Способ управления зависимым инвертором с искусственной коммутацией Советский патент 1989 года по МПК H02M7/48 

Изобрете ше относится к электротехнике, а именно к силовой преобразовательной технике, и может быть использовано для управления тиристорными преобразователями переменного напря-: жения в постоянное с принудительной коммутацией, применяемыми для питания как коллекторных, так и безкол- лекторных двигателей тяговых приводов электроподвижного состава переменного тока в режиме рекуперативного торможения.

Целью изобретения является повышение КПД зависимого инвертора с искусственной коммутацией за счет снижения потерь от переменной составляющей выпрямленного тока.i

На фиг.1 приведен пример выполнения зависимого инвертора, реализующего предложенный способ управления;

на фиг.2 - временные диаграммы токов и напряжений инвертора; на фиг.З - .пример практической реализации схемы управления инвертором.

Тиристорный преобразователь содержит трансформатор 1, первичная обмотка 2 которого подключена к сети 3 переменного тока:, мост главных тиристоров 4-7, выводами переменного тока подсоединенный к вторичной обмотке трансформатора 1, а выводами постоянного тока - к выходу преобразователя, диодньй мост 8, выводами переменного тока подсоединенный к вторичной обмотке трансформатора 1, а выводами постоянного тока - к выводам демпферного конденсатора 9, полумост стабилизирующих тиристоров 10 и 11, ано- дами подключенный к вторичной обмот- |ке трансформатора 1, а общими

сд

ел vl

31510

дамп - к минусу диодного моста 8, стабилизирующий тиристор 12, анодом подсоединенньй к плюсу диодного моста 8, а катодом - к плюсовому выход- ,ному зажиму моста основных тиристоров 4-7, причем основные тиристоры 6 и 7, а также стабилизирую1ций тиристор 12 выполнены в виде полностью управляемых тиристоров (ключей),

Преобразователь содержит также узел 13 управления,соответствующими выходами подсоединенный к управляющим элек- тродам тиристоров преобразователя.

Зависимый инвертор при управлении им по предлагаемому способу работает следующим образом.

Предположим первоначально до момента времени t проводят тиристоры 5 и 7, образуя для тока нагрузки цепь буферного контура.

Рассмотрим работу узла 13 управления (фиг.З).

При переходе напряжения U, через нулевое значение синхронизатор 14 формирует импульсы запуска генератор 15 (опорного напряжения (например, треугольного). При совпадении треугольного опорного напряжения сигналом задания и зад фазы регулирова- ния в компараторе 16 его выход переключается из одного логического состояния (ноль, единица) в другое (единица, ноль). Таким образом, на выходе компаратора 16 формируется пос- ледовательность однополярных импульсов с частотой, равной частоте питающего напряжения, фазовое положение передних и задних фронтов которых зависит от величины сигнала зада-

ния и

3«А

По передним и задним фронтам импульсов и , формируются короткие импульсы формирователями 17 и 18 соответственно. Нуль-орган 19 формирует последовательность импульсов, единичньй уровень которых соответствует положительному полупериоду синхронизирующего напряжения Uc . Элемент НЕ 20 инвертирует импульсы . Элементы И 21 и 22 распределяют им- пульсы Up , пропуская их в положительный полупериод напряжения Uc через элемент И 21 на включение тиристора 4 и в отрицательный полупериод через элемент И 22 на включение ти- ристора 5. Аналогично распределяют импульсы и,5 с выхода формирователя 18 через элементы И 23 и 24. Причем с выхода элемента И 24 импульсы подаются на включение тиристора 6 и на выключение тиристора 7, а с выхода элемента И 23 импульсы подаются на включение тиристора 7 и на выключение тиристора ,6.

Дифференцирующий усилитель 25 , дифференцирует напряжение U., при - этом переход напряжения через нулевое значение соотве.тствует максимальным значениям напряжения /U /. Синхронизатор 26 формирует Короткие импульсы в момент перехода напряжения через ноль, которые подаются на включение тиристора 12, а также в по- ложительньй полупериод через элемент И 29 подаются на включение тиристора 11 и в отрицательньй полупериод через элемент И 30 на включение тиристора 10. Элементы 27 и 28 о бразуют схему задержки импульсов синхронизатора 26. Импульс на выходе формирователя 28 подается на выключение тиристора 12, причем его задержка относительно импульса U jопределяется длительностью импульса одновибратора 27. ,

В момент времени 1 вьпшючается тиристор 7 и включается тиристор 6, Ток нагрузки в момент времени t мгновенно переводится из тиристора 7 в тиристор 6 и протекает по цепи тиристор 6 - диод моста 8 - конденсатор 9 - диод моста 8 - тиристор 4. При этом напряжение конденсатора 9 прикладывается встречно к вторичной обмотке трансформатора 1. По мере нарастания тока в обмотках трансформатора 1, трк, протекающий через буферньй ко1 енсатор, уменьшается. В конце процесса коммутации (момент времени t j) ток нагрузки замыкается поцепи тиристор 6 -вторичная обмотка трансформатора 1 -тиристор 5, а напряжение на конденсаторе 9 повыщается за счет протекания через него на интервале времени t - t тока коммутации и накопления в нем в результате этого избыточной энергии коммутации ..

В момент времени t перехода сетевого напряжения через максимальное значение включаются тиристоры 11 и 12. Ток нагрузки i, переводится в цепь тиристор 6 - вторичнйя обмотка трансформатора 1 - тиристор 11 - конденсатор 9 - тиристор 12. На интервале времени tj - t конденсатор 9 частично разряжается током нагрузки ij.

восстанавливая первоначальный уровень напряжения. В результате чего из него выводится накопленная ранее избыточная энергия коммутации. В момент времени t тиристор 12 выключается, а тиристор 5 включается, ток нагрузки замыкается по цепи тиристор 6 - вторичная обмотка трансформатора 1 - тиристор 5.

В момент времени t включается тиристор 4, ток нагрузки в процессе естественной коммутации постепенно вытесняется из тиристора 5 в тиристор 4 )i протекает по цепи буферного контура, образованного тиристорами 6 и 4

Далее процессы протекают аналогично описанному.

Таким образом, при управлении зависимым инвертором по предлагаемому способу в кривой выходного напряжения Uj содержатся однополярные импульсы напряжения с амплитудой пульсаций по величине не выше амплитуды переменного напряжения питания, что позволяет уменьшить амплитуду пульсаций (выпрямленного тока (кривая i j сплошной линией, фиг.2) по сравнению с известным способом (кривая i пунктирной линией, фиг.2), онизить потери в преобразова:теле и повысить КПД.

Увеличивая длиteльнocть вывода избьггочной энергии коммутации из демпферного конденсатора, можно добиться еще большего снижения пульсаций тока и увеличения КПД зависимого инвертора. При этом конденсатор восполняет свою энергию от сети через диодный мост, заряжаясь до амплитуды питающего напряжения.

г 0

5

0

5

0

5

0

5

Формула изобретения

1 .Способ управления зависимым инвертором с искусственной коммутацией, заключающийся в том, что формируют импульсы управления,нерегулируемые и регулируемые по фазе, осуществляют подачу импульсов управления, регулируемых по фазе, на. главные ключи зависимого инвертора, в результате чего осуществляется их включение и выключение, осуществляют подачу импульсов управления, нерегулируемых по фазе, на стабилизирующие ключи зависимого инвертора, в результате / чего осуществляют их включение, осу-, ;ществляют задержку импульсов управления, нерегулируемых по фазе, осуществляют подачу задержанных импульсов управления на ста&шнзнрую1Щ1е ключи инвертора, в результате чего осуществляют их выключение, о т л и - ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения КПД зависимого инвертора, осуществляют подачу, импульсов управления, нерегулируем№с по фазе, на стабилизирующие ключи зашк:имого инвертора, в результате чего осуществляют их включение после подачи импульсов yri- : равления, регулируеьелх по фазе, на главные ключи, в результате чего осуществляют их выключение. : .- 2.Сцособ поп. 1, отличающий- с я тем, что после подачи импульсов управления, регулируемых по фазе, на главные ключи зависимого инвертора, в результате чего осуществляют- их выключение, фиксируют максимальные по модулю напряжения питающей сети и одновременно осуществляют подачу импульсов управления, нерегулируемых по фазе, на стабилизирующие ключи, в результате чего осуществляют юс включение.

г

id

Изобретение относится к электротехнике , в частности, к преобразовательной технике. Цель изобретения - повышение к.п.д. зависимого инвертора. Способ управления инвертором заключается в том, что энергию коммутации, накопленную в демпферном конденсаторе, выводят в источник переменного напряжения и в нагрузку в области максимальных по модулю значений переменного напряжения, например, путем фиксирования перехода переменного напряжения через максимальное значение и одновременного формирования импульсов включения стабилизирующих тиристоров. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Фч.У

.г

к mupucjriopdM ,.Б,7

10, / /2

«С

На8клЛ

8ыкл.6

Выкл.7 авклЛ

а выклП На8кл.11

HQ 8кА.Ю

Фие.