Инвертор

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в электроприводе с частотно-регулируемыми асинхронными электродвигателями. Целью является снижение массы и объема. Устройство содержит мосты главных 1-6 и распределительных 7-12 тиристоров и мост обратных управляемых вентилей 13-18. Коммутационные конденсаторы 19, 20 и коммутационные запираемые по управлению тиристоры 21, 22 образуют две последовательные цепочки. К конденсаторам 19, 20 через дозарядные тиристоры 27, 28 подключены вспомогательные источники 25, 26 подзаряда, задатчик 32 частоты соединен с распределителем 33 импульсов и блоком 34 временных задержек. Формирователи 35-38 импульсов включения подключены к соответствующим тиристорам. Заряд коммутационных конденсаторов 19, 20 осуществляется в основном за счет протекания через них тока нагрузки. При этом снижена доля заряда, поступающего от источников 25, 26, и исключены избыточные токи в процессе коммутации. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (511 4 Н 02 М 7/515

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4295271/24-07 (22) 10. 08. 87 (46) 30.08.89. Бюл. У 32 (71) Научно -исследовательский, проектно"конструкторский и технологический институт тяжелого электромашиностроения Харьковского завода

Электротяжмаш" им. В.И. Ленина (72) А.А. Чернышев, E.È. Беркович, А.П . Мотыль и Е .М. Эрлих (53) 621.314.572(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1141539, кл. Н 02 М 7/155, 1986.

Авторское свидетельство СССР

Р 1103333, кл. Н 02 М 7/515, 1977.

Заявка Японии Р 51-32207, кл. Н 02 М 7/515, 1976.

"Elektrische Bahnen", 82 (1984), Н.6, S. 170-171, fig. 2.

„„SU„„1504767 A 1 (54) ИНВЕРТОР (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и м.б. использовано в электроприводе с частотнорегулируемыми асинхронными электродвигателями. Целью является снижение массы и объема. Устр-во содержит мосты главных 1-6 и распределитель" ных 7-12 тиристоров и мост обратных управляемых вентилей 13-18. Коммутационные конденсаторы 19, 20 и коммутационные запираемые по управле нию тиристоры 21, 22 образуют две последовательные цепочки. К конденсаторам 19, 20 через дозарядные тиристоры 27, 28 подключены вспомогательные источники 25, 26 подзаряда, задатчик 32 частоты соединен с распределителем 33 импульсов и блоком счет протекания через них тока нагрузки. При этом снижена доля заряда, поступающего от источников 25, 26, и исключены избыточные токи в процессе коммутации. % ил.

3 1504767

34 временных задержек. Формирователи ,. 35-38 импульсов включения подключе ны к соответствующим тиристорам.

Заряд коммутационных конденсаторов

19, 20 осуществляется в основном за

Изобретение относится к преобра-. зовательной технике и может быть ис: пользовано в электроприводе с частот, но-регулируемыми асинхронными эле15

, .ктродвигателями.

Цель изобретения — снижение массы и объема. На фиг. 1 приведена принципиальная схеМа инвертора; На фиг. 2 временные диаграммы импульсов, действующих в схеме, приведенной на фиг. 1.

Для простоты на фиг. 1 опущены защитные RC-цепочки, токоограничи- 25 вающие дроссели и другие второсте -пенные для понимания сути изобретения элементы.

Инвертор содержит главные тиристоры 1.-6, распределительные тиристоры 7-12 и обратные управляемые вентили 13-18, образующие мосты, соединенные между собой на стороне переменного тока. Главный и обратный мосты соединены между собой также на стороне постоянного тока. Коммутационные конденсаторы 19, 20 и коммутационные запираемые по управлению тиристоры,21, 22 образуют две последовательные цепочки, включенные меж- 40 ду разноименными полюсами постоянного тока главного и распределительного мостов. Встречно-параллельно коммутационным тиристорам 21, 22 включены зарядные диоды 23, 24 соответственно. Вспомогательные источники 25, 26 подзаряда через дозарядные тиристоры 27, 28 соответственно подключены к коммутационным конденсаторам 19, 20. Напряжение источников 25, 26 стабильно. Разделительный

50 диод 29 включен между полюсами постоянного тока распределительного моста. Источник 30 питания инвертора подключен к полюсам постоянного

55 тока главного и обратного мостов.

Величина напряжения источника 30 питания может изменяться в широких пределах. Принято, что источник 30 питания обладает обратной проводимостью. Нагрузка 31 (обычно это асинхронный двигатель) подключена к фазам переменного тока главного, обратного и распределительного мостов. Задатчик 32 частоты соединен с распределителем 33 импульсов и блоком 34 временных задержек. Одна часть выходов распределителя 33 импульсов соединена с входами формирователя 35 импульсов включения распределительных тиристоров 7-12, другая — с входами формирователя 36 импульсов включения и отключения коммутационных запираемых тиристоров 21, 22, с входами формирователя

37 импульсов включения обратных управляемых вентилай 13-18 и дозарядных тиристоров 3V, 28, с входами формирователя 38 импульсов включения главных тиристоров 1-6. Блок 34 содержит три канала: первый канал временной задержки G включения коммутационных тиристоров 21, 22; второй канал временной задержки С отключения коммутационных тиристоров

21, 22, третий канал временной задержки G включения обратных управля3 емых вентилей 13-18 и главных тиристоров 1-6 на время заряда коммутационных конденсаторов 19, 20 током нагрузки 31. Выходы первого G u второго С, каналов временной задержки блока 34 соединены с входами формирователей 36-37. Выход треть—

его С > канала задержки блока 34 соединен с входами формирователей 37 и 38. Выходы всех формирователей

35-38 соединены с управляющими электродами соответствующих тиристоров.

Инвертор работает следующим образом., В исходном состоянии схема обесто— чена, напряжение источника 30 питания равно нулю, конденсаторы разряжены, управляющие сигналы и импульсы включения и отключения тиристоров

1504

767

ЭО

5 отсутствуют. При подаче управляющего сигнала Ug на вход задатчика 32 частоты последний вырабатывает синхронизирующие сигналы G частота слег

5 дования которых изменяется в зависимости от управляющего сигнала U>.

С приходом синхронизирующих сигналов

G г распределитель 33 выдает сигналы

Рг 4 и П 7- которые сдвинуты один относительно другого на время

Т 1

6 и повторяются с периодом Т =—

f 9 где f — частота выходного напряжения инвертора. Сигналы D >, усиливаются в формирователе 35, с выходОВ кОтОрОгО импульсы F 7 12 Включе ния распределительных тиристоров 7-12 соответственно подаются на их управляющие электроды, и тиристоры 7-12 включаются в заданные моменты времени. Блок 34 выполняет функцию задержки синхронизирующих сигналов G последовательно на время t» и и затем на время ta Причем t to 25

Задержки выдаются в виде сигналов

С, С,, С соответственно (фиг. 2).

По истечении задержки G формирова" тель 36 вырабатывает положительный импульс включения коммутационного запираемого тиристора 21 или 22 в зависимости от заданной программы, Задержка С учитывает особенности включения запираемых тиристоров, у которых время включения меньше,чем у обычных тиристоров, используемых в качестве распределительных. Вслед за.положительным импульсом включения формирователь 36 вырабатывает положительный импульс, поддерживаю- 4О щий запираемый тиристор во включенном состоянии. Длительность положительных импульсов 1, определяющих включенное состояние запираемого тиристора, задается задержкой Go По ис- 4 течении задержки С формирователь

36 вырабатывает отрицательный импульс отключения соответствующего коммутационного запираемого тиристора 21 или 22, за.которым следует 5О отрицательный импульс, поддерживающий запираемый тиристор в отключенном состоянии, По истечении задержки G действует задержка С . С поо мощью задержек С, Со, С передние фронты сигналов Э, задерживаются на время t > + t, + t, после чего они усиливаются в формирователе 38, с ВыхОДОВ кОТОрОГО импульсы F g включения соответственно главных ти-:. ристоров 1-6 подаются на их управляющие электроды, и тиристоры 1-6 включаются в заданные моменты времени.

Аналогично формирователь 37 вырабатывает узкие импульсы включения обратных управляемых вентилей 13-18 и доэаряднык тиристоров 27, 28 синхронно с передними фронтами импульсов включения соответственно главных тиристоров 1-6. Включение дозарядных тиристоров 27, 28 обеспечивает заряд коммутационных конденсаторов 19, 20 От источников 25, 26 соответственно до напряжения этих источников (полярность показана на фиг. 1). При подаче напряжения от источника 30 питания главные тиристоры, например тиГТ Т1 ристоры 1-3 на интервале 1 —, — 1на 3 2) бирают ток нагрузки 31. В момент

Т снимается включающий импульс Р, с управляющего электрода главного тиристора 1, подается Включающий импульс

F на распределительный тиристор 7.

Т

В момент — + t включается коммута2 ционный запираемый тиристор 21. По цепи конденсатор 19 — диод 29 — тиристор 7 — тиристор 1 — тиристор 21 конденсатор 19 начинает протекать разрядный ток конденсатора 19 ° В тиристоре 1 разрядный ток конденсатора протекает встречно току нагрузки и вы- тесняет его из тиристора 1. Тиристор

1 обесточивается, QTKJIIO÷àåòñÿ и начинает восстанавливать управляющие свойства. При этом к нему в обратном направлении приложено напряжение конденсатора 19. Для обеспечения паспортного времени отключения тиристора 1 обратное напряжение должно быть больше заданного уровня поэтому напряжение на конденсаторе 19 и 20, а следовательно, напряжение источников

25 и 26 принимается большим заданного уровня с учетом разряда конденсаторов в процессе коммутации. Разряд конденсатора 19 в течение времени t . происходит током нагрузки, вытесненным из тиристора 1 по цепи конденсатор 19 — диод 29 †тиристор 7 нагрузка 31 — тиристор 2 — источник

30 — тиристор 21 — конценсатор 19.

Время t, задаваемое блоком 34 о задержки, больше паспортного времени отключения главного тиристора. В

1504767

Т момент — + t + t коммутационный ти2 6 а истор 21 запирается по цепи управ1 ения под действием отрицательного импульса отключения и далее поддер кивается в отключенном состоянии.При .:этом ток нагрузки в коммутируемой фазе переходит в цепь конденсатор 20—

;тиристор 7 — нагрузка 31 — тиристор

10, 2 — диод 24 — конденсатор 20. Конден сатор 20 при этом заряжаяется в те чение времени t>. Поскольку t = to,,то конденсатор 20 при допущении о неизменности тока нагрузки в процессе коммутации накопит такой же заряд, какой потерял конденсатор 19 перед этим. От предыдущей коммутации кон денсатор 20 был разряжен, теперь он, заряжается. При идеальном согласова., нии времени t с временем t, в уста,новившемся режиме работы нагрузки 31 .конденсатор 20 за время t зарядится ,до исходного напряжения, равного на пряжению вспомогательного источника

: 26. Практически принимается и поэтому конденсатор 20 заряжается током нагрузки до меньшего напряжения, чем в идеальном случае. В момент Т

5 6 — + t + t + t подаются импульсы включения F„, F.,ä, F на управляющие электроды главного тиристора 4, обрат1 ного управляемого вентиля 13 и дозаряд ного тиристора 28 соответственно. При этом диод 24 и рапределительный тиристор 7 запираются напряжением кон денсатора 20, приложенным к ним в обратном направлении по цепи конденсатор 20 — диод 24 — обратный вен40 тиль 13 — тиристор 7 — конденсатор 20; обратный управляемый вентиль 13 набирает реактивный ток нагрузки и шунтирует главный тиристор 4 до тех пор, пока реактивный ток не спадет до нуля, после чего главный тиристор

4 включается и набирает активный ток нагрузки в коммутируемой фазе противоположной полярности. Включение тиристора 28 обеспечивает дозаряд

50 конденсатора 20 до заданного источником 26 уровня. Схема готова к очередной коммутации.

В предложенном инверторе заряд коммутационных конденсаторов осуществляется в основном за счет протекания через них тока нагрузки, благодаря чему доля заряда, поступающего от вспомогательного источника подэаряда., снижена, избыточные токи в процессе коммутации исключены.

Формул и изобретения

Инвертор, содержащий мосты главных тиристоров и обратных вентилей, соединенные между собой соответственно выводами переменного и постояного тока, мост распределительных тиристоров, соединенный с главным и .обратным мостами выводами переменного тока, коммутационные запираемые тиристоры и коммутационные конденсаторы, образующие две последовательные цепочки, включенные между выводами постоянного тока главного и распределительного мостов, причем конденсаторы соединены с источниками подзаряда, а также задатчик частоты, соединенный с распределителем импульсов и блоком задержек включения и отключения коммутационных тиристоров, формирователи импульсов включения и отключения главных, распределительных и коммутационных тиристоров, входащ соединенные с выходами распределителя и блока задержек, отличающийся тем, что, с целью снижения массы и объема, он снабжен разделительным диодом, включенным между выводами постоянного тока моста распределительных тиристоров, и зарядными диодами, включенными встречно-параллельно коммутационным тиристорам, упомянутые последовательные цепочки коммутационных тиристоров и конденсаторов включены между равноименными полюсами постоянного тока главного и распределительного мостов, обратные вентили выполнены управляемыми и подключены к выходам введенного формирователя импульсов включения, который своим входом соединен с выходами распределителя импульсов и блока задержек, причем в последний дополнительно введен канал задержки включения соответствующего обратного управляемоro вентиля, следующего после отключения коммутационного тиристора, на время, равное времени включенного состояния коммутационного тиристора, при этом дополнительно введенный канал задержки соединен также с входом формирователя импульсов включения главных тиристоров.

1504767 т т,гт 5Т

Составитель Г. Мыцык

Редактор А. Маковская Техред М. Ходанич Корректор И.,Муска

3ак аз 5 263/54 Тираж 647 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

«» »» «»

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10!