Многофазный мостовой инвертор для питания электропотребителей без разделительного трансформатора

 

О П И С А К E ji ц,52 » 641

ИЗОБРЕ е ЕййЯ

K АВТОРСКОМУ СВЙДЕ БЛЬСТВУ

Союз Соаетскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. синд-ву (1) M. K .2

Н 02 M 7/515

Н 02 М 1/08

H 02 Р 13/18 (22) Заявлено15.01.69 (21) 1302412/G . с присоединением заявки №вЂ” (}3) Приоритет—

Госудврстевииый «оиитет

Веете Иииистров СССР

N делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 15,0< 76,ÁKääeråaü № 26 (53) уд1» 621 Э16 . 72 "(088. e) (45) Дата опубликования описании,20.09.76 (72) Автор!" изобретени..}

В. А. Чванов (71) Заявитель (51) многоРлзный мостовой инвеРтоР для питАнил электРОЦОТРеБителеЙ Без РлэделятельноГО тРАЯ}СфОРМА } ОРА ю

В настоящее время нашли распростра:. нение,-азличные схемы инверторов. Боль-"

;щинство из них строится Hs основе мосто», вой схемы инвертирования с многофазным

, (более двух, чаще трехфазным) выходом. ;Однако большинство этих схем инверторов: ,характеризуется неустойчивостью к корот-

:ким замыканиям. Это выражается в том, что прн коротком замыкании на стороне переменного тока инвертора происходит: }и ,авария, именуемая опрокидыванием инвер- . тора, котЬрая характеризуется тем, что ! ис."очник постоянного тока, питающий ин, вертор, закорачивается через вентили инвертора, причем опрокидывание инвертора — : }б необратимый процесс, так как он не устраняется после ликвидации или отключения

1 . места короткого замыкания; а также в том, что когда.инвертор работает в автоном- " ном режиме, место короткого. замыкания не g(} обтекается током. Эти две причины приводят к неселективной работе защит, так как не-! поврежденный инвертор отключается защитами,на стороне постоянного тока, а место ,короткого замыкания, в случае работы ин- 25,вертера в автономнсм режиме, защитами

L переменного тока предназначенными для ликвидации указанной аварии, не Отключает

ice из-за отсутствия тока в месте аварии.

Описываемый инвертор отли ается тем, что в него введены датчики состояния вен

,тилей и логический блок. Датчики связаны с выходньн"и усилитепями системы через логический блок. Это устраняет необрати-! мый процесс Опрокидывания инвертера;

:Кроме того, дроссель на входе инвертора защунтирован последовательной цепочкой, .состоящей из дросс ля, резистора и тирнс- mops, цепь управлении которого через дополнительные датчики напряжения подключена !

Ко входу инвертора.

На фиг, 1 показана схема Описб!ваемО го инвертора; на фиг. 2 — схема.логичес,ких связей системы управленчя трехфазного мостового инвертора.

На чертежах Обозначенбе: 1 — истОчник питания инвертора; 2 — индуктивность в цепи постоянного Toas ннвертора (дроссель);

3 — тиристор защиты От перенапряжений (вентиль); 4 — резистор; 5 — индуктиюнос - "ь 6 — cxeMQ Включающая гиристОр зап;иты; 7 — датчик напряжения на выходе инвертора„8 — датчик напряжения на входе инвертора; 9-14-вентили инвертсра;

15 — батарея конденсаторов; 16 — вентильный компенсатор реак ивной мощности;

17 и 18 — нагрузка и сеть переменного тока; 19 и 20 — система управления инвертора и ксмпенсатора; 21 и 22 — программные чстройства инвертора и компенса36 тора; 23 — логическая схема; 24-29 — датчики состояния вентилей инвертора; 30-35— выходные каскады системы управления инВертора; 36-41 — узлы схемы„осуществля15 ющие логическую функцию Запрет; 4?-47узлы схемы, осутце=твляющие логическую функцию ИЛИ.

Для придания инвертору свсйсгв устойчивости к коротким замыканиям в схему

Введены датчики сОстояния Венк илей и элеМ менгы логической связи системы управления инвертсра с ссстся2щем Вентилей инверT0pQ. Б исхОдном сОстсянии прОВОдят Веь— тили 9 и 10. Логическая схема (CM. фиг. 2) составлена В предположении, что датчики д состоянич вентилей BxxaQIOT сигнал, когда

Вентиль вкл2очея, и не выда2ст сигнала, когда вентидь Выключен, палому в принятом исхОднОм сОс гсянии сигнал Выдают дат чики 24 и 25. Логические элементы 45, 46 47 получают от этих датчиков сигнал.

Э

Элементы 42- 7 выполняют лсгпческую функцию ИЛИ, т. е. сигнал на ьыхсде элемента появляется только тогда, когда имеется сигнал хотя бы на одном из входов.

Зй (,дедоватедьно эдемежь2 45 46 и 7 вы-. 3, дают сигнал запрета на логические элемен-ты 39, 40, 4-1. Злементы 36-41 Выполняют логическую функцию Запрет", т. е, при

ОгсутстВии .Сигнала HQ ВхОде запрета сиг— нал на Выходе элемента появляется одновременно с сигналом на входе., при наличии сигнала на входе запрета сигнал HQ выходе отсутствует. Б coGTBeTCTBHH с порядком включения вентилей инвертсра программное устройство выдает сигнал для подачи 45 управляющего импульса на вентиль 1 1 (сигнал — на вход элемента 38). На входе -"-апрета этого элемента сигнал отсутствует, поэтому HQ ВыходнОЙ каскад системы управ ления вентиля 11 (элемент 32) проходит бО сигнал, и вентиль 11 отпирается. В нормальном режиме между катодами вентилей

9 и 11 имеется нап.2яжение, которое обеспечивает их коммутацию, так что вентиль

9 выключается, а вентиль 11 — включается. М

Теперь выдают сигнал датчики 25 и 26, а следовательно, получают сигнал запрета элементы запрета 40, 41 и 36. Далее программ = е устройство выдает сигнал для включения вентиля 12 (сигнал от програм — ьч много устройства поступает на Вход элемента 39)Ä Q так как яа входе запрета элемента 39 сигнал Отсутствует. то яа вентиль 12 проходит управляющий импульс. Про;исходит коммутация вентилей 10 и 12.

Далее процессы протекают аналогично, и последовательно вкдючаются вентили 13, 14, 9 и т. д.

CzexxoBaTemHo, В нормальных режимах работы логические схемы работиот так, что не сказыва2ст Влияния на сигналы прсграммнсгс устройства, а работа описываемой схемы не отличается ст работы известных

Логическаа схема Выдает запрет на выдачу импульсов на три вентиля и на три вентиля запрета не выдает. Когда янвертор рабО гает с непрерыВ2пям ОКОМ в цепи исто пщка питанич 1 (см. фиг. 1)э то в момент появления сигнала GT программного устройства Включеньл два вентиля, Пусть. к к п ранее,это Вентили 3 и 10 Гогда логическ," я схема Вь дает запре 2 на Вежи ли 12 13 и 14 и разрещение — яа Вентидн Ь, 10 и 1 (. Посксгъку Вентили 9 и. 0 включен 2, то если даже программное устройство и Выдает сигнал га пода -Г импульса„ это не приводит к перекпюче2ппо схемы.

Инсл да Величина сгла/кивающей и2» .»2 НВНОс т » (дрсс етiа 2 2 н i 6MpaPTcxx достаточно Raдой, T i »ITO ток в цепи источника питания

1 носит прерывигый характер. Тогда для работы мсстсвои схемы инвертирования необходимо Одновре2 ен22О с годачей Н21д2упь са Ба Вентиль 13 подавать импульс на Венгил- 10„т. е. импульс должен быть сдвоенным, Логическая схема и в этом случае бур » Gyl a эываx z Влияния IIQ работу Ipo раммного устройства, np:. коротком замыкании положе»»»xе 22з2» .е»2яегся, Ра» смотрим снова TpexgaaHGe короткое замыкыме на

Выходе иявертора, когда Включены вентили

9 H 1 О. В р»езультате noxIB:xox:xxя сигнала от программ;xoxo устройств а на Вкгпсчение вентиля 11 яа последний проходит управляющий импульс. Поскольку напряжение между катодами Вентилей 9 и 13 отсутствует, вентиль 9 не Включается. Геперь включенными Оказываются Нежили 9, 10 и 11„ следовательно, выдают сигнал датчики состояния 24 25 хх 26, На выходе элементов

"КЛИ 45, 46, 47 и 42 имеются сигналь2, так как на их Входы поступают сигналы ст указанных датчиков состояния. Здементы запрета 39, 40, 4-1 и 36 не пропускают сигналы от программного устройства, а отсюда вентили 12. 13, 14 и 9 яе получат упревляющих сигналов даже acJIH прОГраммное устройство выдает соответствующий сиГнад. ЛОГическая схема Откл2счает прОГ раммное устройство От Вентилей инвертора, 6

3 ес Го короткого зандт!Кания через Вентиле

9 1- 1- 1- - ДР е-пь — м. Ф

KJHQRBHo K HCTG I и!ИТания 1, H поэГому обтекается током. Таксе состояние схемы буде Г сущесттзовать до Уех псрр IIQKII мес ГО короткОГО заз канея RB будет леквидерсва

ИО HJIH ОткзпсченО специальнОЕ защи ГОЙ уста.— новленной на новрежденпом участке сети.

После ликвидации иди Отключения места коротко-"о заьа!Канея и результате IIpoYBKaнея тока OT источника питания 1, а также под действием BQC сети переменного тока, BcJIH HHBepTGp ВедОмыйр междз шинами HB ременного YQKB инвеп Гора ВОсс Ганавливае Гся напряжение. B зависимости от полярности Вссстанавливающегося напрязкения между шинами Я H Я (см. фиг. 1) произойдет

Быкз!ючение либо Бе!ГГЕЛЯ 9р дибс BBRTKTxR

1 О„лОгеческая схема стпирае.1 (H8ieT pBG

pe3IIeHHe) канал HBIITHpll- 11 и пре появдеу -\

Включается BTGT Бен Гиль к есзхи нацряжб ние имеe! K этому момент пОлярнсс -тьь обе««IetI+t«ва1о "рд с кс! „„"1,.!у Гацию В !Г! «Чей 9 и 1 g тр В рез:г т1ьт- -»те т омыу Гадин вкд!Очен ными окажу Гся вентиле 1 1 и 1 О НрН сле— д".«ii ".IIB Х1змм)«Гадин — БBIIYIIJ «1 1 1 и g 2 tf т, а. Схема вс1звпатт, я .х нормальному

Режиму Работы. 1=:сди в Результате Отклкз I çH««IB MBCPH ГО1ЗС» "- Q За1,,П т» ЯРЕЧ ВКЗП1ЗЧЕН, ными окгз1 тся вентили 1О н 11. тс логическая (/ъ «ч Yчирае f чя ча, вен pIIiIB 1

II RpH Г!О!!ученее .. ОСЧВе "OTb þùе! О сигнала

О Г програья! 1 ного устройства происходи Г коммутация Вентилей 1О H 12, =àòåì Вен-! елей»1 1 и 1 - E t. д. (.:Хема -.анже HosБРашаЕГСЯ К НОПМЬ!1 O Ä». РЕЗКЯМУ Па(АУ»Ы.

Одна-. о Б -i "„ц жз1ь«Г -!учрч .-., Огда Б мент прсхОжденея IXB„" АЛОГО„после лекведВции ЕГя сi лючения места к1зрОткО! О".Вмы— кания ему;уль. а ст ппограмм»ого устройС Гва НДтЩЯУ(ЕНИЕ „«ЕЗ",«с.":— ..", .;:„.1МЕ,ВРЕМЕН Но.— тска имес Та 1О !р дярнс" т котопая не сбеснечевает кОммутацею 33BRTHJIBII. В

BYE I с Ip ÷ае Hpoxoждезше имлульса От прсг— раммного устройства не приведет к переключетд!ю вез1тилей инвер ГОРB. Hапримерр пусть ЕОсле ликвидации или с КдючеБня ме! Га короткого замыкания икд!Оче !ме оказались Бентечи 9 H 1 О. KBK MbI e выд!е Рассматреваз!я, О XIpoI pÿMMHQI o уст"ройства будет IIpo eH имзг/льс HH 13BJYTHJIb

1 1 р Но ПОЛЕРНОсть напряжения между IUHнами е Q к этому моменту такОва чтО псчозкетездзная полярис ть на шине В. !

Зкзпочеэие БенГядя 1 1 не приведе Г K Выключению вентиля 9,. коммутации не произойде Г и прн снятие сигнала управления с вентиля 1 1 цс, едний Вь!кл!Очае 1 си. jlBJIBB

;„е:;-.е ecJIH программное устройство будет

Выдавать сигналы на вентили 12, затем на HBHTHJII 13, 14 е так IIà;Ieå, логическая схема их не пропустит и . -.-;Лет пропущен лишь повторный импульс на вентиль

11. Поскольку импульсы от программного устройства следукзт через некоторые интервал!я!„ а ток от источника питания 1 через цпсссель 2 и вентили 9 и 10 протекает

Гак, ITQ способе Гвует RQ5i33JIBHH!o He I!IHHB

А Стенциапа псложитедькОЗ Q ОтносительЗ!о ди!НыЯ, To K моменту выдачи сигнала на вентиль 9 полярность напряжения между шинами А и 5 будет такой, что коммутация веьтклей 9 и 11 произойдет, и схема возвратится к нормальному режиму работы.

После ликвидации иле отключения места короткого замыкания под действием тока

В инцуктивности могут появиться перенапpmxeHIя как на пшнах переменного, так и

vocYoBH-Зсг-с тока енверто1за. Чтобы этого датчиков напряжения 7

S. Когда напряжение превышает заданный (допустемь1й) уровень, подается сигнал на схему 6, которая включает вентиль 3. Ток дросселя 2 замыкается через «этот вентиль и Б схему инв. Ртсра не проходит, а поэтому напряжение на шинах постсянногс и переменного тока ннвертсра огра!шчивается.

Резистор 4 способствует более быстрому затухаыеЗО ":.Ока дросселя 2, а !!н!зуктивнссть

4 не-зсльшой Величины снижае-,. скорость на;астадия тока в вентиле 5 ц;. дсгц-стимoго уровня.

В енвертсрах мглой мощностн 1.!!е бочее несксл7 =,х киловатт! установка Резистора и пндуктивиссти 5 не Обязательна..

Формула изобретения

1. Р 1нсгскфазный мостовой иьвертср дз-" петанея эл ектропстребцтедей без "зазделитиьного тра!!СФОР! !агарь., с:-.пер!кап!НЗ! дрос(ель на Входе !! Систему уяпавле!Щя с БЫХОВ НЫМИ yr 1!Дип ЕДЯМЕ С Г Л И г а Ю Щ Е фи Т 7Я Что (HB *IQ VCYPHHB; .«и iIBOOII r темого процесса опрокидывания иввертора, Обеспечения срабатыва ия защит vi Бссст = новчения нсрмадь11ОЁ Работы инвертс !за. после ликвидации короткого з !ыкания, сн снабжен датчиками состояния вентилей и

ЛОгеческнм блОком, причем датчике ссстояHHB ВЕНТИЛЕЯ СВЯЗаНЫ C ВЫХСДР . 1Мт! У1 !!днамЂ

Т Едч.viH«CHCTBMb1 УПРаХЯТЕНПЯ ". .РЕЗ Д<ЗГИЧЕС—

КЕК 6JIOK

2. HRBepYop поп. 1. Отд е ч а юшийся тем, что дрсссепь на входе инВертора зашунтерсван пссз!едователь!!ой цепОчкой cocтОящ- и и дрссгг" GHcYopB е терестопа цепь управления !««о!срого через дополнительные датч!!Кз! IIaIIGBJKBHHB подключена ко входу инвертора.

521641

Составитель 2. Калинкин Редактор Д, Корина Техред Г. Редан Корректор М. Руснак -.

Заказ 4315/518 Тираж 882 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

1-.13035., Москва, Ж-35, Раушская i.àá., д. 4/5

Филиал ППП "Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4