Устройство управления автономным инвертором напряжения Советский патент 1989 года по МПК H02M7/515 

Целью изобретения является повьппе- JQ пределительных тиристоров 4, 5, 10,

11, 16, 17 подсоединены k выводу об мотки 32, являющейся источником ком мутирующего напряжения UK.

ние надежности путем снижения потерь энергии в цепи управляющих электродов главных и обратных трехфазных мостов от токов обратной утечки.

На фиг. 1 приведена принципиаль-ч ная схема автономного инвертора напряжения (АЙН)i на фиг. 2 - схема системы управления, реализующей логические функции управленияi на фиг. 3 и 4 - диаграммы токов 1-й напряжений и, а также импульсов управления, поясняющие процесс преобразования электроэнергии в режимах тяги и рекуперативного торможения, причем номера импульсов- управления соответствуют но- мерам тиристоров.

Автономный инвертор напряжения (фиг. 1) присоединяется своими выводами постоянного тока к шинам реверсивного источника 1 питания и состоит из трехфазных мостов главных, обратных и распределительных тиристоров 2-19 (главные тиристоры 2,3,8,9, 14,15, обратные тиристоры 6,7,12,13, 18,19, распределительные тиристоры 4,5,10,11,16,17) и диодов 20-23 связи. Вьшоды переменного тока трехфазных мостов подсоединяются к трехфазной нагрузке 24 (фазы нагрузки обозначены А, В, с).

Устройство принудительной коммутации (УПК) вьшолнено в виде двух последовательно соединенных коммутирующих тиристоров 25 и 26, к общей точке соединения которых подсоединена одним выводом коммутирующая LC-цепь 27 28, зарядных тиристоров 29 и 30, к общей точке которых подсоединена другим выводом.коммутирующая LC-цепь 27, 28, коммутирующего трансформатора 31, являющегося источником коммутирующего напряжения U f(t,I), с обмотками 32-35, подсоединенными к выводам зарядных тиристоров 29 и 30, разрядных диодов 36 и 37 и возвратных диодов 38 и 39.

Входные ВЬШОДЫ 40-43 устройства 44 управления АЙН подсоединены к обмоткам 34 и 35 коммутирующего транс

Q пределительных тиристоров 4, 5, 10,

5

0

05

5

0

45

50

5

11, 16, 17 подсоединены k выводу обмотки 32, являющейся источником коммутирующего напряжения UK.

Устройство 44 управления АЙН содержит регулятор 46 частоты, выход которого соединен с входом распределителя 47 импульсов, а на вход подается сигнал задания выходной частоты преобразователя U , нормируюпщй элемент, состоящий из диодов 48 и 49, подсоединенных к формирователям 50, 51 импульсов управления, и логического элемента НЕ 52, подсоединенного к выходам формирователей 50, 51, логические блоки 53-58, состоящие из логических цепочек И 59, 60 и усилительно-развязывающих узлов 61 и 62, Входы логических цепочек соединяются с выходами распределителя 47 импульсов и нормирующего элемента 48-52. Входы нормирующего элемента через клеммы 40-43 соединены с обмотками 34 и 35 коммутирующего трансформатора 31. Выходы логических устройств 53-58 соединены с электродами тиристоров 2, 3, 6-9, 12-15, 18, 19.

Рассмотрим,работу устройства управления АЙН на примере выключения главных тиристоров трехфазного моста.

Предположим, что согласно диаграмме управления (фиг. 3) в интервале времени to-t3 в режиме тяги включены тиристоры 3, 9, 14 (см. фиг. 1) и . - ток нагрузки протекает по цепи: 1, 14, 24 (фаза С), 24 (фаза В) 9,1, 1,14, 24 (фаза G) 24, (фаза А) 3,1, В момент времени tj меняется полярность напряжения в фазе А вследствие . чего выключается тиристор 3 включением тиристоров 26 и 5. При этом ток перезаряда конденсатора 28 замыкается по контуру: 28, 27, 26, 37, 32, 28 и напряжение первичной обмЬтю 32 коммутирующего трансформатора 31 при- кладьшается на время обратного восстановления к выключенному.тиристору 3. Ток во вторичной обмотке коммутирующего трансформатора протекает по цепи: 33, 36, 45, 39. При .этом во вторичных обмотках 34 и 35 коммутирующего трансформатора 31 наводятся ЭДС прямоугольной формы и их сигналы подаются на вход системы управления 44. Из диаграммы фиг. 3 видно, что на время, отводимое УПК для восстановления вентильных свойств тир ис- торов АЙН, формируются сигналы за-

шает ток нагрузки, в первичной обмотке коммутирующего трансформатора протекает избыточный ток перезаряда И во вторичных обмотках 34 и 35 наводятся ЭДС взаимоиндукции (см. фиг. 3,4), которые через диоды 48, 49 нормирующего элемента поступают на входы формирователей 50, 51. На выходах по

Изобретение относится к преобра- (зовательной технике и м.б. использо- вано в цепи .питания тягового электропривода. Целью изобретения является повышение надежности путем снижения потерь энергии в цепи управляющих электродов главных и обратных трехфазных тиристорных мостов от т о- ков обратной утечки. Устр-во-содержит регулятор 46 частоты, соединенный с распределителем 47 импульсов. К входам логических блоков 53-58 подключен нормирующий элемент, состоящий из диодов 48, 49, формирователей импульсов 50, 51 и логического элемента НЕ 52 Г Логические блоки 53-58 состоят иэ логических цепочек НЕ .59,60 и уси - лительно-развязываю цих узлов 61, 62. В устр-ве на интервалах коммутации снимаются импульсы управления с главных и обратных тиристоров. 4 ил, с СО

прета на все импульсы управления, по- Q следних формируются прямоугольные имдаваемые с выхода устройства управления АЙН на трехфазные главные и обратные тиристорные мосты. Вследствие этого очередные главный 2 и обратный 7 тиристоры включаются со сдвигом во времени , равным интервалу времени превышения тока перезаряда коммутирующего конденсатора над током нагрузки. Так как в момент времени tg напряжение на коммутирующем конденсаторе (при условии, если U45 выбирается больше, чем U) становится выше или равно входному напряжению АЙН (источник 1 питания), то напряжение на обратном тиристоре равно нулю, вследствие чего на очередной обратный и главный тиристоры импульсы упрайления подаются в момент равенства обратного напряжения .. нулю. Из диаграммы фиг. 3 видно, что с задержкой во времени, равной интервалу времени t, -tg , импульсы управления подаются на тиристоры 15 и 19, с задержкой t(Q -t4i - на тиристоры 8, 12 и т.д.

Система управления АЙН, реализующая апгоритм переключения тиристоров, работает следующим образом.

На вход регулятора 46 частоты подается сигнал задания выходной частоты преобразователя U. С выхода регулятора 46 согласно заданию U фор- (ируется последовательность прямоугольных положительных и отрицательных импульсов +ид , -Uft , +Ue , -Uft, +1)4 , -Ug , нормируемых и сдвинутых во времени (фиг. 3,4). Указанные импульсы поступают на вход распределителя 47 импульсов. По передним и задним фронтам указанных импульсов распределителем 47 импульсов формируются импульсы управления rjy , Г , Fjj , Г , Гр, Г,, Н, Н, Hft, Ну, Не, Hj, поступающие на входы логических блоков 53-58. Так как входы логических цепочек блоков 53-58 соединены с выходами нормирующего элемента, то на интервале времени, когда ток перезаряда коммутирующего конденсатора превыпульсы, равные по длительности положительной части ЭДС взаимоиндукции. , Эти импульсы поступают на вход логического элемента НЕ 52 нормирующего

15 элемента, поэтому с выхода элемента НЕ на входы блоков 53-58 подается логический сигнал, равный нулю, вследствие чего с выходов логических цепочек И на время, равное длительности

20 импульсов Ujo и Uj( , снимаются импульсы управления.

Работа устройства в режиме рекуперации поясняется диаграммой управления фиг. 4, из которой видно, что от25 носительно задающих сигналов (,

-Vf, +Ug, Ug, +Uc, -Uc меняется очередность включения главных и обратных тиристоров. При этом принудительно выключают обратные тиристоры и с вы30 держкой времени включают главные тиристоры. В качестве примера рассмотрим работу АЙН в интервале времени , в течение которого включены обратные тиристоры 7, 13, 18 и ток нагрузки замыкается по цепи: 1,7, 24 (фаза А); 24 (фаза С) 18,1, 1,13,24 (фаза В) 24 (фаза С), 18,1. В момент времени t меняется полярность напряжения в фазе А, для чего включени40 ем тиристоров 25 и 4 выключают тиристор 7 по цепи: 28,4,7,21,25,27,28 и со сдвигом во времени, равным длительности Ц -tj, включается очередной главный THpHctop 2. Согласно

45 фиг. 4, в момент времени tg меняется полярность напряжения в фазе С, и включением тиристоров 26, 17 выключают ти1)истор 18, а затем со сдвигом во времени включается очередной главный тиристор 15.

Таким образом, со сдвигом во времени, равным интервалу восстановле- ния вентильных свойств обратных тиристоров, включаются главные тиристоры. В обоих рассмотренных режимах на интервалах коммутации снимаются импульсы управления с главньк и обратных тиристоров автономного инвертора напряжения, что позволяет суще35

50

пульсы, равные по длительности положительной части ЭДС взаимоиндукции. , Эти импульсы поступают на вход логического элемента НЕ 52 нормирующего

5 элемента, поэтому с выхода элемента НЕ на входы блоков 53-58 подается логический сигнал, равный нулю, вследствие чего с выходов логических цепочек И на время, равное длительности

0 импульсов Ujo и Uj( , снимаются импульсы управления.

Работа устройства в режиме рекуперации поясняется диаграммой управления фиг. 4, из которой видно, что от5 носительно задающих сигналов (,

-Vf, +Ug, Ug, +Uc, -Uc меняется очередность включения главных и обратных тиристоров. При этом принудительно выключают обратные тиристоры и с вы0 держкой времени включают главные тиристоры. В качестве примера рассмотрим работу АЙН в интервале времени , в течение которого включены обратные тиристоры 7, 13, 18 и ток нагрузки замыкается по цепи: 1,7, 24 (фаза А); 24 (фаза С) 18,1, 1,13,24 (фаза В) 24 (фаза С), 18,1. В момент времени t меняется полярность напряжения в фазе А, для чего включени0 ем тиристоров 25 и 4 выключают тиристор 7 по цепи: 28,4,7,21,25,27,28 и со сдвигом во времени, равным длительности Ц -tj, включается очередной главный THpHctop 2. Согласно

5 фиг. 4, в момент времени tg меняется полярность напряжения в фазе С, и включением тиристоров 26, 17 выключают ти1)истор 18, а затем со сдвигом во времени включается очередной главный тиристор 15.

Таким образом, со сдвигом во времени, равным интервалу восстановле- ния вентильных свойств обратных тиристоров, включаются главные тиристоры. В обоих рассмотренных режимах на интервалах коммутации снимаются импульсы управления с главньк и обратных тиристоров автономного инвертора напряжения, что позволяет суще5

0

ственно упростить систему управления, так как длительность задержки изменяете от величины коммутируемого тока, вследствие чего нет необходимости в создании регулируемых задержек и в переключении их из режима тяги в режим рекуперативного торможения.

Следует отметить, что снятие импульсов управления в других фаз ах АЙН не приводит к прерыванию тока в нагрузке, так как она обладает большей индуктивностью.

Связи логических цепочек с распределителем 47 импульсов и нормирующим элементом 48-52 определяются следующими логическими выражениями:

14589526

вёртора, подсоединенного через диоды связи и выводы постоянного тока трехфазного моста распределительных тиристоров к соответствующим выводам трехфазных главных и обратных тирис- горных мостов, содержащее регулятор частоты, соединенньй с распределителем импульсов управления, форми- 10 рующим в каждом периоде выходной

частоты последовательность сдвинутых во времени импульсов управления Гд,

в у с

Г главными тирис II U.

торами и импульсов управления , Нц, 15 НЕ а обратнь1ми. тиристорами, усилительно-развязывающие узлы, подсоединенные своими выходами к вьто- дам управления соответствующих глав- .t ных и обратных трехфазных тиристорных мостов, отличающееся тем, что, с целью повьшения надежйосГ

Г.и. Г г,

г J

н

ГУ и, г ц

г

Нх

и.. «

н.

н.и, HI н.

торами и импульсов управления , Нц, 15 НЕ а обратнь1ми. тиристорами, усилительно-развязывающие узлы, подсоединенные своими выходами к вьто- дам управления соответствующих глав- .t ных и обратных трехфазных тиристорных мостов, отличающееся тем, что, с целью повьшения надежйосгде Г и

«t

i - фазный индекс.

ти путем снижения потерь энергии в цепи управляющих электродов главнда и обратных трахфазных тиристорных 25 мостов от токов обратной утечки, оно снабжено нормирующим элементом, подсоединенным входом к источнику коммутирующего напряжения С выходным Сигналы на выходах со- сигналом U. в коде единица и.ноль, ответствующих цепочек; зо фиксирующим длительность положительной полуволны коммутирующего напряжения UK и подключенным выходом к введенным логическим цепочкам по числу главных и обратных тиристоров трехфазных тиристорных мостов, подсоединенным между выходными выводами распределителя импульсов и входными выводами усилительно -развязывающих узлов, И реализующим следующие логические выражения

Формула изобретения

Устройство управления автономным инвертором напряжения, выполненным в виде трехфазных главных, обратных и распределительных, тиристорных мостов, объединенных соответственно по вьгао- дам переменного тока, а по выводам постоянного тока объединены мосты главных и обратных тиристоров, узла принудительной коммутации, состоящего иа коммутирующей ЬС-цепи, включен ной в диагональ моста из коммутирующих и зарядных тиристоров, подсоединенных к источнику зарядного налря- жения источника коммутирующего напряжения UK f(t,I), являющегося функцией от времени и тока, определяемой параметрами коммутирующей LC- :цепи и током нагрузки автономного ин40

45

50

где Г и . - сигналы на выходах соответствующих цепочек; i - фазный индекс.

в у с

Г главными тирис II U.

торами и импульсов управления , Нц, НЕ а обратнь1ми. тиристорами, усилительно-развязывающие узлы, подсоединенные своими выходами к вьто- дам управления соответствующих глав- .t ных и обратных трехфазных тиристорных мостов, отличающееся тем, что, с целью повьшения надежйос

50

где Г и . - сигналы на выходах соответствующих цепочек; i - фазный индекс.

16

L

11 1J

iii

|2i.

725 29

г

31

27

. 32 .

130 nil

y

16

J8

,720 Z2l

2J Ж

23

i

С

2i36

Mil

3d

Ч-Л.А

J

J5

J5

Zi

4/

. -

I

K29.30

tOI г Sf .5 678 9 Ю11 im It /5/5 7 181320 21

Фиг.З