Инверторная система Советский патент 1987 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в установках частотного уг равления группой элект|Ю11риволов неременного тока.

Цель нзобретения - улучшеняе снектра выходного тока и обеспечение селективности отключения элементов инверторной системы нри коротких замыканиях.

На фиг. 1 дана схема инвертора инверторной системы; на фиг. 2 - схема блока управления этим инвертором, на фиг. 3 - схема инверторной системы; на фиг. 4 - нример формирования последовательности управляющих импульсов тиристоров фазы А инвертора нри угле нагрузки О эл. град.; па фиг. 5 -- то же, при угле нагрузки 90 эл. град.; на фиг. 6 - то же, при угле па- грузки 180 эл. град.

Тиристоры 1-6 (фиг. Г) образуют мост 7 основных тиристоров, по неременному току подк/ноченный к мосту 8 диодов обратного тока и нагрузке 9.

Задатчик 10 частоты инвертора (фиг. 2) подключен к входу задающего генератора 1 1, выход которого нодключеп к десятичному счетчику 12. Задатчик 13 напряжения подключен к унравляюп1ему входу блока 14 импульсно-фазового управления, на опорный вход которого подается сигнал с импульсного задатчика частоты прерывателя f. На выходе выделяется парафазпый сигнал Up и Up. Нервый выход счетчика 12 подк. ночен к первому входу первого логи- ческо|-о элемента 2И 15, третий - к нервом у входу второго логического элемента 2И 16, четвертый - к первому входу третьего .логического элемента 2И 17, а inec- той -- к первому входу четвертого ло- гпческого элемепта 2И 18. К вторым входам элементов 2И 15 и 16 подключен прямой выход блока 14 - Up, а элементов 17 и 18 - инверсный выход блока 14 - Up, Выходы элементов 2И 15--18, а также второй выход счетчика 12 подключены к входам 5-ти входового логического эле.мента 5ИЛИ 19. Указанные элементы 2И и 5ИЛИ объединены в блок 20, причем дру| ие блоки 20 подключены к блоку 14 и счетчику 12 аналогично с той ли1пь разницей, что выходы счетчика сдвигаются последовательно на один номер по кольцу. Выходы элементов 5ИЛИ 19 подключены к первым входам логических элементов 2И 21, к первой половине вторых входов которых подключены прямые выходы датчиков 22 тока, а инверсные выходы (последних) нодключены к второй половине. На выходе элементов И 21 выделяется сигнал управления тиристорами 1 --6 инвертора.

На фиг. 3 показано подключение к линии 23 ностоянного тока инверторной подсистемы 24, осуи1сствляемое посредством выключателя 25. Выход последнего зашун- тирован конденсатор 26 и через реактор 27, запгунтированный диодом 28, подключен к

0

прерывателю 29, входные и выходные воды которого подключены к четырехпро- водной линии 30 импульсного тока. К последней подключены инверторы 31. Подключение их осуществляется посредством выключателей 32.

В одну из 1ПИН питания постоянного тока инвертора и моста 8 включены соответственно реактор 33, за1пунтированный диодо.м 34 и реактор 35, зашунтированный диодом 36. Пара выводов четырехцепевого выключателя 32, подключаемых к щинам постоянного тока моста 8, зашунтирована конденсатором 37. Выходы инверторов инверторных подсистем 24 подключены к Hai-рузкам 38. Принцип работы устройства поясняется диагра.мма.ми.

На фиг. 4 показаны кривая 39 заданного напряже {ия, импульсная последовательность 40 анодного тиристора 1 (фиг. 1), импульсная последовате.: ьность 41 катодного тиристора 4 (фиг. 1), кривая 42 тока фазы А при угле пагрузки О эл. град., сигнал 43 знака тока фазы А, последовательность 44 управления анодным тиристором 1 (фиг. 1), последовательность 45 управления катод- 5 ным тиристором 4 (фиг. 1) и кривая 46 выходного напряжения для фазы А.

На фиг. 5 приведены кривая 39 заданного напряжения, импульсная последовательность 40 анодного тиристора 1 (фиг. 1), импульсная последовательность 4 1 катодного 0 тиристора 4 (фиг. 1), кривая 47 тока фазы А при уг.ле нагрузки 90 эл. град., сигнал 48 знака тока фазы А, последовательность 49 управления анодным тиристором I (фиг. I), последовательность 50 управления,катодным тиристором 4 (фиг. 1) и кривая 51 выход- 5 ного напряжения для фазы А.

На фиг. 6 представлены кривая 39 заданного напряжения, импу/ИзСная последовательность 40 анодного тиристора 1 (фиг. 1), импульсная последовательность 42 катодного тиристора 4 (фиг, 1), кривая 52 тока фазы А при угле нагрузки 180 эл. град., сигна.: 53 знака тока фазы А, последовательность 54 управления анодным тиристором I (фиг, 1). носледовате;1ьность 55 упратпения катодпым гирпстором 4 (фи1 1) 5 и кривая 56 выходного напряжения для фазы А.

Инвертор)ая систе.ма работает следующим образом.

Напряжение постоянного тока от источника питания через линию 23 постоян- 0 ного тока, выключатель 25 и реактор 27 поступает па вход прерывателя 29. Здесь постоянное напряжение превращает в и.мпульс- ное путе.м прерывания токов в положительном и отрицательном проводах, причем частота и скважность выходных импульсов 5 прерывателя неизменны.

Далее импульспое напряжение через линию 30, выключатель 32 и реактор 33 поступает на вход моста 7 основных тиристоров, где импульсное напряжение превращается в трехфазное широтно-модулирован- ное, причем частота его регулируется набором нужного количества импульсов прерывателя 29 (высокой частоты), а величина - задержкой включения тиристоров 1-6 относительно фронта импульсов высокой час-, тоты. Реактивная энергия нагрузки 38 возвращается в источник через мост 8 диодов обратного тока, обратный диод 36, выключатель 32, линию 30, обратный диод 28, выключатель 25 и линию 23. При коротком замыкании в прерывателе 29, линии 30 или инверторе за счет наличия реактора 27 напряжение на линии 23 сохраняет свою рабочую величину, поэтому в момент замыкания последнее не приводит к нарушению работы неповрежденных инверторных подсистем 24, а значит и инверторов, питающихся от них. Кроме тог о, после отключения поврежденного прерывателя на линии 23 возникает импульс перенапряжения за счет собственной индуктивности проводов этой линии. Например, если замыкание случилось в прерывателе 29, то эта , индуктивность запасает значительную часть энергии, которая после отк,мочения выключателя 25 проявляется в 1И1де импульса перенапряжения, который поступает на. входы неповрежденных инверторпых подсистем 24. Это перенапряжение срезается индуктивно-емкостным фильтром из конденсатора 26 и реактора 27, что также не приводит к ложному от- к.мючению неповрежденных прерывателей. При коротком замыкании за реактором 35 оно не 1)И1шдит к снижению напряжепия па линии 30, так как наиряжеппе короткого замыкания в осиовпо.м падает на реакторе 35. При отключении же короткого замыкания выключато.чем 32 на линии 30 возникает импульс перенапряжения за счет нама|-ничен- ной во время короткого замыкания ее собственной индуктивности. Это перенапряжение срезается индуктивно-емкостным фп,1ьт- ром из реактора 35 и конденсатора 37 неповрежденных liHBepTopOB, что также не при- во.тит к их .ложному отключению. При коротком замыкании за реактором 33 (это замыкание наиболее вероятно, так как в мосту 7 имеются для этого три коротко- замыкаюище цепи из пар тиристоров 1 и 4. 3 и 6, 5 и 2, ток короткого з-амыка- FuiH не достигает предельного значения тока прерьи ателя 29 и в момент очередпой коммутации, так К Ак индуктивность реактора 33 и запас по коммутационной способности нре- рывате,1я 29 (обычно 20-30%) выбирается исходя из этих условий. Далее срабатывает защита и блокирует управляющ.ие импульсы тиристоров основного моста 7. Таким образом, короткое замыкание в мосту 7 (наиболее вероятпое) на выводах инвертора 3 и нагрузке 38 отключается самим прерывателем 29 с временем /„к, меньшим и;1и равным периоду высокой частоты 7 н (при

ц 2 кГц, МКС), что обеспечивает не только селективность, но и существенно повышает термостойкость тиристоров прерывате,1я 29 и инверторов 31. В соответетвии с изложенным индуктивность реактора 33 должна быть на порядок ниже эквивалентной индуктивности Ьэкв 38. При соединении асинхронного двигателя в звезду:

Lj,0,lL3K.0,15LK

где LK - индуктивность короткого замыкания фазы электродвигателя переменного тока. Исходя из падения напряжения в режиме короткого замыкания за реактором 33 индук- тив1юсть реактора 27 должна быть

20

/.,,0,,015/.к, а индуктивность реактора 35

Ьз5 10Ls7 10-0,1Ьзз Ьзэ 0,15Ь

Такие параметры дросселей и реакторов обеспечивают термостойкость и селективность

5 npi; коротких замыканиях в инверторной системе.

Из принципа работы инверторной системы следует, что запирание тиристоров 1-6 инверторов 31 происходит через равные нро- межутки времени, равные периоду высокой

0 частоты. На фиг. 4 эти запирающие импульсы совпадают со срезами импульсов диаграмм 40 и 41 п изображены в виде вер- тр.кальных .чини й. В блоке 14 фронт синхроимпульса совпадает д. 1я выхода Uf со срезом заданного импульса напряжения, а

5 для выхода Up - с фронтом его, т. е. здесь вырабатывается два импульса, щирина первого /и пропорциональная заданному па- пряжению, а второго tiz - разности 7н - /и, где 7 „ - период высокой частоты.

ФормII,т изобретения

1. Инверторная система, состоящая из т ил;нерторных подсистем, каждая из которых содержит /( трехфазных инверторов в

с, виде основного моста и моста диодов об- paTiioro тока, последовательно соединенные между собой четырехцепевой выключатель neneii постоянного тока указанных двух мостов niiBepTOpa и двухцепевой прерыватель цепи питания основных мостов п инверторов,

0 двухцепевой выключатель, связывающий силовой вход прерывателя с выводами для подключения к линии постоянного тока, нри- чем пара входных выводов четырехцепевого выключателя, связанная с цепью постоянного тока моста дио.тов обратного тока, под5 ключена к входным выводам прерывателя, в одной из 1пип питания основного моста каждого из ( инверторов включен зашунтиро- диодом дроссель, а блок управ,1ения

каждым инвертором включает в себя задат- чик частоты прерывателя, задатчик частоты инвертора, управляемый модулятор ширины импульсов и шестиканальный распределитель импульсов, выходы которого через шестиканальный логический узел, выполняющий функции дешифратора, связаны с управляющими входами соответствующих тиристоров инвертора, отличающаяся тем, что, с целью улучшения спектра выходного тока, каждый инвертор снабжен датчиками тока с парафазными выходами и щестью выходными двухходовыми логическими элементами 2И, причем выход каждого канала логического узла подключен к первому входу одного из шести упомянутых элементов 2И, второй вход одной половины которых подключен к прямому выходу упомянутых дат- :чиков тока, а второй вход другой половины - к инверсному выходу этих датчиков.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутый шестиканальный распределитель выполнен в виде последовательно соединенных задаюшего генератора и десятичного счетчика с коэффициентом деления 6, упомянутый модулятор ширины импульсов - в виде последовательно соединенных задатчика напряжения и блока импульс- но-фазового управления с парафазным выходом, тактовый вход которого соединен с

выходом задатчика частоты прерывателя, а каждый канал упомянутого логического узла выполнен состоящим из четырех двухходовых логических элементов 2И и пятивходово- го логического элемента ЗИЛ И, причем первые входы этих логических элементов 2И

подключены к 1-(-Л, 3+К, 4+К и 6+К-му выходам указанного счетчика, где /С - номер блока логического узла, а входы элементов 5ИЛИ - к выходам элементов 2И и 2+К- му выходу счетчика.

3. Система по п. 1, отличающаяся те.м, что, с целью обеспечения селективности отключения узлов инверторной системы при коротких замыканиях, выход упомянутого двухцепевого выключателя и пара выходных выводов четырехцепевого выключателя подключены через введенные CL-фильтры соответственно к входным выводам прерывателя и к выводам постоянного тока моста обратного тока каждого инвертора, а дроссели CL-фильтров зашунтированы введенными диодами.

Изобретение относится к преобразовательной технике и .м. б. использовано в установках частотного управления группой электроприводов переменного тока. Целью является улучшение спектра выходного тока и обеспечение селективности отключения элементов инверторной системы при к. з. Устройство содержит последовательно соединенные задатчик 10 частоты инвертора, задающий генератор 11, десятичный счетчик 12. Выходы счетчика 12 подключены к первым входам логических элементов (ЛЭ) 2И 15-18. К вторым входам ЛЭ 15-18 подключены соответствующие выходы блока 14 импульсно-фазового управления. Выходы ЛЭ 15-18 и второй выход счетчика 12 подключены к входам ЛЭ 5ИЛИ 19, ЛЭ 15-18 и 19 объединены в блок 20. Выходы ЛЭ 19 подключены к первым входам ЛЭ 2И 21, а к вторым их входам подключены прямые и инверсные выходы датчиков 22 тока. На выходе ЛЭ 21 выделяется сигнал управления тиристорами инвертора, запирание которых происходит через одинаковые промежутки времени, равные периоду высокой частоты. 2 з. п. ф-лы, 6 ил. с $ (Л к i оо о со Гч о

9u8.f

38

3S

г

29

so

30

1

or о

38

О 60° iiO° /80° Ш° 300 360° Фиг.5

за

ifi.

2Z:

ж

ж

ж

0° so° по 80° 300° збо

Фиг.5

Редактор Ы. Бобкова Заказ 1446/51

атай

Составитс. 1ь Г. Мынык

Техред И. ВересКорректор Л, 11ата1

аказ 1440/а1Тираж 661Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

т

тк,ч

ж

м

Ж

м

атай

та1