Автономный инвертор тока

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для питания асинхронных тяговых двигателей средств наземного электротранспорта и общепромышленных механизмов. Целью является повышение надежности за счет улучшения коммутационных условий тиристоров. Устройство содержит мосты главных тиристоров (Т) 26 - 31 и распределительных диодов 20 - 25. Разрядные диоды 10, 11 соединены с первичными обмотками 5, 6 коммутирующего тр-ра, а возвратные Т 8, 9 - с его вторичными обмотками 4, 7. Коммутирующие Т 12, 13 соединены с LC-цепями 14, 15 и 16, 17, зашунтированными перезарядными Т 18, 19. Наличие Т 8, 9 позволяет путем выбора коэффициента трансформации коммутирующего тр-ра обеспечить требуемое обратное напряжение и возвращать избыточную энергию коммутации в один из коммутирующих конденсаторов LC-цепей. Т 18, 19 обеспечивают перезаряд конденсаторов LC-цепей. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 H 02 М 7/515

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И A ВТОРСИОМ,/ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4634505/24-07 (22) 09.01.89 (46) 07. 12.90. Бю.i. № 45 (71) Сибирский завод комплек ного электропривода .<Сибстанкоэзггктропривод» (72) Г. Н. Ковалинкер, Г. В. Кузина, 1О. М. Иньков и А. М. Солодi:.I > (53) 62! .314.572 (088 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 811460, кл. Н 02 М 7/515, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 1279035, кл. Н 02 М 7/51,".. !985. (54) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР ТОКА (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и м. б. i ñ: ользовано для питания асинхронных тяговых двигателей средств наземного электротранспорта и общепромышленных механизмов. Цельк> изоб;SU„, 1612363 А 1 ретения является повышение надежности за счет улучшения коммутационных условий тиристоров. Устр-во содержит мосты главных тирис — ров (Т) 26 — 31 и распределительных диодов 0 -25. Разрядные диоды 10, 11 соединены с первичными обмотками 5, 6 коммутирую цег< гр-ра, а возвратные Т 8, 9— с его вторичными обмотками 4, 7. Коммутирующие 1 12, 13 соединены с 1 С-цепями 14, 15 и 16, 17, зашунтированнымн перезарядными Т 18, !9. Наличие Т 8, 9 позволяет путем выбора коэффициента трансформации коммутируюгцего тр-ра обеспечить требуемое обратное напряжение и возвращать избыточную энергию ком..:утации в одиц из коммутирующих к;н. зенга;оров 1 С-цепей. Т 18.

19 обеспе а:от перезаряд конденсаторов

1. С: -;.:еп; и. 4 ил.

1612363

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в тиристорных преобразователях частоты, предназначенных для питания асинхронных тяговых двигателей средств наземного электротранспорта и общепромышленных механизмов.

Целью изобретения является повышение надежности за счет улучшения коммутационных условий тиристоров.

На фиг. 1 дана принципиальная схема силовых цепей предлагаемого устройства; на фиг. 2 — диаграмма импульсов управления U, поясняющая принцип действия устройства и процесс преобразования ггостоянного напряжения в трехфазное переменное; на фиг. 3 — функциональная схема системы управления устройством; на фиг 4— диаграммы токов и напряжений U, поясняющие принцип действия и электромагнитные процессы, происходящие в устройстве.

Автономный инвертор тока (фиг. 1) содержит сглаживающие реакторы 1 и 2, подсоединенные одними выводами к выводам для подключения источника питания, коммутирующий трансформатор 3 с первичными и вторичными обмотками 4 — 7, подсоединенными к одним выводам возвратных тиристоров 8 и 9 и разрядных диодов 10 . . 11

Аноды и катоды упомянутых тирнсторов 8 и 9 и диодов 10 и 11 попарно объединены и подсоединяются к другим выводам сглаживающих реакторов 1 и 2. Устр,>йство также содержит коммутирующие тиристоры

12 и 13, подсоединенные анодом и катодом к выводам двух коммутирующих 1.Г-цепей

14 — 17, с подключенными параллельно перезарядными тиристорами 18 и 19. Кроме того, к общим точкам соединения конденсаторов и реакторов l С-цепей подсоединяются выводы вторичных обмоток 4 и 7 трансформатора 3.

Другие катод и анод коммутирующих тиристоров 12 и 13 подсоединяются к выводам постоянного тока трехфазного моста распределительных диодов 20 — 25 и к выводам первичных обмоток 5 и 6 коммутирующего трансформатора 3. Выводы переменного тока распределительного диодного моста объединены с выводами переменного тока трехфазного моста главных тиристоров 26 — 31 и предназначенными для подключения трехфазной нагрузки 32 — 34. Выводы постоянного тока моста 26 — 3! подсоединяются к вторым выводам LC-цепей 14 — 17 и подключаются к выводам сглаживающих реакторов 1 и 2.

Блок управления устройства (фиг. 3) содержит двухканальный регулятор 35 частоты, выход которого подсоединен к входу двухканального распределителя 36 импульсов управления, два канала 37 и 38 которого подсоединены своими выходами через усилители-формг сьатели 39 — 42 к управляющим входам тиристоров 18, 26, 28 и 30 и через

4 усилители-формирователи 43 — 46 к управляющим входам тиристоров 19, 27, 29 и 31.

Кроме того, выход канала 37 распределителя через первый одновибратор 47 и усилитель-формирователь 48 подсоединяется к управляющим входам возвратного тиристора 9, а выход канала 38 через первый одновибратор 49 и усилитель-формирователь 50 подсоединяется к управляющему входу тиристора 8.

В блок управления также входят вторые одновибраторы 51 и 52, подсоединенные входами к выходам первых одновибраторов 47 и 49 и логические элементы ИЛИ

53 — 54, подсоединенные входами к выходам одновибраторов 47, 51 и 49, 52 и выходами через усилители-формирователи 55 и 56 импульсов управления -- к управляющим входам коммутирующих тиристоров 12 и 13.

Устройство согласно диаграмме (фиг. 2) работает следующим образом.

Предположим, что на интервале времени

tp — ti включены тиристоры 29 и 30, вследствие чего ток нагрузки протекает от плюса источника питания через реактор 1 по цепи: 30, 34. 33, 29 и 2, мину.. и< очника питаHHR. При этом кондеь аторы 14 и 16 заряжены иолярностг»о напряжения, указанной на фиг. l. В мс.-.;. г времени ti согласно диаграмме управления выключают тиристор 30.,:1,пя э" и. первоначально включают пергзаря:».:.й гнристор 18, вследствие чего конденсагор 14 иерезаряжается по цепи: ) 4, 18, 15 и ) 4. В момент окончания перезаряда конденсатора на противоположную полярность (фиг. 4, момент времени t>) включают тиристор 12, вследствие чего конденсатор 14 через тиристор 12 перезаряжается по цепи: 14, 15, 12, 24, 30 н 14. Ток тнристора 30 начинает спадать (фиг. 4), и в момент равенства тока нулю тиристор 30 выключается.

При этом избыточный ток перезаряда конденсатора 14 замыкается по цепи: 14, 15

40 12, 6, 10 и 14, вследствие чего к выключенному тиристору 30 на время восстановления его вентильных свой тв прикладывается обратное напряжение, равное напряжению первичной обмотки 6 (Js коммутирующего

45 трансформатора 3; плюс Ц прикладывается через диод 24 к минусу тиристора 30, а минус Up через диод 10 к аноду тиристора 30. При выключении тиристора 30 ток нагрузки выключаемой фазы переводится в цепь: + источника питания 1, 14, 15, 12, 24, 5р 34, 33, 29 и 2, минус источника питан я.

i!pH этом конденсатор 14 перезаряжается (фиг. 4) до исходной полярности .напряжения, превышающего в 1,7 — 1,8 раза Ud (где Ud — входное напряжение источника питания), вследствие чего тиристор 12 вы55 ключается.

Поскольку напряжение на конденсаторе ! 6 имеет неизменную полярность, то при включении тиристора 9 ток обмотки 7 комму16 тирующего трансформатора замыкается по цепи: 7, 16 и 9 (фиг. 4, диаграмма !у).

14,оэффициен I трансформации коммутирующего трансформатора выбирается —.аким образом, чтобы обратное напряжение, лрикладываемое к выключаемому тиристору, было равно

U16/Ê2 I, где Ui6 — напряжение конденсатора !6;

K2 < — коэффициент трансформации коммутирующего тра нсформатора.

Поскольку к выключенному тиристору прикладывается напряжение первичной обмотки ком мутирующе . о трансформатора, то к противоположному тиристору 31 прикладывается сумма напряжений, равная

u66= Ud -+-1!., а это приводит к существенному снижению уровня коммутационных перенапряжений.

При этом обратное напряжение прикладывается в течение интервала времени, равНОГО tz — tz (фи". ) .

По окончании процесса коммутации согласно диаграмме импульсов управления на интервале времени !2- 16 подается импульс управления на противоположный коммутирующий тиристор, вследствие чего, если напряжение на конденсаторе 14 ло окончании процесса коммутации ввиду малого тока нагрузки ниже. чем Ь,<, то конденсатор !4 заряжается ио цепи: плюс источника 1, !4, 15, ! 2, диодный мост 20 — 25, 13, !7, !6 и 2, минус источника питания. Длительность импульсов управления коммутирующими тиристорами выбирается больше, чем Я, вследствие чего обеспечивается цепь для дозаряда коммутирующих конденсаторов.

На интервале времени t3 — t4 выключают тчристор 29, для чего вк„!ючают перезарядный тиристор !9, а затем с выдержкой времени f --- коммутирующий тиристор !3. При этом коммутирующий конденсатор 16 перезаряжается ло контуру 16, 11, 5, 13, 1? и 16, вследствие чего к выключаемому тиристору 29 прикладывается напряжение первичной обмотки 5 коммутирующего трансформатора 3.

Одновременно с включением коммутирующего тиристора включается возвратный тиристор 8, вследствие чего вторичная обмотка коммутирующего трансформатора 3 подключается к источнику постоянного напряжения, в качестве которог0 используется конденсатор 14.

Затем на интервале времени 14 — 16 согласно диаграмме (фиг. 2) повторно включается тиристор 12, если его напряжение по окончании процессов коммутации ниже, чем напряжение 1.4, вследствие чего осуществляется дозаряд конденсатора 16.

Блок управления автономным инвертором напряжения работает следующим образом. На вход устройства подается сигнал задания выходной частоты преобразователя (U!), в зависимости от которого на входы! 2363

Форму,i;< лзос<г,; гнил

Автономный инвертор

ПОДКЛЮЧЕННЫЙ К ВХОдНьи ВЫ ВОд Ь.4 ЧЕРЕЗ сглаживающие реакторы тр хфа. и<. мост главных тиристоров, выводы ис.р .мс ного тока которого соединены с выходил; <и вы40 водами и выводами переменного тска тре . фазного моста распределительных диодов, две 1 С-цепи, каждая из которых состоит из последовательно соединенных коммутирующих конденсатора и дросселя, зашунтировгнных лерезарядным тиристором, и под45 ключгна к ссютветствующему выводу постоянного тока моста главных тиристоров, соединенно:; у с противоположным выводом соответствующего разрядного, <иода, а также блок управления, выполненный в вид<. последовательно соединенных двухканально50 го регулятора частоты, формиру:Ощего заданную последовательность сдвинут<.!х чо времени в каждом канале логических сигналов управления, выходом подключенного к входу двухканального распределителя им55 пульсов управления, подсоединенного в каж1О !5

5 рас«ргделителя 36 импульсе в упранлснич подается последовательность сдвинутых во времени импульсов управления. С выхода pa<.пред-.лителя логические игналы управления пос гу лают на входы усилителей-ih;! мировате.leH и согласно диаграмме с«6анлеиия (фиг. 1) на уч!равляющие вон<-.< 1 <ристоров 26, 28, 30 и 27, 29, 31. В моменты чремени ti, 16, t6, t7, !6, ... распределитель 36 форми;: „. r импульсы управленя i. поступающие на управляющие входы пер<зарядных тиристоров и на входы первы< >дновибраторов 47;.< 49 формируюц." задержку, равную т. С выходов Одн-.влб горов 47 и

49 им:y. псы уиравленчя !!<,<.туи;;.;II на входы логических элементов ИЛИ 53 >. 54, а затем через усилители-формирова гели 55 и 56 H i управляющие входы коммутирующих тиристоров. Поскольку согласно диаграм ме (фиг. 2) для дозаряда к;,<мутирую:ци х конденсаторов следует подана<: имиуль<. уи равления на второй коммути1 .ющий г <ристор, не участвующий в прои.ссе hove у-. ации, то на вторые входы . гических элементов ИЛИ поступают имиульсы уиравлсни я, сформированные элементами з адерж ки.

На вход одновнбраторов 5! и 52 поступают импульсы первых однови<",>аторов 47 ". 19, по передн .ìфронта,м которых формирус<ся задержка (4/3) т. Выход«одно нибраторов подключаются к противоположным в каналах управления элемен-.ам И.ЛИ, чем обеспечивается включение коммутирующих тиристоров для осуществлении дозаряда с выдержкой т/3 после окончнния процессов в колебате Ib:IÎì K0H;:ре (<р,<.. 4, крива., 1 <) .. дом канале управления к управляющим входам соответствующей группы трехфазного моста Главных и перезарядных ти1612363

< у 2б 0у 27

Оу 2ä

Uy 25

Vy Я

"У Л

Уу 19 .lу 17

Уу Д ристороп. orл «<ающийся тем, что, с целью повышения «адежности за счет улучшения коммутационных условий тиристоров, он снабжен к<;ммутирующим трансформатором, двумя возвратными тиристорами и двумя комчутчру<о<ними тиристорами, включенными в прям< .<, направлении между 1.С-цепями и выво,,ами <остоянного тока моста распределигсльныx диодов, соединенными через перви <ны<::бмотки коммутирующего трансфор.; а <;:. < соответствующими одноименными свободными выводами разрядных диодов, а

<;.рич<;ые обмотки коммутирующего трансформ;<тора соединены последовательно с воз-!

8 одновибратора, выполненных формирующими задержку, равную т, где т — длительность полупериода собственной частоты перезаряда колебательного контура, образованного LC-цепями, коммутирующими трансформаторами, тиристорами и разрядными диодами, и подключенных, каждый входом к соответствующему выходу своего канала двухканального распределителя импульсов управления, а выходом — к управляющему входу соответствующего вспомогательного возвратного тиристора, два вторых одновибратора, выполненных формирующим задержку, равную 4/Зт, и подсоединенных, каждый своим входом к выходу первого од15 новибратора другого канала, два логических элемента ИЛИ, каждый из которых подключен входом к выходам первого и второго одновибраторов своего канала, а выходом — к управляющему входу .оответ ствующего коммутирующего тиристора.

1612363 су

0и

Составитель И. Жеребина

Редактор Г. Гербер Техред А. Кравчук Корректор Т. Малец

Заказ 3834 Тираж 500 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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