Инвертор тока с широтно-импульсной модуляцией

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для питания асинхронных тягоиых двигателей . Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем улучшения формы тока в пусковых режимах. Инвертор содержит трехфазные мосты главных тиристоров 5-10 и распределительных диодов 14-19, объединенные выводами переменного тока. Коммутирующая LC-цепь 20, 21 подсоединена к общим точкам соединения четырех цепочек, состоящих из согласно-последовательно включенных коммутирующих 24, 25, перезарядных 30, 31, дополнительных перезарядных 28, 29 и дополнительных коммутирующих 26, 27 тиристоров . Ускорительные тиристоры 20 и 2 1 подсоединены между выводами постоянного тока диодного и тиристоров мостов. Блок 32 управления подключен к управляющим входам тиристоров. В устройстве используются обе полярности коммутирующего конденсатора для поочередной коммутации тиристоров анодной или катодной групп 4 ил. (Л t

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Н 02 M 7/515

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ дд (21) 4810748/07 (22) 06.04.90 (46) 30.08,92. Бюл. ¹ 32 (71) Сибирский завод комплектного электропривода "Сибстанкоэлектропривод" (72) Г.Н.Коваливкер, Г.В.Кузина, Ю.М,Иньков, А.М.Солодунов и В.В.Литовченко (56) Авторское свидетельство СССР

N 1279035, кл. Н 02 M 7/515. 1985.

Авторское свидетельство СССР

N 1683157, кл, Н 02 М 7/515, 1989. (54) ИНВЕРТОР ТОКА С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для питания асинхронных тяговых двигателей, Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей путем улучшения формы тока в пусковых режимах.

„„. Ж„„1758811 А1

Инвертор содержит трехфазн ые мосты главных тиристоров 5-10 и распределительных диодов 14-19, обьединенные выводами переменного тока. Коммутирующая LC-цепь

20, 21 подсоединена к общим точкам соединения четырех цепочек, состоящих из согласно-последовательно включенных коммутирующих 24, 25, перезарядных 30, 31, дополнительных перезарядных 28, 29 и дополнительных коммутирующих 26, 27 тиристоров. Ускорительные тиристоры 20 и 21 подсоединены между выводами постоянного тока диодного и тиристоров мостов. Блок

32 управления подключен к управляющим входам тиристоров. В устройстве используются обе полярности коммутирующего конденсатора для поочередной коммутации тиристоров анодной или катодной групп. 4 ил.

1758811 ненных дополнительных коммутирующих, 45

55

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использоваН0 в тиристорных преобразователях частоты, предназначенных для питания асинхронных тяговых двигателей (АТД) средств наземного электротранспорта, а также для питания АТД общепромышленных механизмов, например башенных кранов высотного строительства.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем улучшения формы тока в пусковых режимах.

На фиг.1 изображена принципиальная схема силовых цепей предлагаемого устройства; на фиг.2 — развертка пилообразных напряжений, поясняющих принцип действия блока управления, а также диаграмма управления, поясняющая принцип действия устройства: на фиг.3 — функциональная схема системы управления устройством; на фиг.4 — диаграммы токов и напряжений, поясняющие принцип действия и электромагнитные процессы, происходящие в устройстве, Инвертор тока с широтно-импульсной модуляцией (фиг.1) содержит выводы 1 и 2 для подключения источника питания 3, сглаживающий реактор 4. трехфазный мост главных тиристоров 5 — 10, подсоединенный выводами постоянного тока к выводу сглаживающего реактора 4 и к одному из выводов для подключения источника питания 3, а выводами переменного тока к выводам трехфазной нагрузки 11 — 13, трехфазный мост распределительных диодов 14-19, два ускорительных тиристора 20 и 21, коммутирующую LC-цепь 22 и 23, состоящую из посл едовател ь но соединен н ых коммутирующих реактора и конденсатора, подсоединенную одним выводом к общей точке соединения двух последовательно соединенных коммутирующих тиристоров 24 и 25, а другим выводом LC-цепь подсоединена к общей точке двух последовательно соедитиристоров 26 и 27, дополнительные последовательно соединенные перезарядные тиристоры 28 и 29, подключенные общей точкой, соединения к одному выводу коммутирующей I С-цепи, два последовательно соединенных перезарядных тиристора 30 и

31, подсоединенные общей точкой соединения к другому выводу коммутирующей LCцепи и блок управления 32, подсоединенный выходными выводами к управляющим входам тиристоров инвертора тока.

Трехфазный мост распределительных диодов 14-19 подсоединен выводами переменного тока к выводам переменного тока

40 трехфазного моста главных тиристоров 510 и к трехфазной нагрузке 11-13.

Ускорительные тиристоры 20 и 21 подсоединены между выводами постоянного тока трехфазных мостов главных тиристоров 5-10 и распределительных диодов 1419, Коммутирующие тиристоры 24 и 25 и дополнительные коммутирующие тиристоры 26 и 27 своими выводами подсоединены к выводам постоянного тока трехфазного моста распределительных диодов 14-19, а перезарядные тиристоры 30 и 31 и дополнительные перезарядные тиристоры 28 и 29 своими выводами подсоединены к выводам постоянного тока трехфазного моста главных тиристоров 5-10.

Система управления предлагаемым устройством 32 содержит двухканальный регулятор частоты 33, выходы которого в каждом канале подсоединены к входам двухканального распределителя импульсов управления 34 и 35.

К выходам распределителя импульсов управления 34 и 35 подсоединяются усилительно-развязывающие элементы 36-40, соединенные в свою очередь с управляющими входами тиристоров 5, 7, 9, 28. 26, одновибраторы 41, 42, усилительно развяэывающие элементы 43-49, соединенные с управляющими входами тиристоров 30, 24, 6, 8, 10, 29.

27, одновибраторы 50, 51 и усилительноразвязывающие элементы 52 и 53, соединенные с управляющими входами тиристоров 31 и 25.

В состав системы управления входят логические элементы ИЛИ 54, 55, подключенные входами к выходам одновибраторов 41, 42 и 50, 51, а выходами через усилительноразвязывающие элементы 56 и 57 — с управляющими входами ускорительных тиристоров 20 и 21.

Устройство работает следующим образом.

Предположим, что на интервале 0-1 включены тиристоры 8 и 9, вследствие чего ток нагрузки замыкается по цепи: 1, 4, 9, 13, 12, 8, 2, 3 и 1, Согласно трапецеидальному закону управления формирования кривой выходного тока (фиг.2а) в момент времени 1 на управляющие входы тиристоров 5, 26 и

28 подаются импульсы управления. При этом конденсатор 23 имеет полярность напряжения, указанную на фиг,1, и начинает перезаряжаться по контуру 23, 26, 16, 9, 28, 22 и 23. В результате перезаряда конденсатора 26 ток в тиристоре 9 спадает до нуля, а в тиристоре 28 по цепи 3, 1, 4, 28, 22, 23, 26. l6, 13, 12, 8, 2 и 3 нарастает до тока в реакторе 4 перезаряжая конденсатор 23 то1758811

10

35

50

55 лагаемого устройства. ком нагрузки (фиг.4, кривые I>, !9, Ьэ. ГАэ).

Со сдвигом. равным интервалу времени восстановления вентильных свойств тиристора

9 в момент времени 2 включается ускорительный тиристор 20, вследствие чего конденсатор 23 переэаряжа ется на противоположную полярность в колебательном режиме и в момент времени. когда напряжение на нем становится равно исходному напряжению источника 3, ток нагрузки из цепи конденсатора 23 переводится через тиристор 5 в цепь нагрузки: 3, 1, 4, 5, 11. 12, 8, 2 и 3.

В результате конденсатор 23 перезаряжается на противоположную полярность и процессы в контуре коммутации заканчиваются. B момент времени 3 подаются импульсы управления на тиристоры 30 и 24 и повторно на тиристор анодной группы 5.

При этом конденсатор 23 перезаряжается по контуру: 23, 22, 24, 14. 5, 30 и 23 и тиристор 5 выключается, в результате чего ток нагрузки выключаемой фазы 11 переводится в контур коммутации: 3, 1. 4, 30, 23, 22, 24,14, 11. 12, 8, 2 и 3. Конденсатор перезаряжается током нагрузки и со сдвигом во времени. равным т, вклю ?ается ускорительный тиристор 20, вследствие чего перезаряд конденсатора осуществляется в колебательном режиме по контуру 23, 22, 24, 30, 20 и 23, Затем конденсатор дозаряжается спадающим током нагрузки, который из цепи тиристор.". 5 переводится в цепь тиристора 9 и замыкается по контуру: 3, 1, 4, 9, 13, 12, 8, 2 и 3. На интервалах времени

5 — 11 процессы коммутации повторяются аналогично. В момент времени 11 выключают тиристор катодной группы 8. в результате чего подают импульсы управления на тиристоры 27, 29 и 10.

При этом конденсатор 23 начинает перезаряжаться по контуру?3, 22, 29, 8, 18, 27 и 23. Ток в тиристоре 8 спадает до нуля и конденсатор 23 перезаряжается током нагрузки по контуру: 3, 1, 4, 5, 11, 12, 18, 27. 23, 22, 29, 2 и 3, С выдержкой времени, равной, включается ускорительный тиристор 21 и конденсатор 23 ускоренно переэаряжается

На противоположную полярность по контуру:

23, 31, 21, 25, 22 и 23. Затем по окончании перезаряда конденсатора ток нагрузки переводится в цепь тиристора 10 и замыкается по контуру; 3, 1,4,5, 11. 13, 10,2 и 3, В момент времени 12 повторно выключается тиристор 10. Для его выключения импульсы управления подают на тиристоры 8, 25 и 31, В результате конденсатор 23 перезаряжается по контуру: 23. 31, 10, 19, 25. 22 и 23. Ток в тиристоре 10 спадает до нуля, а ток нагрузки выключаемой фазы замыкается в контуре: 3. 1. 4, 5, 11, 13, 19, 25, 22, 23, 31, 2 и 3. Конденсатор 23 перезаряжается токол! Нагpvзк!! !! со сдвигoi ?:o !. !)0Г-?е??и, равным т, включается тиристор 21, в результате чего конденсатор 23 перезаряжается по контуру: 23, 31, 21. 25, 22 и 23. В момент окончания перезаряда конденсатора включается тиристор 8 и ток нагрузки замыкается по контуру: 3, 1, 4, 5, 11, 12, 8, 2 и 3. Далее электромагнитные процессы в устройстве повторяются аналогично.

Устройство управлен 1я предлагаемым инвертором тока согласно фиг.2а и 3 работает следующил! образом. На вход 33 поступает сигнал О! задания выходной частоты преобразователя. В регуляторе частоты согласно фиг.2, а путем сравнения пилообразных напряжений этот сигнал преобразуется в последовательность ил пульсов управления, поступающих в каждом канале на распределитель импульсов 34 и 35.

С выхода распределителя через усилительно-раэвяэывающие элементы 36-38 сигналы управления поступают на управляющие входы главных тиристоров 5, 7 и 9. По задним фронтам этих сигналов в 34 и 35 формируются импульсы, поступающие на входы усилительно развязывающих элементов 39, 40 и 43, 44, а также одновибраторов

41 и 42, С выхода 40, 39 и 43, 44 импульсы управления поступают на управляющие входы коммутирующих и перезарядных тиристоров 26, 28. 30 и 24, выключа!ощих тиристоры анодной группы трехфазного главного тиристорного моста. С выходов îqновибраторов 41 и 42 импульсы управления с выдержкой т по отношению к задним фронтам импульсов управления главными тиристорами поступают на вход элемента

ИЛИ и затем через усилительно развязывающий элемент 56 на включение ускорительного тиристора 20.

Второй канал распределителя импульсов работает аналогично, выдавая импульсы управления на тиристоры катодной группы трехфазного главного тиристорного моста на коммутирующие и перезарядные тиристоры 27, 29, 31 и 25 и на ускорительный тиристор 21.

Таким образом, в предлагаемом устройстве используются обе полярности коммутирующего конденсатора, вследствие чего коммутация тиристоров автономного инвертора тока может осуществляться в любой последовательности, а это позволяет организовать алгоритмы с LLIU1I?, и существенно расширить диапазон использования пред1758811

Формула изобретения

Инвертор тока с широтно-импульсной модуляцией, содержащий трехфазные мосты главных тиристоров и распределительных диодов, обьединенные между собой 5 выводами переменного тока, подключенными к выходным выводам, а выводами постоянного тока трехфазный мост главных тиристоров подсоединен через сглаживающий реактор к выводам для подключения ис- 10 точника питания, два последовательно соединенных перезарядных тиристора, подсоединенных одними анодом и катодом соответственно к анодам и катодам трехфазного моста главных тиристоров, два последова- 15 тельно соединенных коммутирующих тиристора, подсоединенных одним катодом и анодом соответственно к анодам и катодам трехфазного моста распределительных диодов, коммутирующую LC-цепь, состоящую 20 из последовательно соединенных конденсатора и реактора, подсоединенную к общим точкам последовательно соединенных коммутирующих и перезарядных тиристоров, два ускорительных тиристара, вклю- 25 ченных между выводами постоянного тока трехфазных мостов главных тиристоров и распределительных диодов и соединенных одноименными выводами с последними, блок управления, состоящий из последова- 30 тельно соединенных двухканального регулятора частоты, выполненного формирующим в зависимости от задания последовательности сдвинутых во времени в каждом канале логических сигналов уп- 35 равления. двухканального распределителя импульсов управления, в каждом канале управления подсоединенного через усилительно развязывающие элементы к соответствующим управляющим входам 40 трехфазного моста главных, перезарядных и коммутирующих тиристоров и непосредственно — к входу одного из двух одновибраторов, выполненных формирующими задержку г, где г — интервал времени, необходимый для восстановления вентильных свойств трехфазного моста главных тиристоров, о т л и ч а ю щ и и t- q тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем улучшения формы тока в пусковых режимах, в него дополнительно введены два дополнительных последовательно соединенных перезарядных тиристора. подсоединенных одними анодом и катодом соответственно к анодам и катодам трехфазного моста главных тиристоров и общей точкой соединения к одному выводу коммутирующей 1 С-цепи и к общей точке соединения коммутирующих тиристоров, два дополнительных последовательно соединенных коммутирующих тиристора, подсоединенных общей точкой соединения к другому выводу коммутирующей LC-цепи и анодом и катодом соответственно к катодам и анодам трехфазного моста распределительных диодов, а в блок управления дополнительно введены два дополнительных одновибратора, выполненных формирующими задержку г, подсоединенных входными выводами в каждом канале к соответствующим выходам двухканального распределителя импульсов управления, два логических элемента ИЛИ, подсоединенных в каждом канале управления входами к выходам основного и дополнительного одновибраторов и выходами через усилительно развязывающие элементы и управляющим входам ускорительных тиристоров, причем управляющие входы дополнительных перезарядных и коммутирующих тиристоров подсоединены через введенные усилительно развязывающие элементы в каждом канале управления к соответствующим выходам двухканального распределения импульсов управления.

1758811

1758811

1758811

Составитель Г,Коваливкер

Редактор Ю.Середа Техред M.Moðãåí Tàë Корректор С,Пекарь

Заказ 3009 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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