Автономный инвертор

 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано при построении источников электропитания повышенной частоты. Целью изобретения является повышение функциональной надежности. Автономный инвертор содержит соединенный с входными выводами через сглаживающий дроссель 1 тиристорный мост с последовательно соединенными конденсаторами 6, 7 в диагонали переменного тока, а также последовательно соединенный задающий генератор 8 и блок формирования управляющих импульсов 9. Введение в инвертор цепи силовой обратной связи, состоящей из диода 10 компенсирующего дросселя 11, датчика тока 12, датчиков напряжений 13, 14, а также группы логических элементов 15 - 22 позволяет уменьшить частоту инвертирования при коротком замыкании в нагрузке и ограничить ток в цепи силовой обратной связи определенным значением. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s1)s Н 02 M 7/515

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4622681/24-07 (22) 20.12.88 (46) 15.11.90. Бюл. N. 42 (71) Саратовский политехнический институт (72) И.И. Артюхов, Н.П, Митяшин, В.А. Серветник, Ю.Б, Томашевский и О.Ю, Шароватова (53) 621.314.572(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 803091, кл. Н 02 М 7/515, 1981.

Тиристорные преобразователи повышенной частоты для электротехнологических установок (Е.И. Беркович, Г.В, Ивенский, Ю.С. Иоффе и др.) Л.: Энергоатомиэдат, 1983, с. 26, рис. 2.7. (54) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР (57) Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано при построении источников,,5U,, 1607063 А1 электропитания повышенной частоты. Целью изобретения является повышение функциональной надежности. Автономный инвертор содержит соединенный с входными выводами через сглаживающий дроссель 1 тиристорный мост с последовательно соединенными конденсаторами 6, 7 в диа. гонали переменного тока, а также последовательно соединенный задающий генератор 8 и блок формирования управляющих импульсов 9. Введение в инвертор цепи силовой обратной связи, состоящей иэ диода 10, компенсирующего дросселя 11, датчика тока 12, датчиков напряжений 13, 14, а также группы логических элементов ф

15 — 22 позволяет уменьшить частоту инвертирования при коротком замыкании в нагрузке и ограничить ток в цепи силовой обратной связи определенным значением, 2 ил.

1607063

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано для построения источников электропитания повышенной частоты.

Целью изобретения является повышение функциональной надежности.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу, Автономный инвертор содержит соеди. ненный с входными выводами через сглаживающий дроссель 1 тиристорный мост 2-5 с последовательно соединенными конденсаторами б, 7 в диагонали переменного тока, а также последовательно соединенные задающий генератор 8 и блок 9 формирования управляющих импульсов, выходы которого подключены к управляющим переходам тиристоров 2 — 5. Автономный инвертор снабжен диодом 10, компенсирующим дросселем 11, датчиком 12 тока, датчиками

13, 14 напряжений, компаратором 15, интегратором 16 с замыкающим ключом 17 цепи сброса, источником 18 опорного напряжения, сумматором 19, элементом 20 сравнения, пороговым элементом 21 и логическим элементом НЕ 22, Задающий генератор 8 выполнен с управляющим входом 23, Катод диода 10 соединен с анодами тиристорами

2, 4, анод диода 10 через последовательно соединенные компенсирующий дроссель 11 и датчик 12 тока подключен к катодам тиристоров 3, 5. Входы датчиков 13, 14 напряжения подключены соответственно к входным и выходным выводам инвертора, выходы этих датчиков соединены с входами элемента 20 сравнения, выход которого через последовательно соединенные пороговый элемент 21 и логический элемент НЕ 22 подключен к цепи сброса интегратора 16. Выход датчика 13 напряжения и выход датчика

12 тока подключены к входам компаратора

15, выход которого соединен с входом интегратора 16. Управляющий вход 23 задающего генератора 8 соединен с выходом сумматора 19, к одному входу которого подключен выход интегратора 16, другой вход соединен с выходом источника 18 опорного напряжения, Особенности работы автономного инвертора состоят в следующем. Задающий генератор 8 вырабатывает синхроимпульсы, частота следования которых пропорциональна величине напряжения на управляющем входе 23, Блок 9 формирует управляющие импульсы по длительности и амплитуде и распределяет их между тиристорами 2-5. В начале одного полупериода импульсы поступают на тиристоры 2 и 5, в начале другого — на тиристоры

3 и 4, Переключение тиристоров 2 — 5 приводит к формированию ча выходе инвертора переменного напряжения. Конденсаторы

6, 7 обеспечивают при этом компенсацию

5 реактивной составляющей тока нагрузки и создание условий коммутационной устойчивости.

При работе автономного инвертора в неаварийных режимах напряжение сигнала

10 на управляющем входе 23 задающего генератора 8 определяется источником 18 опорного напряжения, тэк как выходное напряжение интегратора 16 при этом равно нулю, Последнее обеспечивается замкну15 тым состоянием ключа 17 цепи сброса, который управляется сигналом с выхода элемента НЕ 22.

Коэффициенты передачи датчиков 13 и

14 напряжения выбираются такими, чтобы в

20 неаварийных режимах работы инвертора их выходные сигналы 01з, 014 удовлетворяли условию 0)з < 014. БлагОДаря этому Выход" ной сигнал элемента сравнения

02о=0 з-Оi4 < О.

25 На выходе порогового элемента 21 присутствует сигнал "0", который элементом Н Е 22 преобразует в сигнал "1", замыкающий ключ 17 генератора.

Таким образом, в неавэрийных ре30 жимах работы инвертора частота его выходного напряжения определяется только величиной напряжения источника 18.

Стабилизация напряжения на мосту 2 — 5 обеспечивается вентильно-реакторной це35 почкой 10 — 11, Рассмотрим полупериод работы инвертора, который начинается с включения тиристоров 2, 5, В предыдущий полупериод проводили тиристоры 3, 4, поэтому кон40 денсаторы б, 7 к началу рассматриваемого полупериода заряжены со следующей полярностью: минус на точке а, плюс — на точке

Ь. После включения тиристоров 2, 5 создается контур для протекания тока компенса45 ции, включающий в себя конденсаторы 6, 7, тиристор 5, датчик 12 тока, дроссель 11, диод 10, тиристор 2. Этот контур существует в течение времени, соответствующего удвоенной величине угла зэпирания Р тиристо50 ров моста 2 — 5. В течение этого времени формируется колоколообразный импульс, амплитуда которого Im определяется выражением

Um

55 Im 2_#_Л (1 cosi9) где Um — амплитуда напряжения на выходе моста 2 — 5;

f — частота выходного напряжения;

L — индуктивность дросселя 11, 1607063

Форма импульса тока компенсации

l>p,11 показана на фиг. 2. Импульс тока компенсации ускоряет перезаряд конденсаторов 6, 7, причем амплитуда этого тока тем больше, чем больше амплитуда напряжения

Um и угол запирания/3. Таким образом, инвертор оказывается охваченным силовой импульсной обратной связью по углу запирания/3, препятствующей возрастанию выходного напряжения моста 2-5.

При возникновении короткого замыкания в цепи потребителей точка б соединяется с точкой в, в результате чего баланс реактивной мощности в цепи переменного тока моста 2 — 5 определяется конденсатором 6, Емкость этого конденсатора как правило больше емкости конденсатора 7, поэтому возникновение короткого замыкания в известной схеме последовательно-параллельного инвертора сопровождается значительными перенапряжениями. В данной схеме этого не происходит, так как в результате действия силовой импульсной обратной связи по углу запирания /3 происходит компенсация избыточной реактивной мощности конденсатора 6.

Для ограничения амплитуды тока компенсации при коротком замыкании в цепи потребителей в предлагаемой схеме производится понижение частоты инвертирования. В этом режиме выходной сигнал датчика 14 напряжения равен нулю, поэтому на вход порогового элемента 21 поступает сигнал Uzp, равный выходному напряжению датчика 13, Пороговый элемент 21 срабатывает и через элемент НЕ 22 приводит к закрыванию ключа 17 интегратора 16. На вход интегратора 16 при этом поступают импульсы с выхода компаратора

15, которые формируются при превышении сигнала с датчика 12 тока сигнала на выходе датчика 13 напряжения. Компаратор 15 должен быть построен по такой схеме, чтобы его выходное напряжение U1g при выполнении условия 013 012 былО равно нулю.

Под действием импульсов U

17 появляется отрицательное напряжение

U16, Выходное напряжение сумматора 19 в результате этого уменьшается, что приводит к уменьшению частоты синхроимпульсов на выходе задающего генератора 8.

Уменьшение частоты синхроимпульсов происходит до тех пор, пока амплитуда импульсов тока компенсации не станет меньше уровня, определенного сигналом датчика 13.

После устранения причины, вызвавшей короткое замыкание выходных выводов инвертора, сигнал U)4 датчика 14 превышает сигнал U>z датчика 13, поэтому цепочка из порогового элемента 21 и элемента 22 вызывает замыкание ключа 17 в интеграторе 16.

Выходное напряжение 0т последнего становится равным нулю, что приводит к восстановлению уровня напряжения на управляющем входе 23 задающего генератора

8, обеспечивающего номинальную частоту следования импульсов.

Датчик 12 тока может быть реализован на основе шунта либо на основе оптоэлектронных приборов.

В данном инверторе возникновение короткого замыкания в цепи потребителей не приводит к перегрузкам, Силовая обратная. связь по углу запирания препятствует росту напряжения на конденсаторе и соответственно тиристорах моста, а цепь управления задающим генератором снижает частоту его выходных импульсов до тех пор, пока амплитуда тока компенсации не станет меньше наперед заданной величины. Тем самым достигается высокая функциональная надежность инвертора.

Формула изобретения

Автономный инвертор, содержащий соединенный с входными выводами через сглаживающий дроссель тиристорный мост с двумя последовательно соединенными конденсаторами в диагонали переменного тока, причем выводы одного конденсатора образуют выходные выводы, а также последовательно соединенные задающий генератор и блок формирования управляющих импульсов, выходы которого подключены к управляющим переходам тиристоров, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения функциональной надежности, он снабжен диодом, компенсирующим дросселем, датчиком тока, двумя датчиками напряжений, компаратором, интегратором со сбросом, источником опорного напряжения, сумматором, элементом сравнения, пороговым элементом и логическим элементом НЕ, задающий генератор выполнен с управляющим входом, при этом катоддиода соединен с анодной группой тиристорного моста, анод диода через последовательно соединенные компенсирующий дроссель и датчик тока подключен к катодной группе тиристорного моста, входы первого и второго датчиков напряжения подключены соответственно к входным и выходным выводам, выходы датчиков напряжения соединены с входами элемента сравнения, выход которого через последовательно соединенные пороговый элемент и логический элемент НЕ подключен к цепи сброса интегратора, вы1607063

Составитель О.Пахомов

Редактор M.Циткина Техред M.Moðãåí àë Корректор О.Кравцова

Заказ 3554 Тираж 501 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 ход первого датчика напряжения и выход датчика тока подключены к входам компаратора, выход которого соединен с входом интегратора, управляющий вход задающего

40 1/

15

Йю генератора соединен с выходом сумматора, к одному входу которого подключен выход интегратора, другой вход соединен с выходом источника опорного напряжения.