных тиристоров. 4 нл .

1458952

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано для управления реверсивным по цепи питания автономным инвертором напряжения тягового асинхронного электропривода, обеспечивающего работу электропривода в режимах тяги и рекуперативного торможения.

Целью изобретения является повыше- 10 ние надежности путем снижения потерь энергии в цепи управляющих электродов главных и обратных трехфазных мостов от токов обратной утечки.

На фиг. 1 приведена принципиаль. ная схема автономного инвертора напряжения (АИН), на фиг. 2 — схема сис- темы управления, реализующей логические функции управления; на фиг . 3 и

4 — диаграммы токов I и напряжений 20

U а также импульсов управления, поясняющие процесс преобразования электроэнергии в режимах тяги и рекуперативного торможения, причем номера импульсов. управления соответствуют номерам тиристоров.

Автономный инвертор напряжения (фиг. 1) присоединяется своими выводами постоянного тока к шинам реверсивного источника 1 питания и состоит из трехфазных мостов главных, обратных и распреДелительных тиристоров 2-19 (главные тиристоры 2,3,8,9, 14, 15, обратные тиристоры 6,7,12, 13, 18,19, распределительные тиристоры

4,5, 10, 11, 16, 17) и диодов 20-23 свя35 зи. Выводы переменного тока трехфазных мостов подсоединяются к трехфазной нагрузке 24 (фазы нагрузки обозначены А,В,С) .

Устройство принудительной коммутации (УПК) выполнено в виде двух последовательно соединенных коммутирующих тиристоров 25 и 26, к общей точке соединения которых подсоединена одним выводом коммутирующая LC-цепь

27, 28, зарядных тиристоров 29 и 30, к общей точке которых подсоединена другим выводом. коммутирующая LC-цепь

27, 28, коммутирующего трансформатора 31, являющегося источником коммутирующего напряжения UK = f(t I) с обмотками 32 -.35, подсоединенными к выводам зарядных тиристоров 29 и 30, разрядных диодов 36 и 37 и возвратных диодов 38 и 39.

Входные выводы 40-43 устройства

44 управления АИН подсоединены к обмоткам 34 и 35 коммутирующего трансформатора 3 1„ к источнику задающего напряжения П, выходные выводы — к электродам управления тиристоров 2-.

19, 25, 26, 29, 30. Выводы тиристоров 25» 29, 30 и диодов 36-39 подсоединены к источнику 45 зарядного напряжения и к выводам диодов 20, 23 связи. Выводы постоянного тока распределительных тиристоров 4, 5, 10, 11 16, 17 подсоединены к выводу обмотки 32, являющейся источником коммутирующего напряжения Uq.

Устройство 44 управления АИН содержит регулятор 46 частоты, выход которого соединен с входом распределителя 47 импульсов, а на вход подается сигнал задания выходной частоты преобразователя U, нормирующий элемент, состоящий из. диодов 48 и 49, подсоединенных к формирователям 50, 51 импульсов управления, и логического элемента HE 52, подсоединенного к выходам формирователей 50, 51, логические блоки 53-58, состоящие из . логических цепочек И .59; 60 и усилительно-развязывающих узлов 61 и 62.

Входы логических цепочек соединяются с выходами распределителя 47 импульсов и нормирующего элемента 48-52.

Входы нормирующего элемента через клеммы 40-43 соединены с обмотками

34 и 35 коммутирующего трансформатора 31. Выходы логических устройств

53-58 соединены с электродами тиристоров 2, 3, 6-9, 12-15, 18, 19.

Рассмотрим работу устройства управления АИН на примере выключения главных тиристоров трехфазного моста.

Предположим, что согласно диаграмме управления (фиг. 3) в интервале времени t -tq в режиме тяги включены тиристоры 3, 9, 14 (см. фиг. 1) и ток нагрузки протекает по цепи: 1, 14, 24 (фаза С), 24 (фаза В) 9,1, 1, 14, 24 (фаза С) 24, (фаза А) 3, 1.

В момент времени t меняется полярность напряжения в фазе А вследствие чего выключается тиристор 3 включением тиристоров 26 и 5. При этом ток перезаряда конденсатора 28 замыкается по контуру: 28, 27, 26, 37, 32, 28 и напряжение первичной обмотки 32 коммутирующего трансформатора 31 прикладывается на время обратного восстановления к выключенному тиристору

3 . Ток во вторичной обмотке коммутирующего трансформатора протекает по цепи: 33, 36, 45, 39 . При,этом во втоз

14589 ричных обмотках 34 и 35 коммутирующего трансформатора 3! наводятся

ЭДС прямоугольной формы и их сигналы подаются на вход системы управления 44 . Из диаграммы фиг . 3 видно, 5 что на время, отводимое УПК для восстановления вентильных свойств тиристоров АИН, формируются сигналы запрета на все импульсы управления, по- 1О даваемые с выхода устройства управления АИН на трехфазные главные и обратные тиристорные мосты. Вследствие этого очередные главный 2 и обратный 7 тиристоры включаются со сдвигом во времени t -йп, равным интервалу времени превышения тока перезаряда коммутирующего конденсатора над током нагрузки. Так как в момент времени tq напряжение на коммутирующем конденсаторе (при условии, если

U4 выбирается больше, чем U<) становится выше или равно входному напряжению АИН (источник 1 питания), то напряжение на обратном тиристоре 25 равно нулю, вследствие чего на очередной обратный и главный тиристоры импульсы управления подаются в момент равенства обратного напряжения . нулю. Из диаграммы фиг ° 3 видно, что с задержкой во времени, равной интервалу времени -tS импульсы управления подаются на тиристоры 15 и

19, с задержкой ga -t« — на тиристоры 8, 12 и т.д.

Система управления АИН, реализующая алгоритм переключения тиристоров, работает следующим образом.

На вход регулятора 46 частоты подается сигнал задания выходной час- 4> тоты преобразователя Ug . С выхода регулятора 46 согласно заданию Ug фор- чи руется последовательность прямоФ угольных положительных и отрицательных импульсов +U -U +U -U

+Uq -Ц, нормируемых и сдвинутых во времени (фиг. 3,4) . Указанные импульсы поступают на вход распределителя 47 импульсов. По передним и задним фронтам указанных импульсов распределителем 47 импульсов формируются импульсы управления Гд, Г„, Г, Г, Г, Гп, Н„, Н„, Н, Н, Нс, Н, и осту пающие на входы логических блоков

53-58 ° Так как входы логических це55 почек блоков 53-58 соединены с выходами нормирующего элемента, то на интервале времени, когда ток переэаряда коммутирующего конденсатора превы52

4 шает ток нагрузки, в первичной обмотке коммутирующего трансформатора протекает избыточный ток перезаряда И во вторичных обмотках 34 и 35 наводятся ЭДС взаимоиндукции (см. фиг.

3,4), которые через диоды 48, 49 нормирующего элемента поступают на входы формирователей 50, 51. На выходах последних формируются прямоугольные импульсы, равные по длительности положительной части ЭДС взаимоиндукции.

Эти импульсы поступают на вход логического элемента НЕ 52 нормирующего элемента, поэтому с выхода элемента

НЕ на входы блоков 53-58 подается логический сигнал, равный нулю, вследствие чего с выходов логических целочек И на время, равное длительности импульсов 0 р и U q, снимаются импульсы управления °

Работа устройства в режиме рекуперации поясняется диаграммой управления фиг. 4, из которой видно, что относительно задающих сигналов +Up, -U +П ю -Us, +U -Ue меняется очередность включения главных и обратных тиристоров. При этом принудительно выключают обратные тиристоры и с выдержкой времени включают главные тиристоры. В качестве примера рассмотрим работу АИН в интервале времени в течение которого включены обратные тиристоры 7, 13 18 и ток нагрузки замыкается по цепи: 1,7, 24 (фаза А), 24 (фаза С) 18, 1, 1, 13,24 (фаза В) 24 (фаза С), 18, 1. В момент времени t4 меняется полярность напряжения в фазе А, для чего включением тиристоров 25 и 4 выключают тиристор 7 по цепи: 28,4,7,21,25,27,28 н со сдвигом во времени, равным длительности t4 -ty, включается очередной главный тиристор 2. Согласно фиг. 4, в момент времени тп меняется полярность напряжения в фазе С, и включением тиристоров 26, 17 выключают тиристор 18, а затем со сдвигом во времени включается очередной главный тиристор 15.

Таким образом, со сдвигом во времени, равным интервалу восстановления вентильных свойств обратных тиристоров, включаются главные тиристоры. В обоих рассмотренных режимах на интервалах коммутации снимаются импульсы управления с главных и обратных тиристоров автономного инвертора напряжения, что позволяет суще1458952 6 ственно упростить систему управления, так как длительность задержки изменяется от величины коммутируемого тока, вследствие чего нет необходимости в создании регулируемых задержек и в переключении их из режима тяги в режим рекуперативного торможения.

Следует отметить, что снятие импульсов управления в других фазах

АИН не приводит к прерыванию тока в нагрузке так как она обладает боль) шей индуктивностью.

Связи логических цепочек с распределителем 47 импульсов и нормирующим элементом 48-52 определяются следующими логическими выражениями: где Г и Н вЂ” сигналы на выходах соЯ ответствующих цепочек; — фазный индекс.

30. фиксирующим длительность IIQJIQKHTBJlb»

Формула изобретения

Устройство управления автономным инвертором напряжения, выполненным в виде трехфазиых главных, обратных и распределительных. тиристорных мостов, объединенных соответственно по выводам переменного тока, а по выводам постоянного тока объединены мосты главных и обратных тиристоров, узла принудительной коммутации, состоящего иэ коммутирующей 1С-цепи, включен-. ной в диагональ моста из коммутирующих и зарядных тиристоров, подсоединенных к источнику. зарядного напряжения, источника коммутирующего напряжения Бк f(t, L), являющегося функцией от времени и тока, определяемой параметрами коммутирующей LC.цепи и током нагрузки автономного ин1

Г - Г„° U„, Г*= Гу U*

К э

Н = Нл Цй, Н =Н,О, где Г* и Н*

Г* Г*.UA, Г* Г„. Uk Г* . Г, U) Г* P,.U* Г* = P. U* Г* = P""U*

K ° C. С K Z Х Хэ

H$ =H U, H+ =H U, H*=Hg 0, Нз,-н,.б„, и =н, 0, Н =Н, Ц, 5

25 вертора, подсоединенного через диоды связи и выводы постоянного тока трехфазного моста распределительных тиристоров к соответствующим выводам трехфаэных главных и обратных тирис(горных мостов, содержащее регулятор частоты, соединенный с распределителем импульсов управления, формирующим в каждом периоде выходной частоты последовательность сдвинутых во времени импульсов управления Г, Г„, Г, Г>, Г,. Г главными тиристорам и импульсов управления Н, HK, Ньэ Нуэ Нср Нх обратны и. тиристорами» усилительно-развязывающие узлы, подсоединенные своими выходами к выводам управления соответству.ощих глав-я ных и обратных трехфазнык тиристорных мостов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения надежности путем снижения потерь энергии в цепи управляющих электродов главных и обратных трахфазных тиристорных мостов от токов обратной утечки, оно снабжено нормирующим элементом, подсоединенным входом к источнику коммутирующего напряжения с выходным сигналом UK" в коде единица и,ноль, ной полуволны коммутирующего напряжения UK и подключенным выходом к введенным логическим цепочкам по числу главных и обратных тиристоров трехфазных тиристорных мостов, подсоединенным между выходными выводами распределителя импульсов и входными выводами усилительно развязывающих узлов, и реализующим следующие логические выражения

Г* = Г„Ц* Г* =.Г 6*

Х Х К ф . К

Г =Г UA Г =Pz Uk

Н = Н„ ОУ, Н = Н„ 6, Н* Не и*р Нй Н 0*9

- сигналы на выходах соответствующих цепочек; — фазный индекс.

1458952

145895?

1458952

t.

1

1

1

t

Составитель Г.Мыцык

Редактор И.Рыбченко Техред Л.Сердюкова КорректорС.Черни

Заказ 376/57 Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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