Инвертор Советский патент 1989 года по МПК H02M7/515 

О)

Ki

34 временных задержек. Формирователи 35-38 импульсов включения подключены к соответствующим тиристорам. Заряд коммутационных конденсаторов 19, 20 осуществляется в основном за

счет протекания через них тока нагрузки. При этом снижена доля заряда, поступающего от источников 25, 26, и исключены избыточные токи в процессе коммутации, г ил.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в электроприводе с частотно-регулируемыми асинхронными электродвигателями. Целью является снижение массы и объема. Устройство содержит мосты главных 1-6 и распределительных 7-12 тиристоров и мост обратных управляемых вентилей 13-18. Коммутационные конденсаторы 19, 20 и коммутационные запираемые по управлению тиристоры 21, 22 образуют две последовательные цепочки. К конденсаторам 19, 20 через дозарядные тиристоры 27, 28 подключены вспомогательные источники 25, 26 подзаряда, задатчик 32 частоты соединен с распределителем 33 импульсов и блоком 34 временных задержек. Формирователи 35-38 импульсов включения подключены к соответствующим тиристорам. Заряд коммутационных конденсаторов 19, 20 осуществляется в основном за счет протекания через них тока нагрузки. При этом снижена доля заряда, поступающего от источников 25, 26, и исключены избыточные токи в процессе коммутации. 2 ил.

Изобретение относится к преобра- зовательной технике и может быть ис- пользовано в электроприводе с частот- но-регулируемыми асинхронными эле- , ктродвигателями.

Цель изобретения - снижение массы и объема.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема инвертора; на фиг. 2 - 20 временные диаграммы импульсов, действующих в схеме, приведенной на фиг. 1 .

Для простоты на фиг. 1 опущены защитные RC-цепочки, токоограничи- 25 вающие дроссели и другие второстепенные для понимания сути изобретения элементы.

Инвертор содержит главные тиристоры 1-6, распределительные тиристо- ЗО ры 7-12 и обратные управляемые вен- тили 13-18, образующие мосты, соединенные между собой на стороне переменного тОка. Главньм и обратный мосты соединены между собой также на стороне постоянного тока. Коммутационные конденсаторы 19, 20 и коммутационные запираемые по управлению тиристоры.21, 22 образуют две последовательные цепочки, включенные меж- Q ду разноименными полюсами постоянного тока главного и распределительного мостов. Встречно-параллельно-коммутационным тиристорам 21, 22 включены зарядные диоды 23, 24 ,r соответственно Вспомогательные источники 25, 26 подзаряда через дозаряд- ные тиристоры 27, 28 соответственно подключены к коммутационньм конденсаторам 19, 20. Напряжение источников 25, 26 стабильно. Разделительный диод 29 в лючен между полюсами постоянного тока распределительного моста. Источник 30 питания инвертора подключен к полюсам постоянного тока главного и обратного мостов. Величина напряжения источника 30 питания может изменяться в широких пределах. Принято, что источник 30

35

50

55

0

5

О Qr -

5

0

5

питания обладает обратной проводимостью. Нагрузка 31 (обычно это асинхронный двигатель) подключена к фазам переменного тока главного, обратного и распределительного мостов . Задатчик 32 частоты соединен с распределителем 33 импульсов и блоком 34 временных задержек. Одна часть выходов распределителя 33 импульсов соединена с входами формирователя 35 импульсов включения распределительных тиристоров 7-12, другая - с входами формирователя 36 импульсов включения и отключения коммутационных запираемых тиристоров 21, 22, с входами формирователя 37 импульсов включения обратных управляемых вентилай 13-18 и дозаряд- ных тиристоров 2i9, 28, с входами формирователя 38 импульсов включения главных тиристоров 1-6. Блок 34 содержит три канала: первьй канал временной задержки G включения коммутационных тиристоров 21, 22; второй канал временной задержки Gp отключения коммутационных тиристоров 21, 22, третий канал временной задержки Gg включения обратных управляемых вентилей 13-18 и главных тиристоров 1-6 на время заряда коммутационных конденсаторов 19, 20 током нагрузки 31. Выходы первого Gg и второго Gg каналов временной за- дерхжи блока 34 соединены с входами формирователей 36-37. Выход третьего G J канала задержки блока 34 соединен с входами формирователей 37 и 38. Выходы всех формирователей 35-38 соединены с управляющими электродами соответствующих тиристоров ,

Инвертор работает следующим образом.,

В исходном состоянии схема обесточена, напряжение источника 30 питания равно нулю, конденсаторы разряжены, управляющие сигналы и импульсы включения и отключения тиристоров .

5

отсутствуют. При подаче управляюще

сигнала Uu на вход задатчика 32 час - тоты последний вырабатывает синхро- низирукмдие сигналы G, частота следования которых изменяется .в зави- симости от управляющего сигнала U, С приходом синхронизирующих сигнало G р распределитель 33 вьщает сигналы DT. и D у. , , которые сдвинуты один относительно другого на время

Т1

- и повторяются с периодом Т - оf

где f - частота выходного напряжения инвертора. Сигналы D 7-тг усиливаются в формирователе 35, с выходов которого импульсы F,,2 включения распределительных тири сторов 7соответственно подаются на их управ лякяцие электроды, и тиристоры 7-112 включаются в заданные моменты времени. Блок 34 вьтолняет функцию заджки синхронизирующих сигналов G последовательно на время tg, t и затем на время t. Причем t t. Задержки вьщаются в виде сигналов Gg, Gj, Gj соответственно (фиг. 2). По истечении задержки G . формирователь 36 вырабатывает положительный импульс включения коммутационного запираемого тиристора 21 или 22 в зависимости от заданной программы. Задержка G учитьшает особенности включения запираемых тиристоров, у которых время включения меньше,чем у обычных тиристоров, используемых в качестве распределительных. Вслед за. положительным импульсом включения формирователь 36 вырабатывает положительный импульс, поддерживающий запираемый тиристор во включенн состоянии. Длительность положительных импульсов t, определякнцих включенное состояние запираемого тиристора, задается задержкой G. По истечении задержки G формирователь 36 вырабатьшает отрицательный импульс отключения соответствующего коммутационного запираемого TifpHC- тора 21 или 22, за которым следует отрицательный импульс, поддерживающий запираемый тиристор в отключенном состоянии. По истечении задержки G действует задержка G. С помощью задержек Gg, G, Gj передние фронты сигналов задерживаются на время tg+to + tj, после чег они усиливаются в формирователе 38, с выходов которого импульсы F ,.4

включения соответственно главных ти- .;. ристоров 1-6 подаются на их управляю- щие электроды, и тиристоры 1-6 включаются в заданные моменты времени. Аналогично формирователь 37 вырабатывает узкие импульсы включения обратных управляемых вентилей 13-18 и дозарядных тиристоров 27, 28 синхронно с передними фронтами импульсов включения соответственно главных тиристоров 1-6. Включение дозарядных тиристоров 27, 28 обеспечивает заряд коммутационных конденсаторов 19,

20 Л источников 25, 26 соответственно до напряжения этих источников (полярность показана на фиг. 1). При подаче напряжения от источника 30 питания главнБю тиристоры, например тиГ Т Т Т

ристоры 1-3 на интервале I т т

бирают ток нагрузки 31. В момент

Т

« снимается включающий импульс F с

управляющего электрода главного тиристора 1, подается включакяций импульс F на распределительный тиристор 7.

Т В момент - + t. включается комму ахшонный запираемый тиристор 21. По цепи коцденсатор 19 - диод 29 - тиристор 7 - тиристор 1 - тиристор 21 - конденсатор 19 начинает протекать разрядный ток конденсатора 19. В тиристоре 1 разрядный ток конденсатора протекает Bcfpe4Ho току нагрузки и вытесняет его из тиристора 1. Тиристор 1 обесточивается, отключается и начинает восстанавливать управлякщие

свойства. При этом к нему в обратном направлении приложено напряжение конденсатора 19. Для обеспечения паспортного времени отключения тиристора I обратное напряжение должно быть

больше заданного уровня, поэтому напряжение на конденсаторе 19 и 20, а следовательно, напряжение источников 25 и 26 принимается большим з аданного уровня с учетом разряда конденсаторов в процессе коммутации. Разряд коненсатора 19 в течение времени tp происходит током нагрузки, вытесненым из тиристора 1 по цепи конденсатор 19 - диод 29 - тиристор 7 агрузка 31 - тиристор 2 - источник 30 - тиристор 21 - конденсатор 19. ремя t- , задаваемое блоком 34 задержки, больше паспортного времени, отключения главного тиристора. В

Момент - коммутационный ти|)истор 21 запирается по цепи управ- |1ения под действием отрицательного Импульса отключения и далее подцер- живается в отключённом состоянии.При |этом ток нагрузки в коммутируемой фазе переходит в цепь конденсатор 20 |тиристор 7 - нагрузка 31 - тиристор |2 - диод 24 - конденсатор 20. Конден- |сатор 20 при этом заряжаяется в течение времени t-,,- Поскольку tj tg, то конденсатор 20 при допущении о неизменности тока нагрузки в процессе коммутации накопит такой же заряд, какой потерял конденсатор 19 перед этим. От предыдущей коммутации кон- |денсатор 20 был разряжен, теперь он заряжается. При идеальном согласова- НИИ времени t с временем t, в установившемся режиме работы нагрузки 31 конденсатор 20 за время t зарядится до исходного напряжения, равного напряжению вспомогательного источника I 26. Практически принимается t rt, I поэтому конденсатор 20 заряжается то- ком нагрузки до меньшего напряжения, ; чем в идеальном случае. В момент

Т

:-+ t..+ t- + ti подаются импульсы

у о

включения F , F.,j, F,., j на управляющие электроды главного тиристора 4, обратного управляемого вентиля 13 и дозаря ного тиристора 28 соответственно. При этом диод 24 и рапределительный тиристор 7 запираются напряжением конденсатора 20, приложенным к ним в обратном направлении по цепи конденсатор 20 - диод 24 - обратный вен- тиль 13 - тиристор 7 - конденсатор 20 обратный управляемый вентиль 13 набирает реактивный ток нагрузки, и шунтирует главный тиристор 4 до тех пор, пока реактивный ток не спадет до нуля, после чего главный тиристор 4 включается и набирает активный ток нагрузки в коммутируемой фазе противоположной полярности. Включение тиристора 28 обеспечивает дозаряд конденсатора 20 до заданного источником 26 уровня. Схема готова к оче- редной коммутации.

В предложенном инверторе заряд ком мутационных конденсаторов осуществляется в основном за счет протекания через них тока нагрузки, благодаря чему доля заряда, поступающег

0 5

0

, Q с

5

от вспомогательного источника подза- ряда„ снижена; избыточные токи в процессе коммутации исключены.

Формулёг изобретения Инвертор , содержащий мосты главных тиристоров и обратных вентилей, соединенные между собой соответственно выводами переменного и постоя- ного тока. Мост распределительных тиристоров, соединенный с главным и обратным мостами выводами переменного тока, коммутационные запираемые тиристоры и коммутационные конденсаторы, образ5тощие две последовательные цепочки, включенные между выводами постоянного тока главного и распределительного мостов, причем конденсаторы соединены с источниками подзаряда, а также задатчик частоты, соединенный-с распределителем импульсов и блоком задержек включения и отключения коммутационных тиристоров, формирователи импульсов включения и отключения главных, распределительных и коммутационных тиристоров , входам соединенные с выходами распреде:ителя и блока задержек, отличающийся тем, что, с целью снижения массы и объема, он снабжен разделительным диодом, включенным между выводами постоянного тока моста распределительных тиристоров, и зарядными диодами, включенными встречно-параллельно коммутационным тиристорам, упомянутые последовательные цепочки коммутационных тиристоров и конденсаторов включены между равноименными полюсами постоянного тока главного и распределительного мостов, обратные вентили вьшолнены управляемыми и подключены к выходам введенного формирователя импульсов включения, который своим входом соединен с выходами распределителя импульсов и блока задержек, причем в последний дополнительно введен канал задержки включения соответствующего обратного управляемого вентиля, следующего после отключения коммутационного тиристора, на время, равное времени включенного состояния коммутационного тиристора, при этом дополнительно введенный канал задержки соединен также с входом формирователя импульсов включения главных тиристоров.

Фиъ. 2