Автономный инвертор тока

 

Изобретение относится к автономным инверторам тока и может быть применено в регулируемом электроприводе переменного тока. -Целью яв ляется повьппение КПД. Устройство содержит три пороговых элемента 1 с гистерезисной характеристикой, под-г ключенных к управляющим входам коммутатора 3, три пороговых элемента 6, подключенных через распределитель 7 импульсов управления.-к входам блокиг ровки коммутатора 3. Распределитель 7 импульсов управления .--выполнен на базе RS-триггеров. На входы обратной связи пороговых элементов 1 и пороговых элементов 6 поступают сигналы с с датчикпв 4 тока, расположенных на выходных тинах коммутатора 3. При работе устройства в одной из фаз ком мутации отсутствуют, а две другие фазы , работая в релейном режиме, формируют заданные токи нагрузки 5. За счет этого уменьшается количество коммутаций силовых ключей.9. 5 нл. С/)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19 Я0

GD 4 Н 02 M 7/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4264765/24-07 (22) 18.06.87 (46) 28.02.89.Бюл. У 8

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (72) Г.B.Ðÿçàíoâñêèé, Я.В.Чупин и С.Г.1Чраменко (53) 621.316.727 (088.8} (56) Булгаков А.А. Частотное управление асинхронными двигателями. М.:

Энергоиздат, !982, с.159, 155.

Электропривод асинхронный глубокорегулируемый комплектный "Размер

2М-5-21". Техническое описание, ИДАФ.655174.002 ТО СССР, М.: Внешторгиздат, изд. Ф 7962Н, с. 12. (54) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР ТОКА (57) Изобретение относится к автономным инверторам тока и может быть применено в регулируемом электроприводе переменного тока..Целью яв ляется повышение КПД. Устройство содержит три пороговых элемента 1 с. гистерезисной характеристикой, под-. ключенных к управляющим входам коммутатора 3, три пороговых элемента 6, подключенных через распределитель 7 импульсов управления,к входам блоки-, ровки коммутатора 3. Распределитель

7 импульсов управления:.выполнен на базе RS-триггеров. На входы обратной связи пороговых элементов 1 и пороговых элементов 6 поступают сигналы с с датчиков 4 тока, расположенных на выходных шинах коммутатора 3. При работе устройства в одной из фаз ком- мутации отсутствуют, а две другие фазы, работая в релейном режиме, формируют заданные токи нагрузки 5. За счет этого уменьшается количество коммутаций силовых ключей.9. 5 ил.

1462456

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть применено в регулируемом элект- . роприводе переменного тока 5

Целью изобретения является повьппение КПД автономного инвертора тока за счет уменьшения количества коммутаций силовых ключей коммутатора.

На фиг.! приведена функциональ- 10 ная схема устройства; на фиг.2 — пример реализации трехфазного коммутатора с тремя входами управления, дополнительно снабженного тремя входамн блокировки; на фиг.3 — пример реа- 15 лизации запоминающего блока; на фиг.4 — эпюры напряжений на элементах автономного инвертора; на фиг 5в диаграммы потенциалов коммутатора иа комплексной плоскости, 20

Автономный инвертор тока (АИТ) (фиг.1) содержит три пороговых элемента с гистерезисной характеристикой, входы задания которых предназначены для подключения к выходам за- 25 даЮщего блока 2, трехфазный мостовой коммутатор 3 с тремя входами управления, дополнительно снабженный тремя входами блокировки, выходные шины которого предназначены для подключения 3(} к нагрузке 5. С выходными шинами 3 связаны три датчика 4 тока. В состав

АИТ .входят также три пороговых элемента 6, входы задания которых объединены с входами задания соответст- 35 вующих пороговых элементов 1, а входы обратной связи подключены к выходам соответствующих датчиков 4 тока, и распределитель 7 импульсов yvравления с тремя входами и тремя выходами.

Устройство работает следующим образом.

На выходах задающего блока 2 фор мируется трехфаэная симметричная система синусоидальных сигналов задания выходных токов АИТ. .ч вФ С

С датчика тока 4 сигналы — i„, пропорциональные токам в выходс Ф .50 ных шинах коммутатора 3. На выходе каждого гистереэисного элемента 1 ймеется логический сигнал с уровня ми "1" и "0". В состояние "1" элемент

1 устанавливается при

b,i

"7 i + где hi — размах пульсаций выходного тока АИТ. ?ro переход в состояние

11 11 .ч h,i

0" происходит при

Выходкой сигнал элемента 6 также логический, он принимает значение "1" при i i + U, и значение "0" при ,Ь bi причем 11 р >

Выходные сигналы элемента 6 поступают на входы распределителя 7. Алгоритм его работы следующий: при нулевых сигналах на входах распределителя

7 на всех его выходах может быть состояние "0", либо на двух выходах состояние "0", а на одном "1" (см. фиг.3). При появлении "1" на одном из входов на соответствующем выходе также устанавливается "1", а остальные выходы переводятся в состояние

"0", При появлении "!" на двух входах одновременно на двух соответствующих выходах устанавливается

"1" а на одном — "0". Выходные сигна1 лы распределителя 7 поступают на соответствующие входы блокировки коммутатора 3. На его входы управления поступают выходные сигналы соответствующих пороговых элементов 1.

Силовые ключи 9 каждой фазы работают в противофазе, т.е. если включен верхний (по схеме фиг.1 и 2) силовой ключ 9, подключенный к положительной шине питания, то нижний, подключенный к отрицательной шине

II 111 питания, выключен. При наличии 1 на входе блокировки коммутатора 3 нижний ключ 9 соответствующей фазы включен, а верхний выключен независимо от сигнала на входе управления . этой фазы (см.фиг ° 2). При нулевом сигнале на входе блокировки состояние силовых ключей 9 данной фазы оп. ределяется сигналом на соответствующем входе управления, а именно: единице соответствует включенное состояние нижнего и выключенное состояние верхнего ключа 9, нулю соответствует включенное состояние верхнего и выключенное состояние нижнего ключа 9. По цепи, образованной ключом 9, выходными шинами коммутатора 3 и об мотками нагрузки 5, протекают выходные токи АИТ. Току, вытекающему из коммутатора 3, соответствует отрицательный сигнал (-i) соответствующего датчика 4 тока, втекающему в коммутатор 3, соответствует положительный сигнал (-i) соответствующего датчика 4 тока.!

462456

В исходном состоянии при нулевых

° % ° + ° + сигналах iA, i„, i задания токов (амплитуды равны нулю) до подачи напряжения Е на шины "+Е" и "-Е" пи5 тания на входы обратной связи всех элементов 1 поступают нулевые сигналы — 1, — 1, — i,. Выходы элементов 1 в исходном состоянии установ" лены в состояния "1"-"1"-"1", а вы- 10 ходы распределителя 7 — в состояния "0"- 0 -"0" (схема установки исходных состояний не показана), т.е. состояния ключей 9 всех фаз определяются выходными сигналами "1", при 1В этом верхние силовые ключи 9 выключены, а нижние включены. При подаче . питающего напряжения Е на шины "+Е" и "-Е" ток в нагрузке не появляется, так как она замкнута через включен- 20 ные ключи 9 на шину "-Е".

При скачкообразном изменении амплитуды сигналов задания токов iä,,% на величину, большую чем

U â момент to, как показано на фиг.4, выходные сигналы пороговых элементов 1 и б определяются возникшими на их входах рассогласованиями.

В,ситуации, показанной на фиг.4, выходы элементов 1 фаз А .и С установят- . 30 ся в "0", а выход элемента 1 фазы В останется в состоянии "1". Выходы пороговых элементов б фаз А и С останутся в состоянии "0", а выход порогового элемента 6 фазы В перейдет в .З5 состояние "1". На выходе распределителя 7 также установится "1". В этом случае верхний ключ 9 фазы В выключен, а нижний включен. Состояние ключей 9 фаз А и С определяется выход40 ными сигналами пороговых элементов

1 фаз А и С, т.е. в этих фазах верхние ключи 9 включены, а нижние выключены. Под действием напряжения питания Е в выходных шинах коммутатора 45

3 нарастают токи i„, i, i . По достижении током фазы А в момент t веЬд личины i + †-- верхний ключ 9 этой 50

2 фазы выключается, а нижний включается. т.е. в фазе А реализуется замкнутая система регулирования тока с релейным регулятором. При этом ток фазы А будет пульсировать в трубке .+ 5i — — В момент времени t no

4 2 1 достижении током фазы С величины

hi

+ ---- фаза С также втянется в с релейный режим и ток фазы С будет .+„Л l. пульсировать в трубке i +---с "Коммутации ключей 9 в фязе В не происходят; так как на входе блокировки фазы В коммутатора 3 постоянно присутствует "1". Ток фазы В равен сумме токов двух других фаз и находится в трубке i k g i. Диаграммы средних потенциалов на выходных шинах коммутатора 3 относительно отрицательной шины питания "-Е" представлены на фиг.5à. Постоянные потенциалы шин питания на комплексной плоскости изображены точками +Е и -Е, совпадающими с действительной осью. Так как нижний ключ 9 фазы В постоянно включен, то точка q изображаюср. B. щая средний потенциал выходной шины

В коммутатора 3, совпадает с точкой

-Е. Так как средние выходные токи

АИТ образуют трехфазную симметричную систему, то при симметричной нагрузке и средние линейные напряжения

U, U, U ä на выходе коммутатора 3 образуют равносторонний треугольник, который вращается в направлении, указанном стрелкой. Кдгда треугольник напряжений придет в положение "1", показанное на фиг.5б, нижний ключ 9 фазы С окажется постоянно включенным и дальнейшее уменьшение потенциала Ч станет невозможным. Для поддержания заданной системы токов при постоянно включенном нижнем ключе 9 фазы В треугольник напряжений должен повернуться в положение, показанное на фиг.5б пунктиром. Такой потенцилср, не моср.с жет быть создан, поэтому ток фазы ,А

С начнет выходить из трубки 1,+ --—

I как показано на фиг ° 4. В момент вре° к мени t станет i > i + U„,, поэтому йа выходе порогового элемента

6 фазы С появится единица. Продолжительность этого состояния определяется задержками на переключение ключей 9. На выходе фазы С распреде лителя 7 также появится "!", а выход фазы В распределителя 7 перейдет в состояние "0". Т.е. постоянно включится нижний ключ 9 фазы С, а состояние ключа 9 фазы B станет определять1462456

Формула и з о б р е т е н и я

Автономный инвертор тока., содержащий трехфазный тиристорный коммутатор, три пороговых элемента с гистерезисной характеристикой, первые входы которых подключены к соответствующим выходам задающего блока, 30 ся выходным сигналом порогового элемента 1 фазы В и фаза В будет поддерживать свой ток в трубке .%, 1 в релейном режиме, а тск

2 фазы С будет определяться суммой токов фаэ А и B. На комплексной плоскости треугольник, показачный пунктиром, перейдет в положение "2", эк- 90

,вивалентное в электрическом отноше нии, так как нагрузка не имеет нулевого провода. Описанное чередование некоммутирующей фазы происходит каж . дые 120 эл.град. 95

Таким образом, в каждый момент времени отсутствуют коммутации двух из шести силовых ключей 9 коммута"..ора 3, что приводит к уме:ньшению коммутационных потерь на 1/3 и ведет к 20 повышению КПД автономного инвертора тока. три датчика тока, подключенные к выходным шинам трехфазного мостового коммутатора, выходы которых подключены к вторым входам пороговых элементов с гистерезисной характеристикой, распределитель импульсов. управления, входы которого подключены к соответствующим выходам пороговых элементов с гистереэисной характеристикой, а выходы подключены к соответствующим входам трехфазного мостового коммутатора, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД путем уменьшения количества коммутаций силовых ключей коммутатора, в него введены три пороговых элемента, входы которых подключены к одноименным входам соответствующих пороговых элементов с гистерезисной характеристикой, блок формирования сигналов эап-r рета управляющих импульсов, а распределитель импульсов управления снабжен тремя входами запрета, причем выходы пороговых элементов подключены к соответствующим входам формирователя сигналов запрета, а выходы формирователя сигналов запрета подключены к соответствующим входам запрета распределителя импульсов управления.

14б 2456

Фиг. Л

1462456 а

Составитель И.Амельченко

Редактор О..Спесивых Техред А. Кравчук

Корректор Л. Зайцева

Заказ 733/54 Тираж 645 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

П1роиэводственио-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул. Гагарина,101