Инвертор Советский патент 1983 года по МПК H01M7/515 H02P13/18 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано для питания активно-индуктивной нагрузки, в частности электродвигателя переменного тока.

Известен преобразователь тока, содержащий одно)азный мост на тиристо pax с конденсатором в диагонали, датчик тока и однофазную и мостовую тиристорную ячейку (реверсор), в диагональ которого рключена нагрузка, управляемый тиристорный ключ и диод, а также связанный с датчиком тока блок управления тиристоргми, включа1рщий в себя блок сравнения, задающий генератор, блок логики и выходной усилитель

Недостатком этого преобразователя является наличие статической ошибки при отслеживании током нагрузки синусоидального сигнала задания, увеличивашейся на участках синусоиды, соответствующих значениям Лазового угла Jf/2 Cuuot и ЗЛ/2 iooL 27Г, и

() ИНВЕРТОР

как следствием этого, ухудшение гармонического состава тока нагрузки. Увеличение пульсаций выходного тока преобразователя при указанных выше значениях фазового угла обусловлено отсутствием ограничения амплитуды пульсаций, полностью определяемой в известном техническом решении параметрами активно-индуктивной нагрузки, величиной емкости дозирующего кон10денсатора и участком сигнала задания. Следующий недостаток известного преобразователя заключается в снижении надежности устройства вследствие отсутствия ограничения макси15мальной частоты переключения вентилей однофазного тиристорного моста при изменении параметров нагрузки в широких пределах. Увеличение частоты переключения выше определенного

20 предела приводит к резкому возрастанию динамических потерь в этих вентилях и может вызвать их тепловой пробой. Наиболее близким к предлагаемому является автономный инвертор, содержащий подключенные последовательно к входным выводам однофазный мост на тиристорах с конденсатбром в диагонали и одноЛазную мостовую тиристорную ячейку, в диагональ которой включены последовательно активно-индуктивная нагрузка и датчик тока, буферный диод, шунтируюций вышеупомяну тую ячейку, а также блок управления тиристорами, включающий в себя задающий генератор, один выход которого свяоан с входом блока сравнения, /другой вход которого соединен с выходом датчика тока, причем другой выход за дающего генератора соединен с блоком задержки импульсов, выход которогб подключен к распределителю импульсов, связанному с двумя формирователямй ик Ьульсов, а два других формирователя импульсов подключены к выходу блока сравнения через второй распределитель импульсов Г2. Инвертор имеет недостатки, отмеченные выше у известного преобразов 1теля тока. Цель изобретения - улучшение гармонического состава тока нагрузки и повышение надежности. Поставленная цель достигается тем что в инвертор, содержаигий однофазную мостовую тиристорную ячейку, в диаго наль переменного тока которой включена нагрузка, два тиристора, аноды ко торых связаны через конденсатор, катод первого из них соединен с анодами тиристоров вышеупомянутой ячейки, буферный диод и блок управления, состоящий из четырех формирователей импул сов. Первый и второй из которых подключены к управляющим электродам тиристоров вышеупомянутой ячейки, а третий и четвертый - к управляющим электродам соответственно первого и второго тиристоров, входы первого и второго формирователей подключены к выходам распределителя импульсов, Bxo которого соединен с первым входом блока сравнения, связанного с задаюс.. щим генератором, второй вход блока сравнения соединен с выходом датчика тока нагрузки, введены коммутирующий дроссель, двухобмоточный дроссель, два диода,два элемента И,два одновибратора и элемент НЕ,причем анод первого тиристора соединен с положительным вхйд ным выводом,анод второго тиристоре соединен с конденсатором через первую обмотку двухобмоточного дросселя, а катод - с отрицательным вход ным выводом, соединенным с положительным входным выводом через последовательно соединенные первый диод и вторую обмотку двухобмоточного дросселя, причем катод второго тиристора соединен с катодом второго диода, анод которого подключен к аноду буферного диода и через датчик тока к катодам тиристоров вышеупомянутой ячейки,а катод буферного диода подключен к точке соединения первой обмотки двухобмоточного дросселя и конденсатора, а также к первому выводу обмотки коммутирующего дросселя,второй вывод которой подключен к катоду первого тиристора, выход блока сравнения подключен к входу элемента НЕ и первому входу первого элемента И, выход которого соединен с входами третьего формирователя и первого одновибратора, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента НЕ, а выход с входами четверто-го формирователя импульсов и второго одновибратора,выход которого соединен с вторым входом первого элемейта И, задающий генератор соединен с входом распределителя импульсов, На фиГо1 представлена принципиаль 1 ная схема преобразователя тока и фун-« функциональная схема блока управления на фиго 2-- временные диаграммы, иллюстрирующие принцип действия устройства „ Инвертор содержит фиг„1 однофазную мостовую тиристорную ячейку,выполненную на тиристорах 1- активноиндуктивную нагрузку 5,дозирующий конденсатор 6,первый и второй дополнительные тиристоры 7 и 8 линейный дроссель 9 и двухобмоточный линейный дрос сель 10,имеющий основную обмотку 11 и дополнительную обмотку 12,первый и второй диоды 13 и 1, буферный диод 15 а также блок управления тиристорами, включающий в себя датчик 16 тока, задающий генератор 17 синусоидаль ного напряжения,блок 18 сравнения, распределитель 19 импульсов,первый и второй формирователи 20 и 21 импульсов управления тиристорами 1 и 2, 3 и 4, третий и четвертый формирователи 22 и 23 импульсов управления дополнительными тиристорами 7 и 8, первый и второй элементы И 2 и 25, первый и второй одновибраторы 2б и 27 и элемент НЕ 28. Устройство работает следующим, образом. В момент времени 1,,(фиг.2 а,б,ж включаются тиристоры 1, 2 и 7 и конденсатор 6, предварительно заряженный до напряжения Е (1+К)/К где Е напряжение источника питания, а К коэффициент трансформации дросселя 10 ) с полярностью, указанной на фиг.1, перезаряжается в контур образованном тиристором 7 и дросселем 9. С этого момента времени ток в цепи 5 нагрузки увеличивается по экспоиенциальному закону с постоянной времени, определяемой параметрам цепи -5-2-16-13 - источник питания Е-7 1-5. Когда конденсатор перезарядится до обратного напряжения, приблизитель но равного Е (1+К )/К (момент времени tg на фиг,2а), под действием этого на пряжения тиристор 7 запирается, а кон денсатор 6 начинает перезаряжаться по цепи (+Е) - 6-9-1-5-2-16-13- ( Е ), yae личивая ток в нагрузке 5. Напряжение U-|, пропорциональное току нагрузки 5, с входа датчика 16 тока подается на вход блока 18 сравнения, на другой вход которого с задающего генератора 17 поступает синусоидальный сигнал задания и(см.фиг.2а). Блок 18 сравнения имeet характеристику двухпозиционного реле с несимметричными относительно сигнала задания и - урознями переключения (показаны на фиг.2а пунктиром). Как только и Достигает верхнего уровня переключения (момент времени t-на фиг.2а), происходит изме нение сигнала выходе блока 18 сравнения (см. фиг.2г ). Этот сигнал через элемент НЕ 28 поступает на вход второго элемента И 25, осуществляющего его логическое перемножение с выходным напряжением и2(,первого одновибратора 26 (см.фиг.2 3,и,к).Одновибратор 26 запускается передним фрон том сигнала выходе первого элемента И 2 (фиг.2 е) и вырабатызает паузу в напряжении U26 Склоки-РУЩУн прохождение сигнала выход второго элемента И 25 (фиг.2з,и,к ) на время, равное tf, 1/2 f, где «nd максимальная частота переключения дополнительных тиристоров 7 и 8, при которой обеспечивается восстановление свойства управляемости и допустимый уровень динамических потерь в этих вентилях. Таким образом, пои озрастании частоты переключения f игнала U2gвыше f пepeдний фронт мпульса напряжения и25формируется не в момент времени tj (фиг.2 а,к), а по окончании паузы в напряжении J2, . Происходит ограничение частоты переключения сигнала UUc, по переднему фронту которого формируются импульсы управления тиристором 8 . (фиг.2 к,л). Временные диаграммы на фиг.2 построены для режима f тах Аналогичным образом работает второй одновибратор 27, ограничивзрощий частоту переключения сигнала выходе первого элемента И 2, а следовательно, и частоту импульсов U-n У равления тиристором 7 (фиг.2 г,д,е,и:). В нормальном режиме (при f ,,) в момент времени t (фиг.2а) включается второй дополнительный тиристор 8 и происходит ускоренный перезаряд конденсатора 6 до исходного напряжения Е(1+К)/К по цепи (+Е)-6-11-8-(-F), В момент времени, когда конденсатор 6 зарядится до напряжения Е, включается буферный диод 15 и ток цепи 5 нагрузки начинает уменьшаться по экспоненциальному закону с постоянной времени, определяемой параметрами це пи 5-2-16-15-9-1-5. I Как только и,до тигает нижнего уровня переключения блока 18 сравнения (момент времени t на фиг.2 а), происходит включение тиристора 7 (фиг.2а,г,д,е,ж ) буферный диод 15 запирается и описанные выше процессы повторяются а течение всего полупериода напряжем ния задающего генератора 17. В следующий полупериод сигнала задания процессы в преобразователе тока аналогичны, описанным, с той лишь разницей, что включаются тиристоры 3 и и направление тока в цепи 5 нагрузки изменяется. Интервал времени 1р-1(фиг.2а) вводится для восстановления.свойства управляемости тиристорами 1и 2-,Зи . В преобразователе тока время перезаряда конденсатора 6 в контуре 6-7-9-6 выбирается на порядок меньше, а в KOHTypiB 6-11-8 и источник . . Е-6 более чем на порядок меньше, времени его перезаряда через цепь 5 нагрузки. Это позволяет значительно снизить установленную мощность дополнительных тиристоров 7 и 8 по отношению к основным . Стабилизация напряжения конденсатора 6 на указанном р..ше уровне осуществляется цепью вывода избыточной энергии д0стсселя 10, состоящей из дополнительной обмотки 12 этого дросселя и диода И (.фиг .01). Диод 13 предназначен для предотвращения рассеивания избыточной энергии дросселя 10 в контуре 11-8-15-11. Формула изобретения Инвертор, содержащий однофазную мостовую тиристорную ячейку, в диагональ переменного тока которой вклю чена нагрузка, два тиристора, аноды которых связаны через конденсатор, катод первого из них соединен с ано дами тиристоррв вышеупомянутой ячейки, буферный диод и блок управления состоящий из четырех формирователей импульсов, первый и второй из которых подключены к управляющим электродам тиристоров вышеупомянутой ячейки, а третий и четвертый - к управляющим электродам соответственно первого и второго тиристоров, при этом входы первого и второго формирователей подключены к выходам распределителя импульсов, вход которого соединен с первым входом блока сравнения, связанного с задающим генератором, второй вход блока сравнения соединен с выходом датчика тока нагрузки, отличающийся , что, с целью улучшения гармони5ческого состава тока нагрузки и повышения надежности, в него введены коммутирующий дроссель, двухобмоточный дроссель, два диода, два элемента И, два одновибратора и элемент д № НЕ, причем анод первого тиристора соединен с положительным входным выводом, анод второго тиристора -соединен с конденсатором через первую обмотку двухобмоточного дросселя, а катод - с отрицательным входным выводом, соединенным с положительным входным выводом через последовательно соединенные первый диод и вторую обмотку двухобмоточного дросселя, причем катод второго тиристора соединен с катодом второго диода, анод которого подключен к аноду буферного диода и че|зез датчик тока к катодам тиристоров вышеупомянутой ячейки, а катод буферного диода подключен к точке соединения первой обмотки двухобмоточного дросселя и конденсатора, а также к первому выводу обмотки коммутирующего дросселя, второй вывод которой подключен к катоду первого тиристора, а выход блока сравнения подключен к входу элемента НЕ и первому входу первого элемента И, выход которого соединен с входами третьего формирователя и первого одновибратора, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента НЕ, а выход - с входами четвертого формирователя импульсов и второго одновибратора, задающий генератор соединен с входом распределителя импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 600678, кл. Н 02 М 7/757, 19732.Авторское свидетельство СССР , кл. Н 02 М 7/515, 1972.

М.

fA

f fff-f

6V,r

г%

If,,

V,2

S%