Инвертор напряжения

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в тиристорных преобразователях главного привода станков с числовым программным управлением. Целью является улучшение массогабаритных показателей путем повышения коммутирующей способности и снижения коммутационных перенапряжений , прикладываемых к коммутирующим тиристорам. Устройство содержит трехфазные главный и коммутирующий тиристорные мосты 5-16, резисторы 17, 18, эашунтированиые обратными диодами 19, 20. Три LC-цепи 21-26. включенные между

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Н 02 M 7/515

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

0с

М

0л

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4676859/07 (22) 11.04.89 (46) 07.09.91. Бюл. N. 33 (71) Сибирский завод комплектного электропривода "Сибстанкоэлектропривод" (72) Г;Н.Коваливкер, Г.В.Кузина, .В.ВХуракин и О.Г.Чернышев (53) 621.314 572 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hk 1144176; кл. Н 02 М 7/527, 1983, Сандлер А.С., Гусяцкий Ю.М. Электроприводы с полупроводниковым управлением. Тиристорные инверторы с широтно-импульсной модуляцией. — М.:

Энергия, 1968, с. 18, 19, рис. 2-4.

„,5Q„„1676044 А1 (54) ИНВЕРТОР НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в тиристорных преобразователях главного привода станков с числовым программным управлением. Целью является улучшение массогабаритных показателей путем повышения коммутирующей способности и снижения коммутационных перенапряжений, прикладываемых к коммутирующим тиристорам. Устройство содержит трехфаэные главный и коммутирующий тиристорные мосты 5-16. резисторы 17, 18, эашунтированные обратными диодами 19, 20. Три LC-цепи 21-26, включенные между выводами переменного тока мостов.

Блок 30 управления состоит из регулятора 31 частоты и распределителя 32, 33 импульсов. По окончании процесса коммутации разряд конденсаторов LCцепей происходит по апериодическому закону, вследствие чего напряжение на коммутирующих конденсаторах не снижается ниже входного напряжения, 2 з.п.флы, 4 ил.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использова но в тиристорных преобразователях главного привода станков с числовым программным управлением.

Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей путем увеличения коммутирующей способности и снижения коммутационных перенапряжений, прикладываемых к коммутирующим тиристорам.

На фиг. 1 изображена функциональная схема инвертора напряжения; на фиг. 2— диаграмма управления, поясняющая процесс преобразования постоянного напряжения в трехфаэное переменное; на фиг, 3 — диаграмма, поясняющая электромагнитные процессы при выключении силовых тиристоров; на фиг. 4 — структурная схема системы управления.

Инвертор напряжения (фиг. 1) содержит источник 1 питания, подсоединенный к входным выводам 2 и 3 LC-фильтра 4, состоящий иэ последовательно включенных фильтрового конденсатора и токоограничивающего реактора, трехфаэные главный и коммутирующий тиристорные мосты 5 — 16 (главные тиристоры 7, 8, 11, 12, 15 и 16, коммутирующие тиристоры 5, 6, 9, 10, 13 и 14), подключенные выводами постоянного тока главного тиристорного моста к входным выводам, резисторы 17 и 18 и обратные диоды 19 и 20, включенные параллельно и подключенные между выводами постоянного тока трехфазных главного и коммутирующего тиристорных мостов, три

LC-цепи 21 — 26, состоящие из последовательно соединенных коммутирующих реакторов и конденсаторов и подключенные между выводами переменного тока трехфаэных главного и коммутирующего тиристорных мостов, трехфазную нагрузку

?7 — 29, подсоединенную к выводам переменного тока трехфазного главного тиристорного моста, систему 30 управления, подсоединенную выходными выводами к управляющим входам тиристоров, Система 30 управления (фиг. 4) состоит иэ регулятора частоты 31 и распределителя 32 и 33 импульсов, подсоединенного в

30 50 каждом канале управления выходными выводами через усилительно-раэвязывающие элементы 34-43 к управляющим входам анодных и катодных групп коммутирующих и главных тиристоров трехфазных тиристорных мостов. Входы распределителя импульсов подсоединяются к выходу регулятора частоты, на вход которого подается сигнал задания выходной частоты автономного инвертора (АИ Н), Инвертор напряжения работает следующим образом.

Согласно диаграмме импульсов управления U (фиг. 2) с соответствующей нумерацией на интервале времени to — t включены главные тиристоры 7, 12 и 15, вследствие чего ток нагрузки замыкается по цепи 1, 2, 7, 27, 28, 12, 3, 1, а также го контуру 1, 2, 15, 29, 28, 12, 3, 1. Лри этом конденсаторы 22, 24 и 26 заряжены полярностью напряжения, указанной на фиг. 1, В момент времени t< согласно диаграмме фиг, 2 выключают тиристар 15, Для этого подают импульс управления на коммутирующий тиристор 13, При включении тиристора 13 конденсатор 26 начинает перезаряжаться по контуру (диаграммы токов Z и напряжений U с соответствующей нумерацией фиг. 3) 26, 15, 19, 13, 25, 26, вытесняя ток нагрузки из тиристора 15. В момент выключения тиристора 15 ток нагрузки 29 переводится в коммутирующую LC-цепь 25, 26 и замыкается по контуру 1, 2, 19, 13, 25, 26, 29, 28, 12, 3, 1, а избыточный ток перезаряда конденсатора замыкается по цепи 26,-15, 19, 13, 25, 26, вследствие чего к тиристору 15 на время протекания избыточного тока переэаряда прикладывается обратное напряжение, необходимое для восстановления вентильных свойств асимметричного тиристора. В момент времени 1з избыточный ток переэаряда становится равен току нагрузки, вследствие чего конденсатор 26 перезаряжается током нагрузки (см. кривую Оа,";.6, 1сы) по контуру 1, 2, 19, 13, 25,26, 29, 28, i2 3, 1. В момент времени т4, когда напряжение на конденсаторе ниже, чем входное напряжение Ug включается очередной главный тиристор 16, вследствие

55 чего начинается форсированный преза1676044

29 замыкается по контуру 29, 28, 12, 16, 29. 10

В момент времени t7 напряжение на крнразряжается по цепи,26, 25, 13, 17, 4, 16, 26.

Поскольку величина резистора 17 выбирает- 15 ся из условия, чтобы ток спадал по апери20

40

50 момент времени t9, t10, t11, 112 коммутаци-: онные электромагнитные процессы проис-. 55 ходят аналогично. ряд и дозаряд конденсатора 26 до напряжения выше, чем входное напряжение 01. В момент времени ts напряжение на коммутирующем конденсаторе 26 становится равным входному напряжению АИН (Ua), начинается спад тока нагрузки в контуре коммутации, вследствие чего спадающий ток нагрузки переводится в контур 1, 2, 19, 13, 25, 26, 29, 28, 12, 3, 1,а ток нагрузки фазы денсаторе 26 достигает максимального значения, вследствие чего конденсатор 26 одическому закону, напряжение в момент, времени t7 равно входному напряжению

АИН (Ua). При этом тиристор 13 восстанавливает свои вентильные свойства llo контуру 26, 25, 13, 17, 4, 16, 26, Вследствие этого к тиристору 13 прикладывается незначительный всплеск напряжения, а к противоположному тиристору 14 прикладывается сумма напряжений, равная входному напряжению 01, падению напряжения на резисторе 17 и падению напряжения на индуктивностях соединений силовой цепи.

Кривая напряжения на тиристоре 14 показана на фиг. 3. По мере протекания тока через резистор 17 к тиристору 14 прикладывается дополнительное напряжение, превышающее 0д, По мере спада обратного тока, обусловленного энергией, запасенной в фазе 29, в момент времени 17 ток в тиристоре 16 меняет знак и начинает процесс нарастания тока в фазе 29 по контуру 1, 2, 7, 27, 29, 16, 3, 1.

На этом процесс выключения тиристора 16 заканчивается. В момент времени ta выключают тиристор 12, для этого подают сигнал управления на тиристор 10. При этом тиристор 12 выключается по контуру 24, 23, 10, 20, 12, 24. При этом ток обратного восстановления тиристора 10 протекает по контуру 10, 23, 24, 11, 4, 18, 10, вследствие чего к тиристору 9 прикладывается всплеск коммутационных напряжений, равный входному напряжению 0д и падению напряжения на резисторе 18. Для снижения всплеска коммутационных напряжений резисторы

17 и 18 выполняются безындуктивными. В.

Устройство управления автономным инвертором напряжения работает следующим образом. На вход регулятора 31 выходной частоты подается сигнал задания 0, в

30 результате чего он формирует последовательнбсть нормированных и сдвинутых по времени логических сигналов управления, поступающих на вход распределителя 32, 33 импульсов. С выхода распределителя 32 импульсов через усилительно-раэвязывающие элементы 34-39 на управляющие входы тиристоров подаются импульсы управления Гд ГврГс1КА(КЯ)Кс(соответственно на управляющие входы тиристоров 7, 11, 15, 5, 9, 13) с выхода 33 — Гд Гв Гс Кд К1пКс, (соответственно на управляющие входы тиристоров 8, 12, t6, 6, 10, 14).. При этом импульсы К и Rj формируются соответственно по задним фронтам импульсов управления

Г и г1, По окончании процесса коммутации разряд конденсаторов LC-цепей происходит по апериодическому закону, вследствие чего напряжение на коммутирующих конденсаторах не снижается ниже, чем входное напряжение 0д. Использование в качестве коммутирующих тиристоров асимметричных позволяет также снизить уровень коммутационных напряжений, поскольку в процессе восстановления вентильных свойств к коммутирующим тиристорам прикладывается всплеск напряжений, не превышающий падение напряжения на резисторах 17 и 18. что позволяет улучшить массогабаритные показатели инвертора напряжения.

Формула изобретения

1, Инвертор напряжения, содержащий подключенный к входным выводам трехфазный главный тиристорный мост, выводы переменного тока которого подключены к выходным выводам и через коммутирующие последовательные LC-цепи — к выводам переменного тока трехфазного коммутирующего тиристорного моста, к анодной группе которого подключен катод первого обратного диода, а к катодной группе — анод второго обратного диода, блок управления, состоящий из последовательно включенных регулятора частоты и распределителя импульсов управления,выполненного обеспечивающим формирование последовательности сдвинутых и нормированных по длительности импульсов управления трехфазным главным тиристорным мостом, по задним фронтам которых обеспечивается формирование коротких импульсов управления трехфазным коммутирующим тиристорным мостом, при этом выходы распределителя импульсов управления через усилительно-развяэывающие элементы соединены с управляющими входами трехфазных

1676044

0/f гю f, у Ро ,fZ Р

Риг.3

12 ХУ bb

Фиг. Х главного и коммутирующего тиристорных мостов, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей путем увеличения коммутирующей способности и снижения коммутационных перенапряжений, прикладываемых к коммутирующим тиристорам, в него дополнительно введены два резистора, шунтирующих обратные диоды, анод первого из которых подключен к положительному, V7

Y5

УР а

Yf1

УФ

У11

У1У

v5

vy

У15

Vf4 а катод второго — к отрицательному входным выводам.

2. Инвертор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве тиристоров коммутирую5 щего и главного мостов использованы асимметричные тиристоры, 3. Инвертор по и. 1, отличающийся тем, что резисторы выполнены безындук10 тинными, 1676044

Составитель И.Жереби на

Тех ред М.Моргентал Корректор Н.Король

Редактор М.Липович

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

Заказ 3011 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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