Инвертор напряжения для питания нагрузки с переменным коэффициентом мощности Советский патент 1986 года по МПК H02M7/515 

системой управления 19. В трансформатор 13 введена дополнительная обмотка 16, Введение в систему управления инвертором сигнала о наличии обратного напряжения на Т 1 и 2 позволяет запретить прохождение сиг1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании инвертора для асинхронного электропривода, например тепловоза.

Целью изобретения является повышние надежности устройства путем снятия импульсов управления с главных тиристоров при наличии на них обратного напряжения.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - |диаграммы сигналов и токов, шшюст- рирующие работу устройства; на фиг.З - схема инвертора с известно системой управления, на базе кото- рой может быть реализовано предлагаемое техническое решение.

Инвертор напряжения (фиг.1) образован главными тиристорами 1,2 и обратными диодами 3,4. Питание инвертора осуществляется от источников 5,6. Нагрузкой являются резистор 7 и дроссель 8. (Дпя простоты изложения изображен однофазньй инвертор). Для отключения главных тиристоров инвертор снабжен коммутирующим колебательным контуром, содержащим конденсатор 9 и дроссель 10, который подключен к схеме через коммутирующие тиристоры 11, 12. Инвертор снабжен трансформатором 13, содержащим первичную обмотку 14, вторичную обмотку 15, дополнительную обмотку 16. Первичная обмотка включена в диагональ моста, образованного главными тиристорами I,2 и обратными диодами 3, 4. Вторичная обмотка включена в диагональ моста, образованного обратными диодами 3,4 и возвратными диодами 17,. 18. Система управления 19 вырабатывает сигналы 19.1 для включения тиристора 1,19.2 - для включения

налов управления на время до исчезновения обратного напряжения на них. Введение обмотки 16 позволяет уменьшить время выключения Т 1 и 2, снизить установленную мощность коммутирующих элементов. 3 ил.

тиристора 2, 19.11 - для включения тиристора 11 и 19.12 - для включения тиристора 12. В цепи управления тиристорами 1 и 2 установлены логические элементы И 20.1 и 20.2 и

выходные усилители 21.1 и 21.2. Выходной сигнал с дополнительной обмотки 16 трансформатора 13 подан на вход преобразователя 22. Выход преобразователя 22 соединен с входом логического элемента НЕ 23,выход которого подключен к входам логических элементов И 20.1, 20.2.

Инвертор напряжения(фиг.I) работает следующим образом.

В исходном состоянии включен тиристор 1, который проводит ток на- грузки, протекающий по цепи: источник 5 - тиристор 1 - дроссель 8 резистор 7 - источник 5. Коммути- рукяций конденсатор 9 заряжен как показано на фиг.1. Работу схемы иллюстрируют диаграммы на фиг.2. В конце полупериода Т/2 выходного напряжения снимается сигнал управления 19.1 тиристора 1 и включается коммутируклций тиристор 1 1 сигналом 19.11. При этом коммутирующий , конденсатор 9 начинает разряжаться по цепи: конденсатор 9 - дроссель 10 - тиристор 1 - тиристор 11 - конденсатор 9. Когда коммутационный ток разряда конденсатора 9 достигнет величины тока нагрузки,

главный тиристор 1 обесточится и начнет восстанавливать свои управляющие свойства. Коммутационньй ток после этого разветвляется на две цепи. По одной цепи протекает ток

нагрузки, это цепь: конденсатор 9 - дроссель 10 - дроссель 8 - резистор 7 - источник 5 - тиристор I - конденсатор 9, а по другой цепи протекает избыток коммутационного тока.

31

равный разности коммутационного тока и тока нагрузки, это цепь: конденсатор 9 - дроссель 10 - обмот ка 14 трансформатора 13 - обратный диод 3 - тиристор I1 - конденсатор 9. При протекании избытка коммутационного трка по первичной обмотке 14 на ней возникает падение напряжения, которое трансформируется во вторичную обмотку 15 и в дополнительную 16. Когда напряжение на обмотке 15 превысит сумму напряжений источников 5 и 6, откроется возвратный диод 18 и избыток коммутационного тока, трансформируемый в обмот- ку 15, потечет по цепи: обмотка 15 - диод 3 - источники 5,6 - возвратный диод 18 - обмотка 15. При этом на обмотках трансформатора установится стабильное напряжение. Падение напряжения на первичной обмотке 14 прикладывается к тиристору 1 в обратном направлении, что способствует более быстрому восстановлению его управляющих свойств. Напряжение, снимаемое с обмотки 16, преобразуется в согласующем преобразователе 22 и подается на вход логического элемента НЕ 23. При этом на выходе элемента 23 сигнал отсутствует и не подается на вход элементов И 20.1, 20.2, благодаря чему дополнительно осуществляется защита от подачи ложного сигнала на любой из тиристоров 1 или 2 во время коммутации. Конденсатор 9 перезаряжается, коммутацион--, ный ток спадает и становится меньше тока нагрузки. Под действием ЭДС самоиндукции дросселя 8 включается обратный диод 4 и индуктивный ток нагрузки замыкается по це- . пи: дроссель 8 - резистор 7 источник 6 - диод 4 - обмотка 14 - дроссель 8, а коммутационный ток замыкается по цепи: конденсатор 9 - дроссель 10 - обмотка 14 - диод 4 - источники 6,5 - тиристор 11 - конденсатор 9, спадая до нуля, после чего тиристор 11 запирается и коммутационный процесс прекращается. Индуктив- ньй ток нагрузки тоже постепенно спадает до нуля вцлоть до момента t. В течение всего этого времени с обмотки 16 снимается сигнал, в результате чего сигнал на выходе элемента 23 отсутствует и, следовательно, на входе элементов И 20.1, 20.2 вторые сигналы не подаются, поэтому сигнал 19.2, вырабатывае512664

мый системой управления 19 для включения тиристора 2, не проходит через элемент И 20.2. Б момент t индуктивный ток нагрузки становится

5 равным нулю, исчезает падение напряжения на обмотке 14, исчезает сигнал на дополнительной обмотке 16 и элемент НЕ 23 начинает вырабатывать свой выходной сигнал, который подает10 ся на другой вход элемента И 20.2 на первый вход которого уже подан сигнал 19.2, в результате чего на выходе элемента И 20.2 появляется сигнал. Этот сигнал усиливается в

15 выходном усилителе 21.2 и подается на управляющий переход тиристора 2. Тиристор 2 включается и набирает ток нагрузки. Далее работа схемы протекает аналогично описанной.

20 На фиг.3 приведена схема инвертора с системой управления, построенной на базе известной. Новыми элементами в базовой системе управления являются логический элемент

25 НЕ 23 и дополнительный элемент И 24. Пуск системы управления осуществляется от задающего генератора 25, ,, узел защиты 26 снимает сигналы управления с главных тиристоров 1 и 2 в

30 аварийной ситуации. Работа схемы по фиг.З аналогична работе схемы по фиг.1. Отличие только в том, что выходной сигнал логического элемен-, та НЕ 23 заведен на вход элементов

,- И 20.1, 20.2, установленных в каналах включения главных тиристоров, через дополнительньш элемент И 24, на другой вход которого заведен сигнал из канала узла защиты 26, При

дд нормальной работе инвертора сигнал из узла защиты постоянно действует на другом входе дополнительного элемента И 4, при этом выходной сигнал элемента И 24 повторяет

дг первый входной сигнал от элемента НЕ 23.

Введение в систему з правления инвертором сигнала о наличии обратного напряжения на главных тиристо рак позволяет запретить прохождение сигналов управления к главным тиристорам на время до исчезновения обратного напряжения на них, что гарантирует надежную работу инвер55 тора и обеспечивает его работоспособность при введении в схему трансфор- матора обратного напряжения. А введение трансформатора позволяет почти.

5

вдвое-втрое уменьшить время выключения (коммутации) главных тиристо- ров, следовательно, приблизительно во столько же снизить установленную мощность коммутируемых элементов. Существенным, является также то, что при помощи трансформатора удается обеспечить такое обратное напряжени на коммутируемом тиристоре, какое необходимо для достижения паспортного, т.е. гарантированного заво- дом-и§готовителем, времени выключения тиристора. В бестрансформаторных схемах время вьжлючения тиристора больше паспортного в 2-3 раза и более.

Таким образом, введение в схему инвертора трансформаторов обратного напряжения с предлагаемой обратной связью по системе управления позволяет проектировать преобразователь с гарантированной коммутационфие.2

10

512666

ной способностью, т.е. с более вы- сокой надежностью.

Формула изобретения Инвертор напряжения для питания

5 нагрузки с переменным коэффициентом мощности, в цепи обратных диодов которого включена первичная обмотка трансформатора, создающего обратное напряжение на главных тиристорах при их коммутации, а вторичная обмотка этого трансформатора через возвратные диоды подключена к источ, нику питания, отличающий- с я тем, что, с целью повышения

t5 надежности путем снятия управляющих .сигналов с главных тиристоров при наличии на них обратного напряжения, трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, которая через введенный

20 логический элемент НЕ соединена с входами введенных логических элементов И, которые установлены в каналах управления главных тиристоров.

Составитель Г.Мыцык Редактор М.Бандура Техред О.Гортвай Корректор М Сакйорская

каз 4423/55 Тираж

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно

-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам управления для асинхронного электропривода. Цель изобретения - повышение надежности устройства. Инвертор напряжения образован главными тиристорами (Т) 1,2 и обратными диодами 3,4. Питание инвертора осуществляется двумя источниками 5,6. Нагрузкой являются дроссель 8 и резистор 7. Для отключения Т 1 и 2 инвертор снабжен коммутирукмцим колебательным контуром на дросселе 10 и конденсаторе 9, коммутирующими Т 11 и 12, ; С (Л 1C ел ю 05 О) 7V/7