Способ управления инвертором с двухступенчатой коммутацией и устройство для его осуществления

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Совете ни к

Социалистическик

Республик

<)) 904196 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (5t)NL. Кл.

Н 02 P 13/18 (22)Заявлено 12 06 80 (21) 2938546/24-07 с присоединением заявки М

Гевуавретвннвй комитет

СССР (23) Приоритет—

II0 делам имбретевнй и открытий

Опубликовано 07 02 82 Бюллетень Юв 5 дата опубликования описания 10.02.82 (53 ) УД К 62 1.3 14..27(088.8) (72) Авторы изобретения

В. С. Высочанский, Б. М. Гуткин, 3. P. Епифан

Г. А. Ленда и Ю. Н. Чаплыгин (71 ) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОМ

С ДВУХСТУПЕНЧАТОЙ КОММУТАЦИЕЙ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управления инвертором напряжения с двухступенчатой коммутацией при широком диапазоне изменения напряжения питания и тока нагрузки.

Известен способ и устройство для управления инвертором с двухступенчатой коммутацией, в котором процесс коммутации вентилей определяется количеством и длительностью интервалов коммутации, зависящих от параметров инвертора, величины и характера нагрузки (1)

Недостатком извествого способа являются низкие энергетические показатели при изменении нагрузки и питающего на15 пряже ния

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к чредлагаемому является способ управления

20 инвертором с двухступенчатой коммутацией, заключающийся в том, чго выключая основной тиристор инвертора, формируют интервал задержки больший, чем время выключения основного тиристора инвертора, после чего включают противофаэный основной тиристор инвертора.

Устройство, реализующее этот способ, содержит датчик тока нагрузки и регулятор выходного напряжения инвертора, выходы которых соединены со входами нуль-органа, первый выход которого подключен к первому входу распределителя импульсов, а второй выход через формирователь интервала задержки соединен со вторым входом распределителя импульсов L23

Недостатком этого способа и устройства является то, что при расширении диапазона изменения напряжения питания, величины и характера нагрузки, фиксированная задержка времени, превышающая полупериод собственной частоты коммутапионного контура, приводит к уменьшению коммутационной устойчивости инвертора при минимальном напряжении питания, а при задержке меньшей полупериода собственной частоты увеличиваются потери

904 1 при номинальном значении напряжения питания. Эти недостатки особенно заметны, когда напряжение потребителя регулируется широтно-импульсным методом, когда частота коммутаций велика, а ком мутируемый ток меняется в широком диапазоне.

Е1ель изобретения - повышение энергетических показателей и надежности.

Поставленная цель достигается тем, 10 ,что в способе управления фиксируют заданные уровни питаюшего напряжения и тока нагрузки, измеряют уровни питающего напряжения и тока нагрузки, сравнивают заданные и измеренные уровни, в процессе формирования интервала задержки уменьшают (увеличивают) указанный интервал при снижении (увеличении) уровня питаюшего напряжения и/или тока нагрузки ниже (выше) заданного уровня.

Поставленная. . цель достигается также тем, что устройство для управления инвертора снабжено двумя преобразователями напряжения, а формирователь 25 интервалов задержки снабжен управляющим входом, причем выход датчика тока нагрузки через первый преобразователь напряжения соединен с первым входом второго преобразователя напряжения, выход которого соединен с управляюшим входом формирователя интервала задержки, а второй вход - с выходом регулятора выходного напряжения инвертора.

Кроме того устройство снабжено датчиком уровня питаюшего напряжения, выход которого соединен со вторым входом второго преобразователя напряжения.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема трехфазного мосто46 вого инвертора с двухступенчатой коммутацией; на фиг. 2 - структурная схема устройства (вариант J ) при использовании для изменения длительности задержки датчика тока и регулятора выходного напряжения инвертора; на фиг, 3— структурная схема устройства (вариантП) при использовании для изменения длительности задержки датчика тока и дат1 чика напряжения питания на входе инвер.

TOPG.

Способ управления инвертором напря- жения иллюстрируется на примере инвертора с широтно-импульсным регулированием напряжения. Инвертор выполнен на 55 основе трех. однофазных вентильных мостов 1 - 3, объединенных с помошью трансформатора 4 в трехфазную систему.

96 ф

К выходному трансформатору 4 через силовой фильтр 5 подключена нагрузка 6.. !

С помощью коммутирующих дросселей

7 и 8, групповых коммутируюших тиристоров 12 — 15 в процессе коммутации

1 образуется.колебательный контур, который на разных интервалах коммутации замыкается через основные тиристоры

16 и 17 или обратные диоды 18 и 19, либо через основные тиристоры 20 и

21 или обратные диоды 22 и 23.

Устройство для управления инвертором (фиг. 2) содержит датчик 24 тока нагрузки инвертора, регулятор 25 выходного напряжения инвертора, нуль-орган

26, формирователь 27 интервала задержки, распределитель 28 импульсов, преобразователи 29 и 30, пюеобразуюшие напряжение на входе и длительность импульсов задержки.

Устройство для управления инвертором (фиг. 3) дополнительно содержит датчик

3l уровня питаюшего напряжения.

Способ осушествляется следуюшим образом.

Во внекоммутационном интервале времени ток проводят основные тиристоры

16 и 21 (17 и 20). В процессе коммутации начиняют проводить групповой коммутируюший тиристор 9 (10) и один из индивидуальных коммутирующих тиристоров 12 или 14 (13 или. 15).

После того, как тиристор 16 выключается, контур перезаряда конденсатора

11 включает в себя диод 18, дроссель

7, тиристор 9, конденсатор 11 и тиристор 12.

При уменьшении напряжения питания или увеличения тока нагрузки для увеличения коммутационной способности инвертора уменьшают задержку от начала процесса коммутации до момента подачи управляюшего импульса на тиристор 17.

При включении тиристора 17 конденсатор 11 дозаряжается через него. Когда потенциал правой обкладки конденсатора

11 становится более отрицательным, чем потенциал катода тиристора 17, ток через тиристор прекращает поступать и проводит диод 19. При увеличении напряжения питания задержку увеличивают. В момент подачи отпираюшего импульса на тиристор

17 противофазный запираемому тиристору

16, потенциал правой обкладки конденсатора 11 более отрицателен, чем потенциал катода тиристора 17, поэтому тирис.тор 1.7 не включится и дозаряд кон5 904 денсатора током нагрузки будет происхо дить через диод 19.

Изменяя задержку времени подачи отпирающего импульса на тиристор, противофазный запираемому,в зависимости от режима работы инвертора, уменьшают потери и улучшают спектральный состав потребляемого тока, при обеспечении высокой коммутационной устойчивости.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом. . В зависимости от сигналов датчика

24 и регулятора 25 нуль-орган 26 формирует импульсы определенной длительности, которые через распределитель 28 35 пос тупают на управляющие электроды тиристоров. Нуль-орган 26 запускает формирователь 27, длительность выходных импульсов которого зависит от сигнала на выходе преобразователя 29. Если 20 величина тока нагрузки не превышает заданного уровня, то преобразователь.29 преобразует в сигнал управления формирователем 27 разность напряжения регулятора и напряжения заданного уровня. 25

Когда величина тока нагрузки превышает заданный уровень, то уровень сигнала на выходе преобразователя 29 опреде-ляется преобразователем 30, который воздействует на преобразователь 29. 50 ю

Введение в структурную схему устройства управления датчика 3 1 позволяет более точно формировать длительность импульсов задержки при изменении уровня напряжения питания. 35

Способ управления инвертором и устройство для его осуществления по сравнению с известным по экспериментальным данным снижает потери примерно на 10%, повышает коэффициент полезного действия 40 на 2-3% и при одном и том же объеме преобразователя снижает температуру в его шкафу.

Формула изобретения

1. Способ управления инвертором с 45 двухступенчатой коммутацией, заключающийся в том, что выключают основной тиристор инвертора, формируют интервал задержки больший, чем время выключения основного тиристора инвертора, после 50 чего включают противофазный основной тиристор инвертора, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей и надежности, фиксируют заданные уровни питающего

55 напряжения и тока нагрузки, измеряют реальные уровни питающего напряжения и тока нагрузки, сравнивают заданные и

196 6 измеренные реальные уровни, в процессе формирования интервала задержки уменьшают (увеличивают) указанный интервал при снижении (увеличении) уровня питающего напряжения и/или тока нагрузки ниже (выше) заданных уровней.

2. Устройство, реализующее способ по п. 1 (вариант I ), содержащее датчик тока нагрузки и регулятор выходного напряжения инвертора, выходы которых соединены со входами нуль-органов, первый выход которого подключен к первому входу распределителя импульсов, а второй выход через формирователь интервала задержки соединен со вторым входом распределителя импульсов, о т— л и ч а ю ш е е с я тем, что оно снабжено двумя преобразователями напряжения, а формирователь интервалов задержки снабжен управляющим входом, причем выход датчика тока нагрузки через первый преобразователь напряжения соединен с первым входом второго преобразователя напряжения, выход которого соединен с управляющим входом формирователя интервала задержки, а второй вход — с выходом регулятора выходного напряжения инвертора.

3. Устройство, реализующее способ по и. 1 (вариант П ), содержащее датчик тока нагрузки и регулятор выходного напряжения инвертора, выходы которых соединены. со входами нуль-органа, первый выход которого подключен к первому входу распределителя импульсов, а второй выход через формирователь интервала задержки соединен со вторым входом распределителя импульсов, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено двумя преобразователями напряжения, датчиком уровня питающего напряжения, а формирователь интервала задержки снабжен управляющим входом, причем выход датчика тока нагрузки через пер, вый преобразователь напряжения соединен с первым входом второго преобразователя напряжения, выход которого соединен с управляющим входом формирователя интервала задержки, а второй вход второго преобразователя напряжения соединен с выходом датчика уровня питающего напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бедфорд Б., Хофт Р. Теория ав! 7 ч эномных инверторов. М., "Энергия", 1969, с. 97-104.

2. Сандер А. С., Гусацкий Ю. М.

904196

Тиристорные инверторы с широтно-импульсной модуляцией. М., "Энергия", 1968, с. 73.

904 196

Составитель В. Миронов

Редактор Е, Лушникова Техред,A. Бабинец Корректор Н. Швыдкая

Заказ 164/47 Тираж 718 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35. Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4