Автономный инвертор напряжения Советский патент 1989 года по МПК H02M7/515 

Описание патента на изобретение SU1495958A1

тельного на апериодический с большой

10 ил.

Похожие патенты SU1495958A1

название год авторы номер документа
Автономный инвертор напряжения 1979
  • Булатов Олег Георгиевич
  • Одынь Ольга Борисовна
  • Одынь Сергей Валерьевич
SU788310A1
Автономный инвертор напряжения 1979
  • Булатов Олег Георгиевич
  • Одынь Ольга Борисовна
  • Одынь Сергей Валерьевич
  • Шилов Владимир Владимирович
SU817940A1
Автономный инвертор напряжения 1978
  • Булатов Олег Георгиевич
  • Одынь Сергей Валерьевич
SU877748A2
Автономный инвертор напряжения 1979
  • Булатов Олег Георгиевич
  • Одынь Сергей Валерьевич
  • Одынь Ольга Борисовна
SU838970A1
Автономный инвертор напряжения 1983
  • Булатов Олег Георгиевич
  • Гуния Рамаз Григорьевич
  • Одынь Ольга Борисовна
  • Одынь Сергей Валерьевич
SU1125719A1
Автономный инвертор напряжения 1980
  • Булатов Олег Георгиевич
  • Одынь Сергей Валерьевич
SU936305A1
Способ для управления вспомогательными тиристорами низковольтного автономного инвертора напряжения 1980
  • Булатов Олег Георгиевич
  • Одынь Ольга Борисовна
  • Одынь Сергей Валерьевич
SU921037A1
Автономный инвертор напряжения 1980
  • Булатов Олег Георгиевич
  • Одынь Ольга Борисовна
  • Одынь Сергей Валерьевич
  • Таль Эккард
SU904153A1
Автономный инвертор напряжения 1980
  • Булатов Олег Георгиевич
  • Одынь Сергей Валерьевич
  • Шилов Владимир Владимирович
SU896725A1
Автономный инвертор напряжения 1980
  • Булатов Олег Георгиевич
  • Одынь Ольга Борисовна
  • Одынь Сергей Валерьевич
SU892625A1

Иллюстрации к изобретению SU 1 495 958 A1

Реферат патента 1989 года Автономный инвертор напряжения

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания однофазной и трехфазной нагрузок. Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей инвертора путем уменьшения массогабаритных показателей коммутирующих конденсатора и дросселя при одновременном повышении динамической коммутационной устойчивости и стабилизации продолжительности коммутационного процесса. Устройство содержит трехфазный мост основных тиристоров 1 - 6 с узлом пофазной коммутации, к коммутирующему конденсатору 20 подключена цепочка из встречно-параллельно соединенных полностью управляемых тиристоров 23 и 24. Они предназначены для шунтирования конденсатора 20 на определенном этапе коммутационного процесса. Это приводит к изменению характера коммутационного процесса на данном этапе с колебательного на апериодический с большой постоянной времени. 2 з.п. ф-лы, 10 ил.

Формула изобретения SU 1 495 958 A1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в схемах тиристорных инверторов нап- ряжения с однофазной и трехфазной нагрузкой.

Цель изобретения - улучшение мас- согабаритных показателей инвертора путем уменьшения массогабаритных показа- телей коммутирующего конденсатора и дросселя. при одновременном повышении динамической коммутационной устойчивости и стабилизации продолжительности коммутационного процесса,

t

На фиг.1-3 представлены схемы автономных инверторов напряжения; на фиг.4 - временные диаграммы тока i, в коммутирующем дросселе; на фиг.5 - фазовые траектории перезаряда коммутирующего конденсатора, поясняющие работу инвертора; на фиг.6 и 7 - количественные характеристики, отражающие электромагнитные процессы на ин- тервале коммутации; на фиг.8 - аналогичные характеристики инвертора; на фиг.9 - временные диаграммы; на фиг ...10 - соответствующие им фазовые траектории, поясняющие работу ин- вертора.

Автономный инвертор напряжения (фиг.2-4) содержит подключенный к входным выводам трехфазный мост ос- новных тиристоров 1-6, шунтированных диодами 7-12, трехфазный мост распределительных тиристоров 13-18, выводы переменного тока квторого соединены с соответствующими выходньми фазными выводами моста основных тиристоров, а выводы постоянного тока объединены и подключены к коммутирующему дросселю 19 последовательной коммутирующей LC-цепи, конденсатор 20 которой связан с общей точкой дву последовательно соединенных коммутирующих тиристоров 21 и 22, подключенных к входным выводам инвертора, и зашунтирован цепочкой из двух встреч но-параллел ьно соединенных полность управляемых .тиристоров 23 . Тиристорами инвертора управляет блок 25 управления, который состоит из

ю

13 20

25 30

40 д5

0

55

основного узла 26 управления, задающего алгоритм переключения основных тиристоров, узла 27 управления основными тиристорами инвертора, узла 28 управления коммутирующими и рас- пределительньЕми тиристорами, узла 29 задержки, узла 30 управления полностью управляемыми тиристорами 30, а также дополнительного узла 31 задержки.

Блок управления (фиг.З) содержит вспомогательный узел 32 задержки, а в состав силовой схемы инвертора (фиг.2) входят датчик тока - коммутирующего дросселя 33 и нагрузки 34-36.

Рассмотрим работу инвертора (фиг.2) на интервале коммутации. Работу устройства иллюстрируют временные диаграммы тока i в коммутирующем дросселе (фиг.4), причем кривая 38 в данном устройстве и в известном и соответствующие им фазовые траектории перезаряда коммутирукяцего конденсатора (фиг.З), построенные при заданном значении тока нагрузки (кривые 39) и в режиме холостого хода (к. рквые 40) .

На фазовой траектории обозначены точки 41-46.

Пусть в начальный момент времени tg открыты тиристоры 1, 3 и 5, а коммутирующий конденсатор заряжен при положительном потенциале на правой обкладке.

В момент t (точка I на фазовой траектории) начинается процесс коммутации тиристора 1. запирания последнего с узла 38 управления по- дают от,пирающие импульсы управления одновременно на коммутирующий 21 и распределительный 13 тиристоры. Конденсатор 20 начинает перезаряжаться по контуру 20-19-13-1-21-20, а через тиристор 1 протекает прямой ток, равный разности тока нагрузки 1ц фазы А и тока 1ц в коммутирующем дросселе 19.

После момента t ток i становится больше тока 1 и ток, равный их разности, переходит в диод 7, а тиристор 1 оказывается под обратным

51495958

апряжением прямо смещенного диода

му и не оч ги ан пр ра ля сл

7 и восстанавливает непроводящие свойства.

В момент t (точка 4, фиг.З) ток i в коммутирующем дросселе 19 достигает своего максимального значения а. напряжение на конденсаторе 20 близко к нулю. В ЭТОТ момент, т.е. с интервалом запаздывания f,определяемым дополнительным узлом 31 задержки ( з ° отношению

Например, при выключении основно тиристора 5 в коммутации участвуют

к начальному моменту коммутации), который равен четверти периода свобод- 5 тиристоры 22, 17 и 24. ных колебаний коммутирующей LC-цепи, Из приведенных (фиг.4) временных с узла управления полностью управляемыми тиристорами 30 подают отпирающий импульс управления на полностью управляемый тиристор 23, включение которого вызывает шунтирование кон20

зависимостей тока в коммутирующем дросселе IL в предлагаемом и известном инверторах следует, что для обес печения одного и того же времени, предоставляемого для выключения основного тиристора , значение частоты свободных колебаний f коммутирующей LC-цепи /2 -/LC в предлагаемом инверторе даже при не очень высокой добротности контуров () может быть значительно вьщ1е | (в несколько раз), чем в известных, а следовательно, значения емкости и 3Q индуктивности могут быть значительно меньше.

денсатора 20. В образовавшемся контуре 19-ТЗ-7-21-23-19 продолжает протекать ток i благодаря накопленной к моменту t3 энергии в дросселе

19. Из-за наличия резистивных потерь в указанном контуре этот ток экспоненциально убывает во времени со скоростью, зависящей от значения коэффициента затухания указанной цепи.

В момент t4 (точка 44, фиг.5) ток i спадает до значения тока 1, что фиксируется датчиком 33 тока. В этот 1омент времени, т.е. когда i(t4)I срабатьшает компаратор тока, вьтол- няющий роль узла 29 задержки, и блок 25 управления одновременно вырабатывает запирающий импульс управления на полностью управляемый тиристор 23 посредством узла 30 и отпирающий импульс управления, выработанный в узле 27 на противофазный основной тиристор 4, т.е. на тот основной тиристор, который образует с выключаемым основным тиристором 1 вентильное плечо фазы инвертора. В результате запирания тиристора 23 при одновременном отпирании тиристора 4 образуется контур 20-19-13-4;-Ej 21-20,

в котором происходит заряд КОММУТИРУ-

ющего конденсатора по колебательному закону с восполнением потерь энергии от источника питания Еу.

В момент t. (точка 45, фиг.5) ток в указанном контуре спадает повторно

до значения 1„, тиристор 4 запирается, а ток ,равный разности (), переходит в отпирающийся в момент t диод 10.

0

В момент t (точка 46, фиг.5) ком- мутационньй процесс заканчивается и после восстановления тиристором 21 непроводящих свойств схема готова к очередной коммутации. Коммутация других основных тиристоров происходит аналогично, с той разницей, что в процессе ее участвуют коммутирующий, распределительный и полностью управляемый тиристоры, соответствующие следующему выключаемому тиристору.

Например, при выключении основного тиристора 5 в коммутации участвуют

5 тиристоры 22, 17 и 24. Из приведенных (фиг.4) временных

тиристоры 22, 17 и 24. Из приведенных (фиг.4) временных

зависимостей тока в коммутирующем дросселе IL в предлагаемом и известном инверторах следует, что для обес- печения одного и того же времени, предоставляемого для выключения основного тиристора , значение частоты свободных колебаний f коммутирующей LC-цепи /2 -/LC в предлагаемом инверторе даже при не очень высокой добротности контуров () может быть значительно вьщ1е | (в несколько раз), чем в известных, а следовательно, значения емкости и индуктивности могут быть значительно меньше.

Количественные характеристики, традиционно используемые при оценке эффективности узлов коммутации для предлагаемого инвертора, представлены на фиг.6 непрерывными линиями, а для известного штрихпунктирными. Эти характеристики получены численными методами с использованием ЦВМ известной методике с введением приведенных единиц:

Q

ic icP/l.(J.Uc Uc/Ec4;

5

ic , Uc и Uc ,

offp -toJ-p U)

I,I Hp/Ed, где и tosp

I и 1ц- соответственно приведенные и реальные значения времени, представляемого схемой на выключение основных тиристоров, тока и напряжения на коммутирующем конденсаторе, тока нагрузки; Е . - напряжение источника питания

Cl

инвертора, и 1/уЬС;

L

р J-р - соответственно круговая частота и волновое сопротивление коммутирующей LC-цепи.

Представленные (фиг.6) характеристики показывают зависимости от тока I ( времени, представляемого схе fioft на выключение основных тиристо- ров соответственно для предлагаемо- f o инвертора и известного t и обр п приведенные коммутационные

терн энергии Р, РК.П , а также максимального напряжения на ком- утирующем конденсаторе. I При расчете выделились три харак- ерные этапа коммутационного процес- |са ,соответствующие отрезкам траектории 41-43, 43-44 и 44-46 (фиг.5). еидеальность контуров отражена со- ртветствующими коэффициентами зату- Ьсания о(; Г;/2р , где г, - эквива- пентное сопротивление потерь конту- Ьа на i-коммутационном этапе. Чис- повые значения коэффициентов о |(фиг.6) связаны с добротностями со- |ответствующих контуров соотношением o.1/2Q(. Практически коэффициент |затухания этих контуров лежит в пре- |делах 0,05, 0,1 .

I Приведенные потери Р минимальны |при некотором токе нагрузки I (для

JKOToporo КПД инвертора будет макси- |мальным) и соответствующем ему вре- мени .

Подставляя значения тока IH и времени соотношения, связывающие реальные и приведенные единицы:

-о5р offp

/VLC; i.,i.

можем

н -н - С

определить оптимальные (с точки зрения получения максимального КПД) значения емкости и индуктивности коммутирующей LC-цепи:

,ConT(iH-tc%)(t,p-iH/E); (1)

LonT(lH/4%)(to p-bic//lH) (2)

где IH и tjjjp - реальные значения

коммутируемого тока и времени, необходимого для надежного выключения использу- емых в инверторе основных тиристоров. Подставляя в эти формулы найденные из графиков (фиг.6) значения тока ,55 А и времени t 12,7, получают

С,„ 0,14(tofp-lH/V. (la)

L,,, 0,643(t,fp Eyi,). (2a)

Для известного.инвертора оптимальные значения емкости и индуктивности коммутирующей LC-цепи определяются по формулам (1) и (2) с подстановкой числовых значений тока 1,,,6 А и времени ,4, найденных из графиков (фиг.6):

Сопт.п 07 . (16) Ьопт..25 Е ,. (26)

Сопоставляя результаты, представленные в формулах (1а) и (16), (2а) и (2б) при одинаковых значениях напряжения t ,, тока IK и времени tj получают

,0; 5,8.

Как видно из приведенного сопос- |Тавления, в инверторе (фиг.2) достигается существенное снижение (в несколько раз) значений емкости конденсаторов и индуктивности дросселя, а следовательно, их массы и габаритов. Кроме того, сравнение представленных (фиг.6) графиков зависимостей

Рц(1„)и (1н полученных на ЦВМ, которые характеризуют коммутационные потери энергии при использовании соответственно известного и предлагаемого инверторов показывает, что предл-агаемое техническое решение позволяет уменьшить коммутационные потери, в диапазоне токов О I I ц, особенно в режимах малых токов нагрузки.

Инвертор (фиг.2) требует наличия обратной связи по току (датчики 33 и 34),, чтобы выявлять момент времени t, когда Это приводит к ус- ложнению системы 25 управления. Кроме того, при уменьшении тока нагруз- I -.

ки от максимального значения до нуля

наблюдается чрезмерное увеличение времени , предоставляемого на выключение основного тиристора что затягивает общее время коммутахщон- ного процесса t и снижает верхний предел рабочих частот инвертора. Это свойство иллюстрируют временная диаграмма тока 1ц в коммутирующем дросселе (кривая 37, фиг,4) и .соответствующая ей фазовая траектория

40 (фиг.5), построенные для режима холостого хода, а также зависимость tpj-p f(1„) на фиг.6 в режиме . Интервал между начальным моментом коммутации и моментом выключения (фиг.1) полностью управляемого тиристора fpj tj,-t , (фиг.4) задается фиксированным (с помощью узла 29 задержки), причем его значение равно сумме интервалов запаздывания

Зс. 2 LC

и спада р

J тока в коммутирующем дросселе от его максимального значения до мак симального значения коммутируемого тока нагрузки 1,,,, которое задается при проектировании преобразователей. Основной противофазный тиристор при этом отпирают с задержкой, определя- емой узлом 29 задержки, одновременно с запиранием полностью управляемого тиристора. При расчете оптимальных значений емкости и индуктивности коммутирующей LC-цепи, а также интервала Sn. (т.е. уставки узла 29 задержки) можно, принять, что приведенный максимальный комму- тируемйй ток нагрузки I „ соответст-

вует минимуму приведенных потерь

энергии, т.е..

что I

Такое

предположение оправдывается тем, что наибольшие абсолютные потери имеют место при максимальном токе нагрузки. Тогда оптимальные значения емкости конденсатора и индуктивности дросселя определяют по ранее приведенным формулам (1) и (2) с подстановкой числовых значений тока I ц и времени из графиков (фиг.7), а значение узла 29 задержки вычисляют по формуле

h. ) + ()/U(to1-p-«it

+ arcsin --- )/t, J-cT

(3)

где ICT максимальное значение тока в коммутирующем конденсаторе в режиме н (фиг.7); О) - круговая частота коммути-

рующей цепи.

Инвертор (фиго1) с фиксированным интервалом приобретает новые положительные свойства,- В диапазоне О 1 н 1 фазовая траектория (кри- вая 39) на фиг«5 не изменяется. Следовательно, общая продолжительность коммутационного процесса t в

0

з 0 5

0

5

0

5

указанном диапазоне изменения тока нагрузки поддерживается практически постоянной, как и другие параметры:

UCT J I стп 6Sp

Несколько снижаются (фиг.2) при I j I приведенные потери энергии Рц, Эти свойства способа управления при фиксированном значении иллюстрируют зависимости, представленные на фиг.7. В то же время устраняется недостаток, который заключается в неограниченном увеличении времени всего коммутационного процесса при 1ц О,

Инвертор (фиг,1) с фиксированным значением интервала t, не нуждается в обратных связях по току, что упро-v щает систему 25 управления, ибо можно из нее исключить датчики 33 и 34 тока. Общая продолжительность коммутационного процесса (фиг,1) также значительно меньше, чем в известном, что видно при сопоставлении кривых коммутационного тока А и В (фиг.4).

Важным показателем узлов коммутации, помимо статической коммутационной устойчивости, которую характеризует приведенная (фиг.7) зависимость (H для режимов с медленным (происходящим в течение нескольких межкоммутационных интервалов) изменением тока нагрузки, служит также динамическая коммутационная устойчивость, количественной характеристикой которой является зависимость времени, предоставляемого схемой на выключение, при внезапном (происходящем на одном межкоммутационном интервале) изменении тока нагрузки. Назависимость фазовой траектории перезаряда коммутирующего конденсатора от тока нагрузки в диапазоне О I „ I свидетельствует о равенстве динамической и статической коммутационной устойчивости, что не достигается при использовании инвертора (фиг, 2.) ,

Устройства по фиг.1 и 2 вызывают, как и в известном,заметные перенапряжения на коммутирующем конденсаторе (фиг.6 и 7) и, следовательно, их целесообразно применять для сравнительно низковольтных инверторов.

Для высоковольтных инверторов предлагается инвертор (фиг.3),обеспечивающий ограничение максимального напряжения на коммутирующем конденсаторе на более низкоь уровне при одповременном снижении коммутационных потерь энергии.

При расчете на ЦВМ выделялось пять этапов коммутационного процесса, которым соответствуют отрезки 41-43, 43-44, 44-45, 45-46, 46-47 фазовой траектории на фиг.10. Неидеальность контуров отражена соответствующими коэффициентами затухания , числовые значения которых приведены на фиг.8.

Отличие устройства заключается в том, что отпирание противофазного основного тиристора (на описываемом коммутационном интервале им является тиристор 4), производят не одновре- менно с запиранием полностью управ- ляемого тиристора, а позже с временным сдвигом С,дв -7J- VLC, определяемьм вспомогательным узлом 32 задержки, вносимая задержка которого составляет четверь периода свободных колебаний коммутирующей LC-цепи (фиг.З).

При выключении тиристора 1 (фиг.З) все коммутационные процессы, развивающиеся до момента t, аналогичны описанным (временные диаграммы и фазовые траектории на фиг.4,5 и фиг.9, 10), В момент t с узла 30 управления подают запирающий импульс управления на полностью управляемый тиристор 23. В зависимости от значения тока нагрузки коммутационные процессы после этого момента времени могут протекать по-разному,

Б режиме холостого хода (непрерывные линии, фиг.9 и 10) при запирании тиристора 23 повторно образуется контур 20-19-13-7-21-20 колебательного перезаряда конденсатора 201. В момент t, спустя четверть периода свободных колебаний коммутирующей LC-цепи nocjle момента t, или с интер валом задержки зад tg-t , t -i- /2-/LC по отношению к начальному моменту коммутации, подают с узла 27 отпирающий импульс управления на тиристор 4. С этого момента образуется контур - 21-20-19-13-4-Е дозаряда конденсатора 20 с восполнением энергии от источника питания .

При текущем значении тока нагрузки 1ц1 в диапазоне О (фиг.9) при том же, что и в способе с фиксированным интервалом f, расчитываемом по формуле (3), колеба-

тельный перезаряд конденсатора в контуре 20-19-13-7-21-20 начинается в момент t при токе .и продолжается до момента tj-, когда ток в дросселе i снижается .до текущего значения тока нагрузки ( i.T). После момента t диод 7 запирается и до момента t происходит линейный за- ряд конденсатора 20 током нагрузки

Hi

(пунктирные линии, фиг.9 и 10).

Фазовая траектория перезаряда коммутирующего конденсатора при токе 1 в диапазоне О I I „ повторяет отдельные участки фазовой траектории для режима холостого хода и, как следует из фиг.11, значение максимального напряжения на конденсаторе UtT не изменяется Это положение подтверждается расчетной зависимостью 0. f(ij), которая приведена на фиг,8. Стабилизация напряжения Vf. имеет место вплоть до максимального значения тока нагрузки 1ц, при котором

1Г I

на интервале ГСАВ -9 конденсатор 20 успевает зарядиться до значения напряжения источника питания Е(штрихпунктирные линии, фиг,9,

10). Приведенное значение максималь- ног о тока нагрузки 1,1 н/w f/E целесообразно выбирать равным оптимальному значению приведенного тока наг Hfрузки I , при котором коммутационные потери минимальными (фиг.8), т.е.

-«м - -Н к РК

1

МИН

50

40

Если текущее значение тока нагрузки на некотором этапе коммутации превьшает значение I,(д, что может происходить, например, при пуске инвертора, то конденсатор 20 заряжается этим током нагрузки до напряжения EJ раньше момента t, что приводит к отпиранию диода 10 и дозаряду кон- 45 денсатора по цепи Е 21-20-19-13-10-.

Е,. Поэтому подача из узла 27 , .

пульса управления на тиристор 4 в

момент t, при I н 1цм влияет на характер коммутационного процесса, так как тиристор 4 не открывается.

При I j

-Е:

напряжение на кон

денсаторе изменяется пропорционально току нагрузки, однако значение UCT продолжает оставаться ниже, чем для инвертора по фиг,1 и 2,

С помощью приведенных графиков (фиг.8) можно определить параметры коммутирующей LC-цепи« Для этого

по критерию приведенных потерь энергии Р находят оптимальное значение приведенного foKa нагрузки ,8 и соответствующее этому току значение относительного времени, предоставляемого схемой на выключение . Подставляя эти значения в формулы (1) и (2) при известных значениях Е ,.

СЧ

IH , получают

,19 I „. t,e-p/E ; (1в) LO,, 0,044 Е. . (2в)

Зная значение емкости конденсатора и индуктивности дросселя, можно определить значение времени задержки jart tg-t, (фиг.9) в подаче отпирающего импульса на основной тирис- тор, расположенный в той же фазе, что и выключаемый основной тиристор Интервал задержки сумме интервалов запаздывания 1 , спада

со

и сдвига Каждый из интервалов f и -ГСАВ равен четверти периода свободных колебаний коммутирующей LC-цепи и вырабатывается узлами задержки - дополнительными и вспо

могательными, т.е. С,

-зап САВ /2 iLC Интервал спада тока в коммутирующем дросселе от максимального значения максимального тока нагрузки может быть определен по формуле

п -Г ). где с(,-

коэффициент затухания контура на этом интервале. Учитывая, что ток в дросселе IL, равен максимальному току в конденсаторе IOT а по уело- ВИЯМ определения оптимальных значений емкости и индуктивности коммутирующей LC-цепи I ц, получают

о 1- 1п (1,/1).

СП

ст

Из графиков (фиг.8) находят,, что ICT/I н 2,9. С учетом последнего соотношения интервал спада С ст х1/2 , Тогда окончательное выра- 50 жение для продолжительности интервала задержки ( 1 +1/2c,j)

Из сопоставления графиков (фиг,7 и 8) видно, что в инверторе (фиг.1,3)

обеспечивается ограничение максимального значения напряжения U. на коммутирующем конденсаторе примерно в одинаковом диапазоне изменения тока нагрузки. Однако стабилизация UCT

0

5

5

5

о

5

0

5

в инверторе (фиг.З) осуществляется при токе I на более низком уровне (,44), чем в инверторе с фиксированным значением интервала () и даже ниже, чем минимальный уровень напряжения 0,., соответствующий режиму холостого хода для инвертора по фиг.2 (. 1,7), Одновременно в инверторе (фиг,3) при приведенном токе нагрузки I обеспечивается (фиг.7 и 8) снижение (примерно в 1,5 раза) по сравнению с инвертором по фнг.1 и 2 коммутационных потерь энергиИо

В автономных инверторах напряжения для улучшения гармонического состава выходного напряжения часто применяют алгоритм переключения основ- ньк тиристоров, при которых коммутация тиристоров анодной и катодной групп не чередуется, т,е, необходимо обеспечить несколько следующих друг за другом коммутаций тиристоров либо катодной, либо анодной групп инвертора, в этом случае на межкоммутационных интервалах нужно осуществлять подготовительный перезаряд конденсатора. Если в предлагаемом инверторе этот перезаряд осуществлять без вовлечения в работу полностью управляемых тиристоров 23 и 24. (на этом этапе остаются заперты и импульсы управления на них не подаются), т.е. по известному способу, то минимальная продолжительность этапа подготовительного перезаряда определяется, как и в известном инверторе,полупериодом свободных колебаний Т/2 frVbC коммутирующей LC-цепи, Однако в силу того, что в предлагаемых инверторах значения емкости и индуктивности коммутирующей LC-цепи в нескольк о раз меньше, чем в известном, то и полупериод Т/2 свободных колебаний, а значит, и минимальная продолжительность этапа подготовительного перезаряда конденсатора в несколько раз меньше. Сокращение продолжительности этого этапа способствует увеличе- ние глубины регулирования выходного напряжения.

Введенные в схему автономного инвертора напряжения полностью управляемые тиристоры 23 и 24 работают в облегченном режиме (с зрения . выделяемой в них мощности) по переключению. Их включение происходит

15

при близком к нулю анодном напряжении. При выключении тиристоров 23 и 24 конденсатор 20, начиная заряжаться для подготовки следующей коммутации, выполняет по отношению к данным тиристорам роль демпфирующего элемента. Такой режим работы тиристоров 23 и 24 позволяет существенно увеличить уровень коммутируемой ими мощности,

В качестве управляемых тиристоров : 23 и 24 целесообразно использовать ; двухоперационные тиристоры или крем- ниевые индукционные тиристоры, хорошо стыкующиеся по предельным токам и напряжениям с однооперационными тиристорами, использующимися в ка- : честве основных тиристоров инвер: торов.

|Формула изобретения

: 1. Автономньй инвертор напряжения I содержащий соединедный со входными выводами трехфазный мост основных ; тиристоров, шунтированных обратными : диодами, трехфазный мост распреде- лительных тиристоров, выводы переменного тока которого соединены с соответствующими выходными фазными выводами моста основных тиристоров, а выводы постоянного тока объединены и подключены к дросселю последовательно коммутирующей LC-цепи, конденсатор которой подключен к общей точке двух последовательно соединенных коммутирующих тиристоров, подключенных к входным выводам, а также блок управления, в состав которого входят основной узел управления запускающий узел управления коммутирующими и распределительными тиристорами и узел управления основными тиристорами, причем с первым входом узла управления основными тиристорами первый выход основного узла управ ления соединен непосредственно, а с вторым входом через узел задержки связ ан второй выход основного узла управления, к которому подключен вход запускающего узла управления

95958

коммутирующими и р аспределительными тиристорами, отличающий- с я Тем, что, с целью улучшения мас- согабаритных показателей путем умень- щения массогабаритных показателей коммутирующих конденсатора и дросселя при одновременном повьщ1ении динамической коммутационной устой- Q чивости и стабилизации продолжительности коммутационного процесса, ком- мутирующий конденсатор защунтирован цепочкой из двух введенных встречно- параллельно соединенных полностью 15 управляемых тиристоров, а в блок управления введены узел управления полностью управляемыми тиристорами и дополнительный узел задержки, настроенный на четверть периода сво- 20 бодных колебаний коммутирующей LC- цепи, причем первый вход узла управления полностью управляемыми тиристорами связан с вторым выходом основного узла управления через допол- 25 нительный узел задержки, а второй вход узла управления полностью управляемыми тиристорами - с выходом узла задержки.

2..Инвертор по П.1, о т Jl и ч а - 3Q ю щ и и с я тем, что, с целью дополнительного улучшения массогабаритных показателей, он снабжен датчиком тока коммутирующего дросселя и датчиком тока нагрузки, подключенными к узлу задержки, выполненному в виде компаратора тока, формирующего выходные импульсы в момент спада тока в коммутирующем дросселе до текущего значения тока нагрузки.

, .,, 3. Инвертор по П.1, отличающийся тем, что, с целью снижения перенапряжений на коммутирующем конденсаторе и других злементах инвертора при одновременном уменьшении коммутационных потерь, в блок управления введен вспомогательный узел задержки, настроенный на четверть периода свободных колебаний коммутирующей LC-цепи, который включен меж35

45

50

ду узлом задержки и узлом управления основными тиристорами инвертора.

Т

rJM i i ii i i

IIT Г -/ .у Гpn

c(

22

21

23

r

f

гц

- szf

-1гтЦ

. VL

JJ

/5

t1

J

/;v-tiiy4

№M°

J/ //15

Щ

I L L.

.

-l-n

I

A A АЛАА А Л IM

30

t7

22

ZJ

4rt

2.

2if

KTL..

.

1T

t p f

35

p

J

/;v-tiiy4

№M°

hlH T

J/ //15

Щ

:г7г1 I-,

/

L.

I

I

А А Л

1

N

353EL ---I

Iti---,- I

::i:U I I

l| I I I A Л A Ф I I I t I I

28

H 29

27

25

5

//df

ГЙ

I r 51

ХШП/5

V7

16

л

1 J A 1

J 5

/8

v

it

4

с -

;; 15

K i ч

;2

M

-

LI I I

I

П I

1 I

I t

1 i и 1 I I I i I

- jU

I I I I I r

ii.

-1

--1 I

I I

1 I I

Till

I I I

I

I I |/l.A/f./f

J-L

28

27

23

ZT7

26 Фиг.З

25

f/ t i

25J7

% 6

Фиг. 5

Обр /77 Д

4; 25

1495958

/«.7

9V«.

1 ч J

U3.9

NV

4 5 S V 7 t7

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1989 года SU1495958A1

Булатов О.Г.,Одынь С.В., Шевченко А.Г
Расчет узлов коммутации комбинированно выключаемых тиристоров
- Электричество, 1983, № 4, с.66-68
Бернштейн А.Я
и др
Тиристорные преобразователи частоты в электроприводе
- М.: Энергия, 1980, с.85, 86, рис.3-20
Сандлер А.С., Гусяцкий Ю.М
Тиристорные инверторы с широтно-импульс- ной модуляцией для управления асинхронными двигателями
Приспособление для контроля движения 1921
  • Павлинов В.Я.
SU1968A1
Скоропечатный станок для печатания со стеклянных пластинок 1922
  • Дикушин В.И.
  • Левенц М.А.
SU35A1
- М.: Энергия,
Видоизменение прибора для получения стереоскопических впечатлений от двух изображений различного масштаба 1919
  • Кауфман А.К.
SU54A1

SU 1 495 958 A1

Авторы

Булатов Олег Георгиевич

Марциняк Любомир

Лыщак Петр

Одынь Ольга Борисовна

Одынь Сергей Валерьевич

Даты

1989-07-23Публикация

1987-04-06Подача