Способ управления инвертором и устройство для его осуществления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 1806.79 (21) 2782375/24-07 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Р )М g+ з

Н 02 P 13/18

Государствеииый комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано ЗОЯ28Ъ Бюллетень Но 48 (53) УДК 621. 314. .572(088.8) Дата опубликования описания 301282

В Г. Яцук, Ю.И. Гром, Н.Г. Ватуля, С.Б. Лавренко и В.Ф. Петренко (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОМ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в инвЕрторах, предназначенных для регулирования частоты вращения асинхронных электро двигателей, преимущественно высокоскоростных, например электрощпинде -. лей металлообрабатывающих станков.

Известен способ управления ин.вертором, при котором сначала осу» ществляют коммутацию-основных тнристоров, а затем выполняют дозаряд коммутирующего конденсатора от-независимого источника напряжения дозаряда.

Известно устройство для осуществления этого способа, которое содержит неуправляемый выпрямитель с ем-. костным фильтром, подключенный параллельно конденсатору через токоограничивающий дроссель (11.

Недостатком этих способа и устройства является неуправляемость процесса дозаряда. Для устойчивой работы инвертора постоянную времени цепи дозаряда приходится выбирать намного больщей постоянной времени цепи коммутации. Это ограничивает предел выходной частоты инвертора.

При увеличении верхнего предела выходной частоты уравнивают постоянные времени цепей коммутации и дозаряда, однако это приводит к сущест5 венным перенапряжениям на коммутирующем конденсаторе и увеличивает мощность источника дозаряда вследствие одновременного протекания процессов коммутации .и дозаряда. тп Известны также способ и устройст во, в которых процесс дозаряда является управляемым и осуществляется через тиристоры. При таком способе управления фиксируют момент окончания процесса коммутации и включают цепь дозаряда. Самовыключение цепи доэаряда осуществляется при спадании тока через дозарядный тиристор до, нуля t2).

Недостатком указанного способа является низкая надежность при напряжениях на коммутирующем конденсаторе, близких по величине к напряжению источника дозаряда, выбираемо. го равным номинальному напряжению основного источника. В этих режимах процесс самовыключения тиристоров затягивается из-за малых обратных напряжений, что приводит к срыву по пепи дозаряда.

985921

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ управления инвертором, содержащим силовые тиристоры, узел коммутации с коммутирующими конденсатором и тиристорами и узел дозаряда коммутирующего конденсатора с дозарядным тиристором, заключающийся в том, что поочередно отпирают силовые тиристоры, коммутирующие тиристоры, фиксируют момент окончания коммутации, а затем производят дозаряд коммутирующего конденсатора.

Наиболее близкое к предлагаемому устройство, реализующее способ управления инвертором, содержит силовые тиристоры, узел коммутации с коммутирующими конденсатором и тирисi торами, блоки управления силовыми и коммутирующими тиристорами, узел дозаряда коммутирующего конденсатора с дозарядным тиристором и блок управления дозарядным тиристором (3 l.

Недостатком известных способа .и устройства является то, что напряжение на коммутирующий конденсатор от источника дозаряда подают после окончания каждой коммутации силовых тиристоров независимо от разности напряжения источника дозаряда и напряжения на коммутирующем конденсаторе. Поэтому в случаях, когда эта разность напряжений близка к нулю, процесс самовыключения дозарядных тиристоров затягивается и приходится принимать специальные меры для принудительного их выключения. Это приводит к усложнению инвертора и снижению его надежности. !

Цель изобретения — повышение надежности работы инвертора путем обеспечения четкого самовыключения цепи дозаряда.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу управления asтономным инвертором, содержащим силовые тиристоры, узел коммутации с коммутирующими конденсатором и тиристорами и узел дозаряда коммутирующего конденсатора с дозарядным тиристором, заключающемуся в том, что поочередно отпирают силовые тиристоры, коммутирующие тиристоры, фиксируют момент окончания коммутации, а затем производят дозаряд коммутирующего конденсатора, при дозаряде коммутирующего конденсатора измеряют напряжение на коммутирующем конденсаторе, определяют разность этого напряжения и напряжения источника дозаряда, сравнивают полученную разность с эталонной величиной и отпирают дозарядный тиристор в том случае, если эта разность равна или больше эталонной величины.

Поставленная цель реализуется в устройстве для управления инвертором, содержащим силовые тиристоры, узел коммутации с коммутирующими конденсатором и тиристорами, блоки управления силовыми и коммутирующими тиристорами, узел дозаряда коммутирующего конденсатора с дозарядным тиристором и блок управления узлом дозаряда, в которое введены

10 дополнительно токоограничивающий резистор, пороговый элемент и управляемый ключ, соединенные последовательно и включенные между анодом и управляющим электродом дозарядного

15 тиристора, причем выход блока управления узлом дозаряда соединен с управляющей цепью дополнительного управляемого ключа.

На фиг. 1 приведена схема инверто20 ра, в котором реализуется способ; на фиг. 2 — временные диаграммы управляющих сигналов и напряжения на коммутирующем конденсаторе.

Инвертор выполнен по трехфазной мостовой схеме на силовых тиристорах 1-6, эашунтированных обратными диодами 7-12. К выводам переменного тока моста подключен мост распределительных тиристоров 13-18, выводы

30 постоянного тока которого соединены с выводами постоянного тока моста силовых тиристоров через разделительные тиристоры 19 и 20, а также с узлом коммутации через коммутирующий дроссель 21. Узел коммутации выполнен в виде однофазного моста на коммутирующих тиристорах 22-25, в диагональ переменного тока которого включен коммутирующий конденсатор 26. Выводы постоянного тока моста коммутирующих тиристоров через дозарядный дроссель 27 и дозарядный тиристор 28 связаны с выводами для подключения источника доэарядного напряжения. Между анодом и управляю"5 щим электродом тиристора 28 включена последовательная цепочка, образованная дополнительными ключом, например тиристором 29, пороговым элементом, например стабилитроном

50 30, и токоограничивающим резистором

31. Управление тиристором 29 производится от блока 32 управления узла дозаряда.

Инвертор работает следующим образом.

Пусть перед очередной коммутаци ей включены тиристоры 1, 3, 6 и конденсатор 26 заряжен с полярностью, указанной на фиг. 1. Напряжение источника дозаряда выбирают, как правило, равным номинальному напряжению основного источника питания инвертора. Для запирания, например, тиристора 1 подают управляющие импуль

65 сы на тиристоры 17, 20, 23, 24. При

985921 этом начинается процесс перезаряда коммутирующего конденсатора 26. Когда ток перезаряда конденсатора 26, нарастая, достигает значения, равного току, нагрузки, отпирается обрат- ный диод 7. При этом к тиристору 1 прикладывается обратное напряжение, равное падению напряжения на диоде

7. Когда ток конденсатора 26, умень,шаясь по колебательному закону, вновь становится равным току нагрузки, ток через диод 7 прекращается. На этом процесс коммутации заканчивается.

Напряжение на коммутирующем конденсаторе Ж в этот момент меньше начального на величину, определяемую потерями в .контуре коммутациИ. Для сохранения неизменной коммутационной способности инвертора .необходимо дозарядить коммутирующий конденсатор 26 от источника напряжения дозаряда. Дозаряд происходит лишь в том случае, если разность напряжения источника дозаряда и напряжения коммутирующего конденсатора в этот момент равна или больше заданной величины, определяемой уставкой срабатывания порогового элемента 30 (стабилитрона) . При срабатывании стабилитрона 30 включается тиристор 29, на управляющий электрод которого к этому моменту подается управляющий импульс от блока 32 управления.

По окончании процесса дозаряда напряжение на коммутирующем конденсаторе 26 несколько выше напряжения питания (фиг. 2), так как процесс доэаряда носит колебательный характер. Йеличина превышения напряжения определяется уставкой срабатывания порогового элемента 30 и составляет около 10% напряжения источника питания. Это превышение напряжения является обратным для дозарядного и коммутирующих тиоисторов, чем обеспечивается четкое самовыключение цепи дозаряда. ьсли же при подаче управляющего импульса разность напряжения источника дозаряда и напряжения на коммутирующем конденсаторе меньше уставки срабатывания порогового элемента 30, то процесса дозаряда не происходит. Энергия коммутирующего конденсатора в этом случае достаточна для очередной коммутации.

Таким образом, при использовании предлагаемого устройства повышается надежность инвертора, поскольку восстановление запирающей способности доэарядного и коммутирующих ти10

55 ристоров происходит всегда при необходимом обратном напряжении. Кроме того, так как дозаряд производится выборочно, снижаются потери в цепи дозаряда. формула изобретения. 1. Способ управления инвертором, содержащим силовые тиристоры, узел коммутации с коммутирующими конденсатором и тиристорами и узел дозаряда коммутирующего конденсатора с дозарядным тиристором, заключающийся в том, что поочередно отпирают силовые тиристоры, коммутирующие тиристоры, фиксируют момент окончания очередной коммутации и затем производят дозаряд коммутирующего конденсатора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности, при дозаряде коммутирующего конденсатора измеряют напряжение на коммутирующем конденсаторе, определяют разность этого напряжения и напряжения источника дозаряда, сравнивают полученную разность с эталонной величиной и отпирают дозарядный тиристор в том случае, если эта разность равна или больше эталонной величины.

2. Устройство для осуществления способа управления инвертором, содержащим силовые тиристоры, узел коммутации с коммутирующими конденсатором и тиристорами, блоки управления силовыми и коммутирующими тиристорами, узел дозаряда коммутирующего конденсатора с дозарядным тиристором и блок управления узлом дозаряда, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введены дополнительно токоограничивающий резистор, пороговый элемент и управляемый ключ, соединенные последовательно и включенные между анодом и управляющим элект. родом дозарядного тиристора, причем выход блока управления узлом дозаряда соединен с управляющей цепью дополнительного управляемого ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Глаэенко Т.A. Гончаренко Р.Б.

Полупроводниковые преобразователи частоты в электроприводах. Л., "Энергия", 1969, с. 139, рис. 72.

2. Патейт США Р 2254839, кл. Н 02 Р,13/16, 1973.

3. Лвторское свидетельство СССР

Р 744875, кл. Н 02 М 7/515, 1979.

985921 ynpf

Фар. ю

0 уир. Я жуир. 2

Uynp Х Оу р.Ф

Ðóïp. //

Uynp. / ид р./

Lpnp./

Иулр. /

gynp tP

bynp./

bye Р

Ругу. iYg

Рупр. zh"

Рупр Я ï

47иг. Г

Составитель A. Сытин

Редактор A. Огар Техред И.Гайду Корректор А. Ференц

Эаказ 10182/76 Тираж 721 Подписное

BHHHPH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4