Способ управления последовательным резонансным инвертором

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке источников вторичного электропитания, например для электротермических установок. Цель изобретения - повышение надежности работы инвертора при регулировании выходной мощности за счет ограничения токов и напряжений тиристоров на номинальном уровне. Способ управления последовательным резонансным инвертором, питаемым от управляемого источника и выполнен

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02. M 7/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4751335/07 (22) 23.10,89 (46) 07.12.91. Бюл. г» 45 (75) Е,М.Силкин и С.В.Дэлиев (53) 621.316.727(088.8) (56) Томашевский Ю.Б. Система управления однофазным мостовым инвертором. — В кн.:

Вопросы преобразовательной техники и частотного электропривода, Межвузовский научный сборник. Саратовский политехнический институт. Саратов, 1983, с.54 — 58, Авторское свидетельство СССР

t4 1626311, кл. Н 02 M 7/48, 1990.

„„! Ы„„1697231 А1

2 (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ РЕЗОНАНСНЫМ ИНВЕРТОРОМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке источников вторичного электропитания, например для электротермических установок.

Цель изобретения — повышение надежности работы инвертора при регулировании выходной мощности за счет ограничения токов и напряжений тиристоров на номинальном уровне. Способ управления последовательным резонансным инвертором, питаемым от управляемого источника и выполнен1697231

35 ности импульсов поступают на тиристоры

2, 4 и 3, 4 диагоналей моста с фазовым сдвигом в половину периода выходной частоты инвертора, а на стабилизирующий ным в виде тиристорного моста с узлом коммутации и встречно включенного стабилизирующего тиристора, заключается в том, что формируют две сдвинутые на па- лавину периода выходной частоты инвертора последовательности управляющих импульсов, которые подают на тиристоры

2 — 5 диагоналей моста, и третью последсвательность управляющих Iëìïóëüñîâ, ксторую подают с фазовым сдвигом на стабилизирующий тиристор 10, В отличие от известного способа управления в соответствии с предлагаемым измеряют выходную мощность, сравнивают с заданной и формируют сигнал рассогласования, НаИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании источников питания для электротермических установок.

Цель изобретения — повышение надежности работы инвертора при регулировании выходной мощности.

На фиг. 1 и 2 показаны принципиальные схемы вариантов последовательных резонансных инверторов со стабилизирующим тиристором, для управления которыми лгюжет применяться предлагаемый способ; на фиг. 3 — временные диаграммы, поясняк>щие работу инвертора; на фиг, 4 — устройство, реализующее способ управления инвертором; на фиг, 5 — регулировочнь1е характеристики инвертора.

Последовательный резонансный инвертор со стабилизирующим тиристором (фиг. 1) содержит подключенный к входным выводам через дроссель фильтра 1 однофазный мост на четырех тиристорах

2-5 скоммутирующим кон,денсатором 6 в диагонали переменного тока, зашунтированный последовательной цепью из коммутирующего дросселя с отводом 7 и конденсатора фильтра 8, образующего выходной вывод 9, а также стабилизирующий тиристор 10, подключенный катодом к отводу коммутирующего дросселя 7, а анодом к катодной группе моста, Другой вариант последовательного резонансного инвертора (фиг, 2) также содержит подключенный к входным выводам через дроссел ь фильтра I 1 однофазн ый мост на четырех тиристорах 12 — 15 с последовательной цепью из коммутирующего дросселя 16 и коммутирующего конденса10 ъ

30 пряжение питания инвертора регулируют в зависимости от сигнала рассогласования от максимального до нижнего предельного уровня, поддерживая при этом фазовый сдвиг между первыми и третьей упомянутыми последовательностями управляющих импульсов на максимальном уровне, равном четверти периода выходной частоты инвертора, После достижения напряжением питания инвертора своего нижнего предельного уровня фиксируют его, дальнейшее регулирование мощности осуществляют за счет изменения фазового сдвига от максимального уровня до нуля.

5 ил. торэ 17 в диагонали переменного тока, зашунтированный последовательной цепью из второго коммутирующего дросселя 18, конденсатора фильтра 19 и выходных выводов 20, а также стабилизирующим тиристором 21, Инвертор (фиг. 1) имеет более простую структуру, а в другом инвертаре (фиг. 2) в интервалах проводимости стабилизирующего тиристора 21 напряжение на вентилях

12-15 моста ограничивается на низком уровне, что в целом позволяет снизить класс этих приборов в регулируемом преобразователе.

Регулирование выходной мощности инверторэ осуществляется за счет изменения угла фазового сдвига 7 между моментами включения тиристоров 2 — 5 или 12 — 15 моста и стабилизирующего тиристора 10 или 21 и образования замкнутого контура, включающего реактивные элементы и стабилизирующий тиристор 10, (21), отделенного от источника питания. Изменяя момент воз никновения указанного контура (фазовый сдвиг), регулируют выходную мощность от максимального значения практически до нуля.

Рассмотрим реализацию предлагаемого способа управления на примере инвертора по фиг, 1, Для управления ключевыми элементами 2 — 5, 10 инвертора формируют последовательности импульсов управления тиристорами 2 — 5 моста и стабилизирующим тиристором 10. Указанные последователь1697231 тиристор 10 с регулируемым фазовым сдви- напряжений, а анод четвертого диода 33 гом т относительно моментов подачи им- соединен с входом блока 35 управления репульсов управления на тиристоры моста гулируемого источника 36 питания. Регули2-5. Для определения(задания) указанного руемый источник 36 питания подключен к фазового сдвига измеряют выходную мощ- 5 входным выводам инвертора 37, к выходу ность и формируют пропорциональный ей которого подключена нагрузка 38, Датчик 39 сигнал, который сравнивают с сигналом за- выходной мощности, подключенны к надания выходной мощности, В результате грузке 38, соединен с входом усилителя 40 сравнения формируют сигнал рассогласо- сигнала, подключенного к второму входу усвания, в зависимости от которого регулиру- 10 тройства 34 сравнения. Уровень сигнала зают напряжение питания инвертора в дания выходной мощности определяется диапазоне от максимального значения до резистором 41, подключенным к входу задазаданного нижнего предельного уровня,,ния источника 29 опорных напряжений, поддерживая при этом фазовый сдвиг Устройство, реализующее способ уптмежду моментами подачи импульсов уп- 15 равления инвертором, работает следуюравления на тиристоры 2 — 5 моста и стаби- щим образом. лиэирующий тиристор 10 на максимальном Задающий генератор 22, вырабатывает уровне, равном четверти периода выходной импульсы с частотой, равной удвоенной вычастоты, Последостижениянапряжениемпи- ходной частоте инвертора 37 (инверторы тания нижнего предельного уровня фиксиру- 20 по фиг, 1, 2 по принципу действия относятют его и начинают регулировать угол ся к удвоителям частоты), которые постуфазового сдвига между моментами пода- пают через распределитель 26 импульсов чи импульсов управления на тиристоры 2=5 и блок 23 регулируемой задержки на входы моста и стабилизирующий тиристор 10 в трех выходных каскадов 24, 27 и 28. Вь.— диапазоне от максимального значения до 25 ходные каскады 27 и 28 формируют д=e нуля, также в зависимости от упомянутого последовательности импульсов управлесигнала рассогласования, ния тиристорами диагоналей моста инверНекоторые временные. диаграммы, по- тора 37 (например, 2, 5 и 3, 4, фиг. 1), ясняющие процессы, происходящие в сила- сдвинутых по фазе на половину периода вой части инвертора, приведены на фиг. 3. 30 . выходной частоты инвертора 37, обеспечиИх индексы соответствуют позициям эле- вая периодическое переключение его тиментов силовой части инвертора (фиг. 1). ристоров 2, 4 и 3, 4, Для реализации предлагаемого спосо- В соответствии с сигналом задания выба управления последовательным резо- ходной мощности, определяемым резистонансным инвертором (фиг. 1 и 2) может 35 ром 41, источник 29 опорных напряжений использоваться устройство, приведенное обеспечивает открытое состояние диода 30 на фиг. 4. Оно содержит цепь из задающе- и закрытое состояние диода 32. При высого генератора 22, блока регулируемой за- ком уровне выходной мощности инвертора держки 23 и выходного каскада 24, 37 сигнал рассогласования на выходе устсоединенного с управляющим электродом 40 ройства 34 сравнения мал, диод 33 при этом

25 стабилизирующего тиристора 10. открыт, а диод 31 закрыт. Сигнал рассоглаВыход задающего генератора 22 соеди- сования между сигналом, пропорциональнен также с входом распределителя 26 им- ным выходной мощности с выхода пульсов (выполненного, например, в виде усилителя 40 и сигналом источника 29опортриггера), выходы которого через второй 27 45 ных напряжений, с выхода устройства 34 и третий 28 выходные каскады связаны с сравнения через диод 33 поступает на вход управляющими электродами тиристоров 2 — блока 35 управления оегулируемым источ5 инвертора. Источник 29 опорных напря- ником 36 питания и обеспечивает изменежений соединен первым выходом с анодом ние напряжения питания инвертора 37 от диода 30, катод которого соединен с вхо- 50 его максимального значения до заданного дом управления блока 23 регулируемой за- минимального предельного уровня, держки и катодом второго диода 31, а На вход блока 23 регулируемой задержвторой выход источника 29 опорного на- ки при этом поступает напряжение с выхода пряжения — с катодом третьего диода 32, источника 29 опорных напряжений, обеспеанод которого соединен с анодом четвер- 55 чивающее максимальный угол фазового того диода 33. Катод четвертого диода 33 сдвига х между моментами включения тисоединен с выходом устройства 34сравне- ристоров моста инвертора 37 и стабилизиния, первый вход которого соединен с рующего тиристора 25 (около четверти третьим выходом источника 29 опорных периода выходной частоты). При изменении сигнала задания мощности с резистора 41

1697231

10

15 сигнал рассогласования на выходе устройства 34 сравнения возрастает, что приводит к запиранию диода 33 и отпиранию диода

31. При этом отпирается также диод 32, в результате чего на входе блока 35 управления регулируемого источника 36 питания напряжение фиксируется на уровне, соответствующем нижнему предельному уровню напряжения питания инвертора 37.

Отпирание диода 31 приводит к запиранию диода 30, Вход блока 23 регулируемой задержки отключается от выхода и через открывшийся диод 31 подключается к выходу устройства 34 сравнения. Поэтому далее угол фазового сдвига т между моментами включения тиристоров 2 — 5 моста инвертора

37 и стабилизирующего тиристора 10 регу- лируется в зависимости от сигнала рассогласования с выхода устройства 34 сравнения, Регулирование угла фазового сдвига осуществляется в диапазоне от упомянутого максимального значения до нуля, Управление инвертором в соответствии с предлагаемым способом позволяет существенно повысить надежнссть его работы при регулировании выходной мощности, Это достигается за счет того, что в процессе регулирования мощности инвертора в диапазоне от максимального значения до нуля, токи и напряжения тиристоров инвертора

37 не превышают уровней, соответствующих номинальному режиму работы. Сказанное иллюстрируют кривые выхоцной мощности Р, максимального напряжения 0 и тока

I тиристоров 2 — 5 моста инвертора 37 (фиг. 1) в зависимости от угла фазового сдвига г, приведенные на фиг, 5 (даны в относител ьных единицах к уровням номинального режима). Кривые соответствуют предварительному снижению напряжения -питания инвертора 37 в процессе регулирования на

177 от максимального значения. Несмотря на увеличение уровней максимальных токов t и напряжений 0 на тиристорах 2 — 5 в диапазоне регулирования фазового сдвига т они остаются ниже уровней номинального режима, что обеспечивает высокую надежность работы инвертора в целом.

По указанным причинам также увеличивается КПД инвертора, снижаются его весогабаритные показатели, расширяется диапазон регулирования. Кроме того, пс сравнению с преобразователями, в которых регулирование во всем диапазоне изменения мощности осуществляется за счет регулирования выпрямителя, повышается коэффициент мощности сети, Формула изобретения

Способ управления последовательным резонансным инвертором, питаемым от управляемого источника и выполненным в виде тиристорного моста с узлом коммутации и встречно включенного стабилизирующего тиристора, заключающийся в том, что формируют два, сдвинутые на половину периода выходной частоты инвертора последовательности управляющих импульсов, которые подают на тиристоры диагоналей моста, и третью последовательность управляющих импульсов, которую подают на стабилизирующий тиристор, причем регулируют ее фазовый сдвиг относительно указанных первых двух последовательностей; отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы инвертора при регулировании выходной мощности, измеряют выходную мощность и формируют пропорциональный ей сигнал, сравнивают его с сигналом задания и формируют сигнал рассогласования, в зависимости от величины которого регулируют напряжение питания инвертора от максимального значения до заданного нижнего предельного уровня, причем фазовый сдвиг между первыми и третьей последовательностями управляющих импульсов поддерживают при этом на максимальном уровне, равном четверти периода выходной частоты, а после достижения напряжением питания своего нижнего предельного уровня фиксируют его и регулируют фазовый сдвиг между первыми о и третьей последовательностями управляющих импульсов от максимального значения до нуля в зависимости от упомянутого сигнала рассогласования.

1697231

1697231

f75

Ч50

aZ5

04Х гзл

Составитель А.Чесноков

Техред М.Моргентал Корректор Н.Король

Редактор М,Бланар

Заказ 4314 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва,:K-35, Раушская наб,. 4/5

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