Инвертор

 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в тяговом электроприводе с асинхронными короткозамкнутыми электродвигателями. Целью является улучшение массогабаритных показателей. Инвертор содержит тиристоры 1-6 главного моста, тиристоры 13-18 обратного моста и тиристоры 7-12 распределительного моста. Элементы 19-28 образуют два блока принудительной коммутации. Благодаря введенным пороговым датчикам 39 и 40 напряжения коммутационных конденсаторов 19 и 20 и соответствующей логике работы, реализуемой блоком управления 32-42, обеспечивается адаптивный характер подзаряда коммутационных конденсаторов. 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

;я>з Н 02 М 7/515

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4471254/24 — 07 (22) 06.07.88 (46) 23.07.90. Бал. N 27 (71) Научно-исследовательский, проектноконструкторский и технологический институт тяжелого электромашиностроения

Харьковского завода "Электротяжмашп им. В.И. Ленина (72) А.А, Чернышев,.Е.И. Беркович, А.Пя Мотыль и Е,M. Эрлих (53) 621.314.572(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1141539, кл. Н 02 M 7/155, 1986.

Авторское свидетельство СССР

hb 103333, кл. Н 02 M 7/515, 1977.

Заявка Японии В 51=32207, кл. Н 02 М 7/515, 1976.

Авторское свидетельство СССР (Ф 1504767, кл. Н 02. M 7/515, 1987.

„„. Ж „„158Î510 А1 (54) ИНВЕРТОР (57) Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в тяговом электроприводе с асинхронными короткоэамкнутыми электродвигателями. Целью является улучшение массогабаритных показателей. Инвертор содержит тиристоры 1 — 6 главного моста, тири стары 13 — 18 обоатного моста и тиристоры

7-12 распределительного моста, Элементы

19 — 28 образуют два блока принудительной коммутации. Благодаря введенным пороговым датчикам 39 и 40 напряжения коммутационных конденсаторов 19 и 20 и соответствующей логике работы, реализуемой блоком управления 32-42, обеспечивается адаптианыд характер подааряда коммутационных конденсаторов. 8 ил.

1580510

Изобретение относится к преобразовательной технике, используемой преимущественно в тяговом электроприводе с а си нхрон н ы ми короткозамкнуты ми э:,ектродвигателями. 5

Целью изобретения является улучшечие массогабаритных показателей.

На фиг. 1 изображена принципиальная хема предлагаемого инвертора; на фиг. 2 = временные диаграммы импульсов, на 10 фиг. 3 — известная схема блока задержек и ,схема соединения элементов, реализующих логическую функцию "Запрет", с элемента ми, общими для формирователей импульсов включения обратных управляемых вентилей 15 и главных тиристоров; на фиг, 4 — схема соединений элементов собственно формирователя импульсов включения главных тиристоров; на фиг. 5 — схема соединений

20 равления запираемыми тиристорами; на фиг. 8 — временные диаграммы, иллюстрирующие работу схем на фиг. 6 и 7.

Схема инвертора (фиг. 1) содержит мост главных тиристоров 1 — 6, мост распредели- 30 собственно формирователя импульсов включения обратных управляемых вентилей; на фиг. 6 — схема формирователя импульсов управления коммутационными запираемыми тиристорами; на фиг. 7 — упрощенная схема усилителя импульсов уптельных тиристоров 7 — 12 и мост обратных управляемых вентилей 13-18. Все мосты соединены между собой на стороне переменного тока. Разноименные полюса мостов главных тиристоров,1-6 и обратных управляемых вентилей 13-18 соединены между собой, Коммутационные конденсаторы 19, 20 и коммутационные запираемые по управлению тиристоры 21, 22 образуют две последовательные цепочки, включенные между разноименными полюсами постоянного тока мостов главных 1-6 и распределительных 7 — 12 тиристоров.

Встречно-параллельно коммутационным тиристорам 21 и 22 включены зарядные диоды 23 и 24 соответственно. Вспомогательные источники 25 и 26 через дозарядные тиристоры 27 и 28 соответственно подключены к коммутационным конденсаторам 19 и 20. Напряжение источников 25 и

26 стабильно. Разделительный диод 29 включен между полюсами моста распределительных тиристоров 7-12. Источник 30 питания инвертора подключен к полюсам мостов главных 1-6 и обратных 13-18 тиристоров. Величина напряжения источника 30 питания может изменяться в широких пределах. Принято, что источник 30 обладает обратной проводимостью. В тяговом электроприводе тепловоза в качестве источника

30 питания используется система главный синхронный генератор — выпрямитель — емксстный фильтр, в качестве вспомогательных источников 25 и 26 используется система вспомогательный синхронный генератор — разделительный трансформатор с двумя вторичными обмотками, от которых питаются двз диодных вы оямителя, Нагрузка 31 подключена к фазам мостов главных 1-6 и распределительных 7-12 тиристоров и обратных вентилей 13-18, На тепловозе такой нагрузкой являются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором.

Система управления инвертором садер1кит задатчик 32 частоты, управляемый сигналом Уу, поступа.ащим от системы регg<ëèpÎÂÂíия электропривода, Выходной сигнал Gr задатчика 32 поступает на входы распределителя 33 и блока 34 задержки, выходные сигналы 0 и Gi которых поступают на входы формирователей 35-38 импульссВ включения и отключения тиристоров, Датчики 39 и 40 уровня напряжения подключены соответственно к коммутационным конденсаторам 19 и 20. Выходные сигналы

U

"Запрет", своими разрешающими входами подключены к выходу канала задержки Ga включения обратных управляемых вентилей олока 34 задержек, а запрещающими входами подключены к выходам датчиков 39 и

40 соответственно. Входы элементов 41 и 42 соединены с входами формирователей 37 и

38 импульсов включения обратных управляемых вентилей 13-18, дозарядных тиристоров 27 и 28, главных тиристоров 1-6.

Инвертор работает следующим образом.

Задатчик ".2 частоты вырабатывает синхронизирующие сигналы Gr, частота следования которь х изменяется в зависимости от управляющего сигнала Uy, Распределитель

33 выдаст c8pMpl сигналов 01-6 и D7-(2, c+BM нутых друг относительно друга на время

Т!6 с периодом повторения Т = 1,Ч, где f— частота выходного напряжения инвертора.

Сигналы От-и усиливаются формирователем 35 выхоДные импульсы которого F7-32

25

40

50

55 подаются на управляющие электроды распределительных тиристоров 7 — 12 соответственно. Блок 34 вырабатывает серию сигналов Ов, Оо, 6з, следующих друг за другом с заданными временами задержки. Длительность t> сигналов Gs определяет задержку включения коммутационных запираемых тиристоров 21 и 22 от моментов включения распределительных тиристоров

7-12. Длительность to сигналов Gp определяет задержку отключения коммутационных запираемых тиристоров от момента их включения, т.е. определяет время, отводимое схемой на отключение главных тиристоров. Длительность тз сигналов 6з определяет расчетную задержку на включение обратных управляемых вентилей 13 — 18 после отключения соответствующих коммутационных запираемых тиристоров 21 и 22.

Истинная задержка t> включения обратных управляемых вентилей определяется моментом, когда напряжение на соответствующем коммутационном конденсаторе 19 или 20 достигает заданного уровня и срабатывает датчик 39 и 40, выходной сигнал которого блокирует дальнейшее прохождение сигнала 63 при помощи элементов 41 и 42, выполняющих логическую функцию "Запрет". Выходные сигналы Оз и Оз элементов 41 и 42, выходные сигналы D>-g распределителя . 33 и выходные сигналы 6>, Go блока 34 задержки подаются на входы формирователей 36 — 38 импульсов управления вентилями. Последовательность включения и отключения вентилей инвертора задается программой, представленной на фиг. 2.

Процессы коммутации вентилей идентичны на каждом интервале и повторяются с периодом Т/6 . Рассмотрим один из них, начиная с момента Т/2 (фиг. 2), В момент Т/2 снимается импульс включения главного . тиристора 1 и включается распределительный тиристор 7, подготавливая тем самым цепь отключения главного тиристора 1. С задержкой ь включается коммутационный тиристор 21 и начинается разряд коммутационного конденсатора по цепи конденсатор 19 — диод 29 — распределительный тиристор 7 — главный тиристор 1 — коммутационный тиристор 21 — конденсатор 19. Напряжение на конден. саторе 19 снижается ниже заданного уровня, вследствие чего выходной сигнал 0щ датчика 39 становится равным нулю, Разрядный ток конденсатора 19 вытесняет ток нагрузки иэ главного тиристора 1 и последний отключается. Коммутируемый ток нагрузки протекает по цепи источник 30— тиристор 21 — конденсатор 19 — диод 29— гиристор 7 — нагрузка 31 — тиристор 2— источник 30, По истечении времени t<> отключается по управлению коммутационный тиристор 21, Коммутируемый ток нагрузки замыкается по цепи конденсатор 20 — тиристор 7 — нагрузка 31 — тиристор 2 — диод

24 — конденсатор 20. При этом конденсатор

20 заряжается и, когда напряжение на нем достигает заданного уровня, срабатывает датчик 40 и выдает сигнал Uzo, который подается на запрещающий вход элемента 42, вследствие чего прекращается прохождение сигнала G3. Сформированный таким образом сигнал 63 является истинной

l задержкой включения очередного обратного управляемого вентиля 13, По окончании сигнала Оз формирователи 37 и 38 вырабаII тывают импульсы F4, F13, Ещ включения вентилей 4, 13 и 28 соответственно. Поскольку напряжение вспомогательного источника

26 меньше заданного уровня напряжения на конденсаторе 20, включение дозарядного тиристора 28 не приводит к изменению уровня напряжения на коммутационном конденсаторе 20. Поскольку в реальной схеме источник 26 содержит на выходе выпрямитель, включение дозарядного тиристора

28, к которому приложено обратное напряжение, равное разности напряжений на конденсаторе 20 и источнике 26, остается без последствий и цля самого тиристора 28.

Реактивный ток нагрузки замыкается по цепи обратный управляемый вентиль 13 — нагрузка 31 — главный тиристор 2 — вентиль 13 до тех пор, пока ток не спадетдо нуля, после чего тиристор 13 отключается, ток нагрузки в коммутируемой фазе изменяет направле- ние и протекает через главный тиристор 4.

На фиг. 3 — 7 показаны узлы практически реализованной системы управления инвертором.

На фиг. 3 элементы 43-45 (одновибраторы) образуют блок задержек (поз, 34, фиг.

1), элементы 46-48 и 49-51 (четыре элемента

2И вЂ” НЕ) образуют элементы ЗАПРЕТ (поз.

41 и 42, фиг. 1), элементы 52 и 53 (четыре элемента 2ИЛИ) и 54, 55 (четыре элемента

2ИЛИ вЂ” НЕ) выполняют суммирование задержек — ЧОь а элементы 56 и 57 (одновибраторы) формируют сигналы Ои и Ои, 1 II задержанные на время ти или тз после отключения коммутационных запираемых тиристоров.

Схема собственно формирователя импуЛьсов (фиг. 4) включения главных тиристоров 1 — 6 содержит элементы 58 — 60 (два коммутатора четырех входов на один выход) и усилители сигналов 61 — 66, построенные на базе известных схем.

1580510

Схема собственно формирователя импульсов (фиг. 5) включения обратных управляемых вентилей 13-18 и дозарядных тиристаров 27 и 28 содержит элементы 6769 (два коммутатора четырех входов <а один выход), элементы 70-73 (четыре элемента

2ИЛ И), выполняющие суммирование сигналов, и усилители 74-81 сигналов.

Схема формирователя импульсов уп: равления (фиг. 6) коммутационными запира; .емыми тиристорами 21 и 22 (поз, 36, фиг, 1) содержит элемент 82 (элемент 2-2-2-3И4ИЛИ-HE) и элемент 83 (четыре элемента

2ИЛИ вЂ” НЕ), выявляющие интервалы совпадения и несовпадения сигналов D<, D3, DG, 3лементы 84 и 85 (оцновибратары) фармиру от сигналы Св и Go соответственно, которые задают длительность импульсов включения и отключения запираемых тиристарав. Распределение и преобразование сиГН -BoB /013,5, И 135; Ge u Go асущес Вляется

l I при помощи элементов 86 — 93 (четыре элемен;а 2И и четыре элемента 2ИЛИ), в разультате чего вырабатываются .две серии си "налав 21 и D22 для упраВления усили ! 1 талями 94 и 95 сигналов, которые вырабатывают импульсы F2 l и F22 cÎQTBGTcTBGHHÎ

На фиг. 7 приведена известная схема усилителя импульсов управления запираемым тиристорам (поз. 94, 95 на фиг. 6). Источник 96 питания подключен к трансформаторам 97 и 98 через транзисторы 99-102 и резистор 103. Выходные обмотки трансформаторов 97 и 98 через фармиру ощие цепочки подсоединя|атся к управляющим электродам запираемого тиристора 104. Формирующие цепочки содержат тиристор 105, диоды 106 и 107, резисторы 108 — 111 и конденсатоо 112, Работу схемы формирователя импульсов уйравления каммутациОнными тиристорами (фиг. 6) совместно с усилителями (фиг. 7) иллюстрируют диаграммы на фиг. 6, С задержкой на время t> вырабатываются сигналы Dl (i = 21, 22), который включает транзистор 99, и Dl", который включает транзистор 100, в результате чего формируется положительный импульс включения запираемого тиристора. По Окончании сигнала 0 транзистор 99 отключается, l транзистор 100 остается включенным, благодаря чему запираемый тиристор поддерживается во включенном состоянии. Па окончании сигнала Dl транзистор 100 Or ключается, вырабатываются сигналы D; и ,ill

Dl, K0Topb е включают транзисторы 101 и i 02 соответственно, а также тиристор 104, в результате чего формируется отрицательный импульс отключения запираемого тиристара. По окончании сигнала Dl

50 тацианнога конденсатора, зашунтираваннаго управляемым источникам дазаряда, и коммутационного запираемого тиристора, зашунтираваннага встречно включенным зарядным. диодом, блок управления, включающий в себя последовательно связанные, между собой задатчик частоты, распределитель импульСОВ и формирователи импульсоВ вкл ючени я и аткл ючени я ком мутациан и ых тиристаров и тиристарав главного, обратнога и распределительного мостов, а также

45 транзистор 101 аткл ачается, транзистор Q2 остается Включенным, благодаря чему запираемый тиристар поддерживается в атклгаченнам состоянии и т.д.

Даэаряда каммутациа ных конденсаторов ат вспомогательного источника не про исходит в нормальном длительном режиме рабаты электрапривода. D-» Вспомогательного источника мощность .-;Отребляется талька при пуско инвертара для первона альнаго однократного заряда коммутаиианных конденсаторов. Потребность Ва вспомогательном источнике может также возникнуть при нарушениях нормальной рабаты злектрОпривадз, например Г1ри рез

l;o s сбросе и васстанОВлении наГрузки, cos падающих по времени с коммутационными процессами. Зпизодическое потребление мощности OT вспОМОГат8льнага источника позволяет снизить его массу и абьем. Так, в известном инвартаре мощность вспомогатель

Вспомогательного оборудования дозаряда д00,3"-,ь абьема, Дополнительный эффект от использования изобретения заключается в повышении надежности работы инвертора благодаря исключению "àâèñèìîñòè работоспособности «НВерТОра от состояния источника даэаряда, Формула изобретения

ИнвеРтаР, саДВРжаший MocTH iflBBHblx и обратных тиристоров, соединенные

МBжДУ c050A cooTBGTcTBGHHo ВываДами пе ременнага и постоянного така, зашунтирона н н ы и раздел ител ьн ым диодбм по

Выводам постоянного тока мост распределительных тиристорав, соединенный по выводам переменнога тока с главным и обратным мостами, включенные между разноименными па полярности выводами постоянного тока главного и распределительного мостов коммутационные цепочки в

Виде последовательна соединенных комму10

35805iO

Фиг,2 блок соответствующих задержек включения и отключения коммутационных тиристоров и тиристоров главного и обратного мостов, включенный между задатчиком частоты и соответствующими формирователями импульсов, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, он снабжен пороговыми датчиками уровня напряжения на коммутационных конденсаторах и подключенными к их выходам злементами, выполняющими логическую функцию "Запрет" задержки

5 включения тиристоров обратного и главного мостов при превышении напряжением на коммутационных конденсаторах заданного уровня, ll

F2 N

Fig

1580510

Составитель Г.Мыцык

Техред M.Моргентал

Корректор С.Шекмар

Редактор И.Шмакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2020 Тираж 501 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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