Способ управления автономным инвертором

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах преобразования энергии постоянного тока в энергию переменного тока. Цель изобретения - повышение надежности инвертора при работе на резкопеременную нагрузку. Способ заключается в том, что импульсы управления противотактных диагоналей на управляющие переходы тиристоров поступают только тогда, когда интервал времени, в течение которого к проработавшему вентилю прикладывается обратное напряжение, будет не меньше заданного. 3 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИК.Blf 7ЩЩ (1) Н 02 и 7/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

П1 И П НТ Сса (21) 4717633/07 (22) 11.07.89 (46) 23.05,92. Бюл. N 19 (71) Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова (72) В,В Шипицын, В.А.Глухих, В.И.Лузгин и А.А.Рухман (53) 621,314.27(088.8) (56) Кулик В.д, и Веселовский А.Л.

Анализ работы тиристорного инвертора с удвоением частоты при широтном регулировании напряжения.

Труды УАИ, вып. 91, сб.5, 1976.

Авторское свидетельство СССР 765974, кл. Н 02 M 7/48, 1978.

Изобретение относится к электротехнике и может бь|ть использовано для повышения надежности работь устройств на базе автономных-тиристорных инверторов при изменении сопротивления нагрузки в широких пределах.

Известен способ управления автономным инвертором, основанный на изменении угла включения прямых венти" лей анодной группы по отношению к моменту включения прямых вентилей катодной группы моста.

Недостатком этого способа управления являеTcR то, что при введении угла между моментами включения прямых вентилей анодной и катодной группы

"отстающий" вентиль включается в тот момент, когда в коммутирующем конден2 (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АВТОНОМНЫМ

ИНВЕРТОРОМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах преобразования энергии постоянного тока в энергию переменного тока. Цель изобретения - повышение надежности инвертора при работе на резкопеременную нагрузку.

Способ заключается в том, что импульсы управления противотактных диагоналей на управляющие переходы тиристоров поступают только тогда, когда интервал времени, в течение которого к проработавшему вентилю прикладывается обратное напряжение, будет не меньше заданного. 3 ил. саторе уже имеется ток, поэтому скорость нарастания анодного тока в "отстающем" вентиле в момент включения резко увеличивается и, чем больше угол, тем вь ше скорость нарастания анодного тока, Это приводи-, к существенному возрастанию тепловых потерь и коммутационных перенапряжений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является .способ управления автономным инвертором, в котором для повышения надежности работы инвертора последовательность имгульсов управления встречными вентилями шормируют относительно момента выключения прямых либо снимают совсем, в зависимости

1735985 от величины эквивалентного сопротив"ления нагрузки.

Этот способ позволяет сохранять время, предоставляемое для выключения прямых вентилеи t, не меньше

5 допустимого в небольших пределах изменения (увеличения) сопротивления нагрузки. Причем запас определяется двумя паузами, первая - интервал времени между моментами выключения прямого и включения своего встречного вентиля, вторая - между моментами выключения этого встречного вентиля и включения прямого противотактного.

При увеличении эквивалентного сопро" тивления нагрузки до значений, когда ток прямых вентилей затягивается настолько, что с момента спада тока прямых вентилей одного такта до ноля, до 2О момента включения прямых противотактных вентилей, остается время, мень" щее, чем несбхсдимо для восстановления управляющих свойств вентилей. Ни формирование дополнительной последо" 25 вательности импульсов; сдвинутых относ.;;ельно момента выключения прямых, ни снятие этих импульсов с встречных вентилей не защитит инвертор от срыва инвертирования. Режимы иэ" менения эквивалентного сопротивления нагрузки возможны при работе инвертора на практически все типы технологических нагрузок. Одним из основных недостатков способа является невозмож-. ность его применения в инверторах, I где в качестве встречных вентилей используются диоды, а также в схемах с отсекающими диодами.

Цель изобретения - повышение надежности работы инвертора на резко" переменную нагрузку.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления автономным инвертором, выполненном на двух. встречно включенных вентильных мостах с коммутирующими элементами в диагонали,, заключающемуся в том, что формйруют последовательность импульсов для управления прямым мостом или полумостом путем изменения интервала времени, предоставляемого для восстановления управляемости отработавших прямых. вентилей, сравнивают его с необходимым (заданным), импульсы управления на последующую пару венти- Ы лей моста {вентиль полумоста) подают, через тот же интервал времени, если времяпредоставляемое для восстанов" ления управляемости отработавших вентилей, больше необходимого (задан ного).

На фиг. 1 представлена схема устрсства, реализующего способ, на фиг.2 и

- диаграммы работы устройства.

Устройство содержит плумостовой тиристорный инвертор с входными фильтровыми дросселями 1, связанными с вентилями 2 и 3 прямого полумоста, общая точка которых через LC-контур 4 смещения связана с обвей точкой обратных вентилей 5 и 6, подключенных к трансформатору 7, конденсатор Я,коммутирующие. LC-контуры 9 и 10, которые

s свою очередь эашунтированы фильтровым конденсатором 8 и через соответствующие отпайки первичных обмоток выходного трансформатора 7 связаны с разноименными выводами пары встречных вентилей и входными дросселями 1, вто" ричная обмотка выходного трансформатора .подключена к нагрузке 11. Параллельно каждому прямому вентилю подключен датчик 12 обратного напряжения, выход которого связан с входом

:преобразователя 13, второй вход которого связан с генератором 14 непрерывной последовательности импульсов, а выход преобразователя 13 соединен со счетным входом lli-ðàçðÿäíoão счетчика 15, выход задающего генератора

16 соединен с входами пересчетного блока 17 и двунаправленного ключа 18, выход которого соединен с входом эле.мента И 19, второй вход которого соединен с выходом блока 17, выход эле- мента 19 соединен с входом распределительного блока 20 и входом предустановки блока 17, выходы распределитель" ного блока 20 связаны с управляющими входами соответствующих прямых вентилей инвертора и предустановочными входами счетчиов 15 противо1актных каналов определения времени, предоставляемого для выключения прямых вентилей, выходы счетчиков t5 соединены через элемент ИЛИ 21 с ключом 18.

На фиг. 2 и 3 представлены диаграммы, поясняющие работу устройства в режимах: номинальном .(фиг,2), когДа значение эквивалентного сопротивления нагрузки не превышает значения харак" теристического сопротивления последовательного коммутирующего ЬС-.контура, и резкого возрастания длительности протекания тока прямых вентилей (фиг.3), на которых изображены. свер5985

Формирование импульсов управле" ния для тиристора 3 происходит следующим образом. Сигнал разрешения для формирования управляющего импульса вентиля 3 поступает со счет5

173 ху вниз последовательность импульсов, сформирова нных задающим генератором 16, импульсы, сформированные блоком 17, определяющие частоту работы вентилей инвертора импульсы, сформированные на выходе двунаправленного ключа 18, импульсы, поступающие с выхода блока

20 на вентиль 2 и на сброс счетчика

15 противотактного канала определения времени, предоставляемого для выключения вентиля 3 импульсы, поступающие с выхода распределительного устройства на противотактный вентиль 3 и соответственно сброс противотактного счетчика 15; диаграмма, поясняющая характер изменения напряжения на вентиле 2, диаграмма, поясняющая характер изменения напряжения на вен тиле 3; последовательность импульсов, сформированных генератором 14, сиг, налы на выходе датчика 12, длительность которых определяется длительностью отрицательного (встречного) напряжения, приложенного к вентилям

2 и 3, пачки импульсов, сформированные генератором 14 и вырезанные из последовательности импульсов с помощью преобразователя 13, равные по длительности времени, в течение которого к вентилям 2 и 3 приложено отрицательное (обратное) восстанавливающее напряжение, импульсы, сформированные при сравнении (превышении) реального времени, предоста вляемого для восс та новлен ия упра вляемости вентилей 2 и 3 с заданным (m импульсов) на выходе счетчика 15.

В номинальном режиме работы инвертора эквивалентное сопротивление нагрузки, приведенное к его диагонали, не превышает значения характеристического сопротивления коммутирующего контура, определяемого соотношением параметров (J.Ñ) контуров 9 и 10. Длительности тока как прямых, так и встречных вентилей примерно равны половине периода собственной частоты коммутирующего контура и при изменении сопротивления нагрузки от номинального в небольших пределах изменяются незначительно. При этом в течение времени протекания тока через встречный вентиль к прямому прикладывается обратное (встречное) напряжение за счет конденсатора 4 (фиг ° 2, С ) .

На выходе датчика 12 в .течение этого времени присутствует потенциал логической и потенциал логического "0", когда на тиристоре отсутствует обратное напряжение, Сигнал "1" с выхода датчика 12 поступает на вход преобразователя 13, который представляет собой двунаправленный ключ, на второй вход которого подается непрерывная последовательность импульсов с генератора 14. На выходе преобразователя 13 формируется пачка импульсов, количество которых пропорционально времени, в течение которого к прямому . тиристору прикладывается встречное напряжение, а начало и конец этой пачки совпадают с моментами появления и исчезновения встречного запирающего напряжения. Пачка импульсов с преобразователя 13 поступает на вход счетчика 15, на выходе которого появляется потенциал логической

"1" с приходом m-го импульса на счетный вход, Частота генератора 14 задается такой, что длительность последовательности m импульсов соответствует времени требуемому для восстановления управляемости использованного тиристора. В номинальном режиме, когда схемное время, предоставляемое для выключения тиристоров, З0 всегда больше паспортного на используемый тип тиристора, с помощью датчика 12 и преобразователя 13 из непрерывной последовательности импульсов, сформированной генератором 14, 35 выРезается пачка импульсов, соответствующая интервалу восстановления управляемости тиристора, например, 2.

После того как rа вход счетчика 15 придет m-й импульс, на его выходе

40 формируется потенциал "!", разрешающий формирование очередного управляющего импульса для тиристора 3. Таким. образом, реализуется измерение времени, предоставляемого для выключе45 ния тиристора 2, и сравнение этого времени с заданным, т.е. с интервалом времени равным длительности пачки m импульсов, после чего идет разрешение на формирование управляю"

50 щего импульса для тиристора 3, поскольку время, представляемое для восстановления управляемости тиристора 2 больше заданного.

7 173 чика 15 через элемент 21 на разрешающий вход двунаправленного ключа

18. С этого момента импульсы с задающего генератора 16 поступают на один из двух входов элемента 19, но управляющий импульс для вентиля

3 не будет сформирован до тех пор, пока на втором входе элемента 19 не появится сигнал логической "1", сформированный блоком 17. На выходе блока 17 формируются импульсы с частотой, в и раз меньшей частоты задающего генератора 16, но равной частоте управления вентилями инвертора. Итак, при появпении потенциала логической "1" на втором входе элемента 19, на его выходе Формируется сигнал, который через блок 20 поступает на управляющий переход .вентиля 3, на предустановку счетчика

15 канала измерения времени вентиля 2. и на сброс блока 17.

Рналогичные процессы происходят при Формировании управляющего импульса для вентиля 2.

При значительном возрастании эквивалентного сопротивления нагрузки, что соответствует резкому изменению характера сопротивления нагрузки, значительно возрастает длительность тока прямых тиристоров (в 2 и более раз), поэтому импульс управления, пришедший на противотактный тиристор в момент, соответствующий установленной частоте управления тиристором инвертора в номинальном режиме, приведет к срыву инвертирования, т,е, предыдущий тиристор еще будет находиться в проводящем состоянии или не восстановит еще своих управляющих свойств, а на последующий тиристор уже придет отпирающий импульс, т.е. оба тиристора окажутся в проводящем состоянии, что может привести к вы" ходу их из строя, . Поэтому с момента появления обратного запирающего напряжения на тиристоре 2 (фиг.3} и до тех пор, пока число импульсов в пачке, сформированной на выходе двунаправленного ключа

13., не станет равным m, что соответствует заданному времени для выключения тиристора, разрешения на

Формирование последующего управляющего импульса для тиристора 3 не будет, т.е. задающий генератор 16 будет формировать непрерывную последовательность импульсов. Блок 17 формирует

5985 8

Способ управления автономным . инвертором, состоящим из управляемого прямого и неуправляемого обратного мостов или полумостов с коммутирующими элементами в. общей диагонали, заключающийся в том, что формируют последовательность импульсов управ55 ления тиристорами прямого моста или полумоста с заданной частотой, о т л и ч .а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности работы инвертора на резкопеременную на5 !

О

l5

ЗО

45 единицу на выходе в момент, соответствующий моменту очередного управляю-, 1 щего импульса, T.å. моменту форми рования импульса управления последующего тиристора в номинальном режиме, но двунаправленный ключ 18 не разрешит прохождение импульса с генератора 16 на соответствующий вход элемента 19, пока не придет разрешающий сигнал с выхода счетчика 15, т.е. импульс управления на последующий тиристор 3 пройдет после того, как время, предоставленное для выключения предыдущего тиристора 2 будет не менъше заданного. Диаграммы,. поясняющие работу способа при высоких значениях эквивалентного сопротивления нагрузки, представлены на Фиг,3, где в момент II прекращается ток прямого вентиля и начинается интервал восстановления его управляемости,т.е. к нему прикладывается встречное напряжение. С этого же момента поступает разрешение на прохождение импульсов с генератора 14 на счетный вход счетчика 15, т.е, начинается отсчет времени, предоставляемого для восстановления вентиля. В момент и на выходе блока 17 формируется потенциал логической " l", но сигнал с генератора 16 через ключ 18 на второй вход элемента 19 пройдет только тогда, когда счетчик 15 нас,итает т импульсов, что соответствует паспортному времени, необходимому для выключения вентиля 2, после чего сигнал формируется на выходе элемента 19, на выходе блока 20 для управления вентилем 3 и предустановки счетчика 15, происходит прелустановка блока 17.

Для формирования управляющего сигнала для вентиля 2 происходят аналогичные процессы.

Формула и з о б р е т ения

4Ьг,?

rulc з

9 1 груэку, задают минимальный интервал времени, достаточный для восстановления управляющих свойств используемых тиристоров, фиксируют момент приложения обратного напряжения к выключаемому тиристору и начинают отсчет времени заданного минимального интервала и измеряют время, в течение которого к указанному тириИьин

/ вьиоа

П

bgrao ф в-.а

Ю

Ьжф с

Лиф сУ «

735985 30 стору приложено обратное на-1 пряжение, разрешают включение последующего тиристора при формировании очередного импульса управления с за", данной частотой, если измеренное время больше заданного интервала, в противном случае следующий тиристор включают в момент окончания задан1О ного интервала. е

1735985

vupucrop г

Корректор Л.Пилипенко едактор Н.Лазаренко

Заказ 182 Тираж Подписное

ВБПП1И Государственного комитета по изобретениям и открытиям дри ГКНТ СССР

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

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

Ьуф

Вб!,гОР ц

Составитель В.Миронов

Техред M,äèäûê