Автономный инвертор тока Советский патент 1989 года по МПК H02M7/48 

-t ,-it, -tf

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть примен€ НО в регулируемом элект- роприводе переменного тока

Целью изобретения является повьше- ние КПД автономного инвертора тока за счет уменьшения количества коммутаций силовых ключей коммутатора.

На фиг.1 приведена функциональ- ная схема устройства; на фиг.2 - пример реализации трехфазного коммута- тор а с тремя входами управления, дополнительно снабженного тремя входами блокировки; на фиг.З - пример peaлизации запоминающего блока; на фиг.4 - эпюры напряжений на элементах автономного инвертора; на фиг,5 - диаграммы потенциалов коммутатора на комплексной плоскости.

Автономн1 1й инвертор тока (АИТ) (фиг,1) содержит три пороговых элемента с гистерезисной характеристи-i кой, входы задания которых предназначены для подключения к выходам за- да}ощего блока 2, трехфазный мостовой коммутатор 3 с тремя входами управления, дополнительно снабженный трем входами блокировки, выходные шины которого предназначены для подключения к нагрузке 5. С выходными шинами 3 связаны три датчика 4 тока. В состав АИТ входят также три пороговьпс элемента 6, входы задания которых объединены с входами задания соответст- вующих пороговых элементов 1, а входы обратной связи подключены к выходам соответствующих датчиков 4 тока, и распределитель 7 импульсов управления с тремя входами и тремя выходами. .

Устройство работает следующим образом.

На выходах задающего блока 2 формируется трехфазная симметричная сис тема синусоидальных сигналов 1д,

задания выходных токов АИТ.

, .

С датчика тока 4 сигналы - 1д, - ij., пропорциональные токам в выход- ных шинах коммутатора 3. На каждого гистерезисного элемента 1 имеется логический сигнал с уровнями 1 и О. В состояние 1 элемент.

I устанавливается при

. .. ii -...

где Ui - размах пульсаций выходного тока АИТ. :2го переход в состояние

0

5 0 5 Q

5

о происходит при i i .

Выходной сигнал элемента 6 также логический, он принимает значение 1 при i 7 i « Unop и значение О при

fcUi .

i пор- причем и„ор ---.

Выходные сигналы элемента}6 поступают на входы распределителя 7. Алгоритм его работы следующий: при нулевых сигналах на входах распределителя 7 на всех его выходах может быть состояние О, либо на двух выходах состояние О, а на одном 1 (см. фиг.З). При появлении 1 на одном из входов на соответствующем выходе также устанавливается 1, а остальные выходы переводятся в состояние О. При появлении 1 на двух входах одновременно на двух соответствующих выходах устанавливается 1, а на одном - О. Выходные сигналы распределителя 7 поступают на соответствующие входы блокировки коммутатора 3. На его входы управления поступают выходные сигналы соответствующих пороговых элементов 1. Силовые ключи 9 каждой фазы работают в противофазе, т.е. если включен верхний (по схеме фиг.1 и 2) силовой ключ 9, подключенный к положительной щине питания, то нижний, подключенный к отрицательной шине питания, выключен. При наличии 1 на входе блокировки коммутатора 3 нижний ключ 9 соответствующей фазы включен, а верхний выключен независимо от сигнала на входе управления этой фазы (см.фиг.2). При нулевом сигнале на входе блокировки состояние силовых ключей 9 данной фазы определяется сигналом на соответствующем входе управления, а именно: единице соответствует включенное состояние нижнего и выключенное состояние верхнего ключа 9, нулю соответствует включенное состояние верхнего и выключенное состояние нижнего ключа 9. По цепи, образованной ключом 9, выходными щинами коммутатора 3 и обмотками нагрузки 5, протекают выходные токи АИТ. Току, вытекающему

из коммутатора 3, соответствует отрицательный сигнал (-1) соответствующего датчика 4 тока, втекающему в коммутатор 3, соответствует положительный сигнал (-1) соответствующего датчика 4 тока.

в

исходном состоянии при нулевых . . fсигналах i.

-в

задания токов

(амплитуды равны нулю) до подачи напряжения Е на шины +Е и -Е питания на входы обратной связи всех элементов 1 поступают нулевые сигналы - 1

А

- 1,

- 1,

Выходы эле 6 -с

ментов 1 в исходном состоянии установлены в состояния а ёы- ю ходы распределителя 7 - в состояния (схема установки исходньпс состояний не показана), т.е. состояния ключей 9 всех фаз определяются вькодными сигналами 1, при 15 этом верхние силовые ключи 9 выключены, а нижние включены. При подаче питающего напряжения Е на шины +Е и -Е ток в нагрузке не появляется, так как она замкнута через включен- 20 ные ключи 9 на шину -Е.

При скачкообразном изменении амп.

литуды сигналов задания токов 1д,

ig, ip на величину, большую чем и„ор в момент to, как показано на фиг.4, выходные сигналы noporosbix элементов 1 и 6 определяются возникшими на их входах рассогласованиями. В,ситуации, показанной на фиг.4, выходы элементов 1 фаз А .и С установятся в О, а выход элемента 1 фазы В останется в состоянии 1. Выходы пороговых элементов 6 фаз А и С останутся в состоянии О, а выход порогового элемента 6 фазы В перейдет в состояние 1. На выходе распредели-. теля 7 также установится 1. В этом случае верхний ключ 9 фазы В выключен, а нижний включен. Состояние ключей 9 фаз А и С определяется выходными сигналами пороговых элементов 1 фаз А и С, т.е. в этих/фазах верхние ключи 9 включены, а нижние вык- . лючены. Под действием напряжения питания Е в выходных шинах коммутатора

3 нарастают токи i;, i, ic По достижении током фазы А в момент t веверхний ключ 9 этой

30

.35

40

45

личины

. 1д

+ AI

2

50

25

фазы выключается, а нижний включается, т.е. в фазе А реализуется замкнутая система регулирования тока с релейным регулятором. При этом ток фазы А будет пульсировать в трубке

.

А - 2

в момент времени tj по достижении током фазы С величины

фаза С также втянется в режим и ток фазы С будет

пульсировать в трубке

i + AL.

J-C п

Коммутации ключей 9 в фязе В не происходят ; так как на входе блокировки фазы В коммутатора 3 постоянно присутствует 1. Ток фазы В равен сумме токов двух других фаз и находится

в трубке ig ± U i. Диаграммы средних потенциалов на выходных шинах коммутатора 3 относительно отрицательной шины питания -Е представлены на фиг.5а. Постоянные потенциалы пшн питания на комплексной плоскости изображены точками +Е и -Е, совпадающими с действительной осью. Так как нижний ключ 9 фазы В постоянно

включен, то точка q)

ср.6изображаю

щая средний потенциал выходной шины В коммутатора 3, совпадает с точкой -Е. Так как средние выходные токи АИТ образуют трехфазную симметричную систему, то при симметричной нагрузке и средние линейные напряжения А6 бс СА выходе коммутато- ра 3 образуют равносторонний треугольник, который вращается в направлении, указанном стрелкой. Кбгда треугольник напряжений придет в положение 1, показанное на фиг.56, нижний ключ 9 фазы С окажется постоянно включенным и дальнейшее умень- шение потенциала Cfcp.c станет невозможным. Для поддержания заданной системы токов при постоянно включенном нижнем ключе 9 фазы В треугольник напряжений должен повернуться в положение, показанное на фиг.56 пунктиром. Такой потенцилср j. не может быть создан, поэтому ток фазы

С начнет выходить из трубки

. ill 1 +--0

как показано на фиг.4. В момент времени t, станет i,, i.

+ и„

по5

-, - -(ч -р - пор

этому на выходе порогового элемента 6 фазы С появится единица. Продолжительность этого состояния определяется задержками на переключение ключей 9. На выходе фазы С распределителя 7 также появится 1, а выход фазы В распределителя 7 перейдет в состояние О. Т.е. постоянно включится нижний ключ 9 фазы С, а состояние ключа 9 фазы В станет определять-.

ся выходным сигналом порогового элемента 1 фазы В и фаза В будет поддерживать свой ток в трубке

i -о- в релейном режиме, а тек о i

фазы С будет определяться суммой токов фаз А и В. На комплексной плоскости треугольник, показанный пунктиром, перейдет в положение 2, эгк- Бивалентное в электрическом отноше;- нии, так как нагрузка не имеет нулевого провода. Описанное чередование некоммутирующей фазы происходит каждые 120 эл.град.

Таким образом, в каждый момент времени отсутствзлот коммутации из шести силовых ключей 9 коммутатора 3, что приводит к уменьшению коммутационных потерь на 1/3 и ведет к повышению КПД автономного инвертора тока.

Формула

и

зобретения

Автономный инвертор тока, содержащий трехфазный тиристорный коммутатор, три пороговых элемента с гис- терезисной характеристикой, первые входы -которых подключегш к 1соответ- ствующим выходам задающего блока.

62656

три датчика тока, подключенные к выходным гаинам трехфазного мостового коммутатора, выходы которых подключены к вторым входам пороговых элементов с гистерезисной характеристикой, распределитель импульсов.управления, входы которого подключены к соответствующим выходам пороговых элементов

1Q с гистерезисной характеристикой, а выходы подключены к соответствующим входам трехфазного мостового коммутатора, отличающийся тем, что, с целью повыщения КПД путем

5 уменьшения количества коммутаций силовых ключей коммутатора, в него введены три пороговых элемента, входы которых подключены к одноименным входам соответствующих пороговых эле20 ментов с гистерезисной характеристикой, блок формирования сигналов зап-t рета управляющих импульсов, а распределитель импульсов управления снабжен тремя входами запрета, причем вы25 ходы пороговых элементов подключены к соответствующим входам формирователя сигналов запрета, а выходы формирователя сигналов запрета подключены к соответствующим входам зап30 рета распределителя импульсов управления .

. J

Изобретение относится к автономным инверторам тока и может быть применено в регулируемом электроприводе переменного тока. -Целью яв ляется повьппение КПД. Устройство содержит три пороговых элемента 1 с гистерезисной характеристикой, под-г ключенных к управляющим входам коммутатора 3, три пороговых элемента 6, подключенных через распределитель 7 импульсов управления.-к входам блокиг ровки коммутатора 3. Распределитель 7 импульсов управления .--выполнен на базе RS-триггеров. На входы обратной связи пороговых элементов 1 и пороговых элементов 6 поступают сигналы с с датчикпв 4 тока, расположенных на выходных тинах коммутатора 3. При работе устройства в одной из фаз ком мутации отсутствуют, а две другие фазы, работая в релейном режиме, формируют заданные токи нагрузки 5. За счет этого уменьшается количество коммутаций силовых ключей.9. 5 нл. С/)

Л(

(Put. 4r

трв)

а

Фи(. 5

Составитель И.Амельченко Редактор О.Спесивых Техред А. Кравчук Корректор Л.Зайцева

Заказ 733/54

Тираж 645

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

АВ

Г/

СРВ

Подписное