Автономный инвертор тока с комбинированным возбуждением

 

Сущность изобретения: автономный инвертор тока содержит 3 коммутирующих конденсатора 1 и 1 компенсатор 2 реактивной мощности, подключенные к выходным выводам инвертора моста 3,1 входной реактор 4, подключенный к входу инверторного моста 3, 1 блок 5 управления компенсатором , вход которого подключен к задающему генератору б, а выход - к компенсатору 2,1

.Ы 1755355 А1 союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Н 02 M 7/515; Н 02 Н 7/122

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Qgfgpi а,-

ОПИСАН И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ и я „ ",. -, :, """, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4796784/07 (22) 28. l 1.89 (46) 15.08.92. Бюл. N. 30 (71) Научно-производственное объединеййе

"Силовая электроника" (72) А.П.Борисов, В.Ф.Еряшев и В,Н,Матычин (56) Авторское свидетельство СССР

% 1376198, кл, Н 02 M 7/515, 1986.

Авторское свидетельство СССР

М 771828, кл, Н 02 М 7/515. 1978.

2 (54) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР ТОКА С

КОМБИНИРОВАИНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ (57) Сущность изобретения: автономный инвертор тока содержйт 3 коммутирующих конденсатора 1 и 1 компенсатор 2 реактивной мощности, подключенные к выходным выводам инвертора:моста 3, 1 входной реактор 4, подключенный к входу инверторного моста 3, 1 блок 5 управления компенсатором, вход которого подключен к задающему

Генератору 6, а выход — к компенсатору 2,1

1755355

ЗО

40 последовательный реактивный элемент 7, вход-которого подключен к выходу инверторного моста 3, а выход --к нагрузке 8, 1 датчик

9 короткого замыкания, вход которого подключен к выходу последовательного реактивного элемента 7; 1 регулятор напряжения 10, первый вход которого подключен к вйходу датчйка 9, второй вход — к выходу последовательного реактивного элемента 7, 6 задатчиков 11 углов запирания тиристоров, первые входы которых подклю. чены к соответствующим выходным вывоИзобретение относится к преобразовательной технике, в частности к автономным инверторам тока с комбинированным возбуждением, способным работать в режиме короткого замыкания в нагрузке. 5

Известен параллельный автономный инвертор тока, содержащий входной реактор; инверторный мост, выполненный по трехфазной мостовой схеме с системой управления, обеспечивающей требуемый угол запирания тиристоров инверторного моста в статическом и динамическом режимах, тиристорный компенсатор реактивной мощности с системой управления, трехфазный задающий генератор, коммутирующие конденсаторы, последовательный реактивный элемент, регулятор напряжения, обеспечивающий изменение угла запирания тиристоров инверторного моста при изменении входного напряжения и нагрузки, автоматический регулятор фазы, обеспечивающий фазовое совпадение напряжения инвертора с напряжением компенсатора, датчик короткого замыкания, определяющего момент возникновения, длительность и вид 2 короткого замыкания, Недостатком данного устройства являются завышенные реактивная мощность и соответственно массогабаритные показате ли реакторно-компенсаторного оборудования, которые определяются завышенными значениями минимального угла запирания тиристоров, Минимальный угол запирания выбирается, исходя из условия обеспечения мини- 3 мально допустимого времени, представляемого для запирания тиристоров в наиболее тяжелом режиме работы инвертора. Таковым является режим короткого замыкания, В этом режиме частота выходного напряжения (fBblx) определяетдам -инверторного моста 3, вторые входы— к выходу регулятора 10, а выходы через блок управления 12 инвертором подключены к соответствующему тиристору инверторного моста, причем каждый задатчик 11 состоит из 1 датчика 13 мгновенного значения напряжения. 1 датчика 14 модуля напряжения, 1 датчика 15 амплитуды напряжения,1 блока

16 задержки, 1 генератора 17 пилообразного напряжения, 1 компаратора 18, 1 датчика

21 амплитуды напряжения с ограничением.

4 — 3 — 1 — 2 — 7 — 9 — 21-18 — 2. 2 ил. ся величиной емкости коммутирующих конденсаторов (Ск) и последовательных реакторов(Ь) и,как правило, выбирается в 2-3 раза выше номинальной рабочей частоты инвертора.

Кроме того, этот режим характеризуется уменьшенными значениями напряжений на коммутирующих конденсаторах (величина снижения напряжения зависит от уменьшения угла запирания) и повышенными токами вентилей, что также затрудняет их коммутацию. Поэтому для получения минимально допустимого времени, представляемого для запирания тиристоров, необходимо соответствующее повышение расчетного минимального угла запирания по сравнению с таковым для работы при номинальной частоте выходного напряжения, Наиболее близким по технической сущности является автономный инвертор тока с комбинированным возбуждением, содержащий компенсатор реактивной мощности, регулятор напряжения и задатчики углов запирания тиристоров, каждый из которых содержит компаратор, а также датчик мгновенного значения напряжения, датчик амплитуды йапряжения, датчик модуля напряжения, генератор пилообразного напряжения, блок задержки, причем входы датчиков подключены к соответствующим выходным выводам инвертора, вход генератора пилообразного напряжения подключен к выходу регулятора напряжения, выходы датчиков и генератора пилообразного напряжения подключены к входам компаратора, выход которого является выходом

1755355 задатчика и через блок управления подклю-, чен к соответствующему тиристору инвЕр -: торного моста, Недостатком этого инвертора является

ro и четвертого диодов соответственно через первый, второй и третий резисторы подключены к первому входу компаратора, второй вход которого. соединен с выходом блока задержки, при этом датчики модуля йанряжения и регулятор напряжения снабнеустойчивость к коротким замыканиям в 5 нагрузке, что приводит к снижению надеж-" ности питания, так как любое короткое эа-: жены блокирующими входами, подключенмыкание в любой из составйых частей ными к выходу датчика короткого нагрузки приводит к обесточиванию всей .. замыкания, вход которого соединен с вывонагрузки,,;;.... -. 10 дами для подключения нагрузки

Цель изобретения — повышение устой- На фиг.1 приведена схема автономного чивости к короткому. замыканию на выходе инвертора тока с комбинированным вози уменьшение массы и габаритов устройст- буждением; на фиг.2 — диаграммы работы ва.,;..:. :. инвертора.

Поставленная цель достигается тем, что "1"g Автономный инвертор тока содержит в автономный инвертор тока с комбййиро- коммутирующие конденсаторы 1 и компенванным возбуждением, содержащий инверсатор 2 реактивной мощности, подключенторный мост, вход которого через входной нйе к выходным выводам инверторного реактор соединен с входными выводами,"а " моста 3, входной реактор 4, подключенный выход подключен к коммутирующим кбн-"

20 к входу инверторного моста 3, блок управления 5 компенсатором, вход которого под денсаторам, компенсатору реактивной мощности, управляемому задающим гене- ключен к задающему генератору 6, а выход ратором и блоком управления, и через по- - ккомпенсатору2, последовательный реактивный элемент 7, вход которого подключен следовательный реактивный элемвнт к выходу инверторного моста 3, а выход — к соединен с выводами для подключения нагрузки, блок управления инвертором, выхо-, — нагрузке 8, датчик 9 короткого замыкания, ды которого соединены с управляющими вход которого подключен к выходу последовходами соответствующих тиристоров ин- вательного реактивного элемента 7, регуляверторного моста, а входы подключены к тор напряженйя 10, первый вход которого выходам соответствующих задатчиков уг- подключен к выходу датчика 9, второй вход лов запйрания тиристоров, каждый из кото- " — к выходу последовательного реактивного

30 г рыхвключаетдатчикмгновенногозначения элемента 7, эадатчики 11 углов запирания напряжения, датчик модуля напряжения, тиристоров, первые входы которых подклюдатчик амплитуды найряжения, блок задер- чены к соответствующим выходным выводам инверторного моста 3, вторые входы— жки, входы которых подключены к первому к выходу регулятора 10, а выходы через блок входу соответствующего задатчика угла за- З пирания тиристора, генератор пилообраэ- управления 12 инвертором подключены к ного напряжения и компаратор, причем соответствующемутиристоруинверторного вход генератора пилообразного напряже- мбста, причем каждый эадатчик 11 состоит ния соединен с вторым входом соответству- из датчика 13 мгновенного значения напряжения, датчика 14 модуля напряженйя, датющего эадатчика угла запирания тиристора

24 диоды, аноды которых подключены к выдиодов, катоды второго и третьего диодов соединены с анодом четвертого диода, вы- > ходам соответственно датчиков 14., 15 и 21, ход датчика мгновенного значения йапря- . причем катоды диодов 23 и 24 объединены жения, выход генератора пилообразного напряжения и объединенные катоды первои подключены к аноду четвертого диода 25, катод которого подключен к катоду диода 22 выходом которого является выход компара- чика 15 амплитуды напряжения, блока 16 тора, регулятор напряжения, первый вход задержки, входы которых подключены к которого соединен с выводами для подклю- " первым входам задатчика 11, генератор 17 чения нагрузки; а выход подключен к вто- . пилообразного йапряжения, вход которого рым входам всех задатчиков угла запирания 4> подключен к второму входу задатчика 11, тиристоров, введен датчик короткого замы- компаратор 18, первый вход которого через . кания, в каждый из задатчиков угла запира- .. первый резистор 19 и второй резистор 20 ния тиристора введены датчик амплитуды подключен соответственно к выходу датчинапряжения с ограничением, четыре диода ка 13 и генератора 17, второй вход — к выхои три резистора, причем выходы датчика ду блока 16, а выход кампаратора 18 модуля напряжения, датчика амплитуды на- подключен к выходу задатчика 11, датчик 21 пряжения и датчика амплитуды напряжения" амплитуды напряженйя с ограничением, с ограничением подключены соответстван- вход котОрогоподключен к первым выводам но к анодам первого, второго и третьего задатчика11, первый22, второй23и третий

7 1755355 8 и через резистор 26 к первому входу компа- фиг,2) только в разрешенном диапазоне рератора 18, блокирующий вход датчика 14 гулирования угла запирания тиристоров, является третьим входом задатчика 11, ко- . что предотвращает возникновение ложных торый, в свою очередь, у каждого задатчика импульсов при искажении напряжения Одс.

11 подключен к выходу датчика 9. 5

Инвертор работает следующим обра- В нормальном режиме (отсутствие козом, . . " Роткого замыкания в нагрузке) выходное наПостояйное напряжение через входной пряжение с датчика 15 выше напряжения с реактор 4 поступает в инверторный мост 3, датчика 19. Поэтому через диоды 23 и 24 на который совместно с коммутирующими кон- 10 диод 25 поступает напряжение с датчика 15. денсаторами 1 и компенсатором 2 формйру- .Однако на первый вход компаратора 18 это ет трехфазную систему переменных:.напряжение не-приходит, так как напряженапряжений,.от которой питается нагрузка ние на выходе датчика 14 (вход диода 22)

8 Задающий генератор 6, воздействуя на выбирается большим напряжения на входе блок управления 5, обеспечивает с по- 15 диода 25. Поэтому выходной сигнал компамощью компенсатора 2 формирование трех- ратора 18 определяется полярностью алгебфазной системы::. напряжения с раической суммы, формируемой на первом необходимой выходной частотой, Последо- входе компаратора 18 иэ напряжений, по- вательный реактивный элемент 7 ограничи- ступающих на резисторы 19; 20, 26. вает величину и частоту тока короткого 20 Импульс управления, сформированный замыкания в нагрузке, Блок управления 12, в момент переключения компаратора 18 задатчики 11 и регулятор 10 обеспечивают блоком управления 12 (U>z, фиг,2), подается управление тиристорами инверторного мо- натиристоринверторногомоста3. При этом ста. Датчик 9 определяет момент"вбзнйкно- угол запирания будет составлять pi. Регуля" вения и длительность короткого замыкания 25 тор напряжения 10, воздействуя на амплив нагрузке и, воздействуя на регулятор на- туду пилы генератора 17, сдвигает импульс пряжения 10 и задатчики 11, изменяет про- управления в нужную сторону и тем самым цесс формирования импульсов управления способствует поДдержанию выходного натиристоров инверторного моста 3, способ- пряжения инвертора на заданном уровне ствуя устойчивой работе инвертора. 30 при изменениях его входного напряжения и

Рассмотрим процесс формирования уп- нагрузки, равляющих импульсов моста 3, используя . Прй коротких замыканиях в нагрузке по один из задатчиков 11. Датчик 13 формирует сигналу с датчика 9 эануляются выходные напряжение; пропорциональное линейному найряжения регулятора 10 и датчика 14 (см, напряжению UAc (U13 фиг.2), датчик 14 — 35 U10 014 после <1 фиг.2), Это приводит к напряжение, пропорционельйое модулю .тому, чтодатчик14и генератор17не влияют напряжений UAc, 0вс,UcA (0м, фиг,2), дат- на срабатывание компаратора 18. Срабаты чик 15 — напряжение, пропорциональное вание компаратора 18 определяется в этом амплитуде напряжения UAC в интЕРвале режиме алгебраической суммой выходных времени Т/4...Т/2 и выбирается, исходя из 40 напряжений датчика 13 и большего иэ натребуемого угла запирания р в режиме ко- пряжений датчиков 15 и 21. При этом форроткого замыкания; датчик 21 — напряжение мируется угол занирания j4, который также пропорциональное амплитуде на- меньше угла Р>. Если угол запирания тирипряжения 13дс в интервале времени стора Д уменьшился за контролируемый

Т/4...Т/2 (Uzf, фиг.2), но ограниченное на- 45 порог, то это приводит к понижению напряпряжением, определяемым максимальным жения 0дс до значения, при котором напря":уменьшением напряжения при изменении жение на выходе датчика 21 (U21, фиг,2) нагрузки и входного напряжения ин- станет большим напряжения на выходе датвертора.При этом коэффициент перецачи чика 15 (016, фиг.2). напряжения у датчика 21 до Режима ограни- 50 В результате к компаратору 18 подключения больше, чем у датчика 15, чается датчик 21, который своим выходным Генератор 17 формирует напряжен е напряжением ограничивает дальнейшее пилообразной формы (017, фиг,2), которое снижение угла эапирания jib, вызывая форопределяется уровнем напряжения Ре ул" . мирование импульса управления с углом затора 10 (U

Аналогично работают и другие датчики датчик модуля найряжения, датчик амплиту-

11. При этом для своей синхронизации они ды напряжения, блок задержки, входы котоиспользуют другие напряжения инвертор- . рйх подключены к первому входу ного моста 3.. соответствующего задатчика угла зэпира.Таким образом, использование предла - 5 ния тиристора, генератор пилообразного гаемого изобретения позволяет выбрать ми- напряжения и ко1йпафатбр, hpQ eì вход генимэльный расчетный угол запирания, нератора пилообразного напряжения соеисходя из режима работы инвертора с номи- синен с вторым входом -соответствующего нальной выходной частотой, а работоспа- задатчика угла запирйния тиристорэ, выхособность инвертора в режиме короткого 10 дом которого является выход компараторэ, замыкания обеспечивается путем ограйиче - регулятор напряжеййя, первый вход которония снижения угла запирания (времени,: го соединен с выводами для подключения предоставляемого для запирания), что йо -: нагрузки, а вйход подключен к вторым вхозволяетуменьшитьустановочные мощности дам всех зэдатчиков угла запирания тирикоммутирующих конденсаторов и реакто- 15 сторов, о т g и ч а ю щ"и и с я тем, что, с ров компенсатора, а также индуктивность целью повышения устойчивости к коротко- последовательного реактора. Это, в свою му замыканию на выходе и уменьшения масочередь, приведет к улучшению массогаба- сы и габаритов устройства, введен датчик рйтных показателей автономного инверто- короткого замыкания, в каждый из задатчира тока с комбинированным возбуждением 20 ков угла запирания тиристора введены эмппри сохранении его устойчивости.к корот - - литудынапряжениясогрэничением,"четыре ким замыканиям в нагрузке,::" диода и три резистора, йричем выходь1 датФ о р м у л а и з о б р е т е н и я .: чика модуля напряжения, датчика амплитуАвтономный инвертор тока с комбийи- ды напряжения и датчика амплитуды рованным возбуждением, содержащий ин- 25 напряжения с ограничением подключены верторный мост, вход которого через соответственно канодам первого, второго и входной реактор соедйнен с входными вы- . третьего диодов, катоды второго и третьего ходами, а выход подключен к коммутйрую- диодов соединены с анодом четвертого дищим конденсаторам, компейсатору ода, выход датчика мгнов*енного значения реактивной мощности, управляемого зада- 30 напряжения, выход гейератора пилообразющим генератором и блоком управления ного напряжения и объединенные катоды компенсатора, и через последовательный первого и четвертого диодов соответственреактивный элемент соединен с выводами ночерезпервый,второйитретийрезисторы для подключения нагрузки, блок управле- подключены к первому входу компаратора, ния инвертором, выходы которого соедйй6- 35 второй вход которого соединен с выходом ны, с управляющими входамй блока задержки, при этом датчики модуля соответствующих тиристоров инверторного . напряжения и регулятор напряжения снабмоста, а входы подключены к выходам соот- ". жены блокирующими входами, подключенветствующих задатчиков углов запирэния ными к выходу датчйка корбткого тиристоров, каждый из которых включает 40 замыкания, вход которогосоединен с выводатчик мгновенного значения напряжения, " " да Я для пбдключейия нагрузки.

1755355

Составитель А. Боршов

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Т, Палий

Редактор И. Касарда

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

Заказ 2898 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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