Устройство для управления автономным инвертором напряжения Советский патент 1989 года по МПК H02H7/10 

СЩ

О Ш

ч|

оо

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразователях постоянного напряжения в переменное, нагрузка кото- рых имеет емкостный характер, с целью защиты от перенапряжений.

Целью изобретения является повыше- ш-ie надежности за счет снижения перенапряжений при работе на емкостную на- грузку.

На фиг„1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - диаграммы тока и напряжений на эле- 5 ментах устройства при его работе.

Устройство содержит источник 1 постоянного напряжения (вьшрямитель с емкостным фнльтром, аккумулятор и ТоП.), полюсами соединенный с парами 20 последовательно включенных рабочих тнристоров 2 и 3 и диодов 4 и 5„ Общая точка тиристоров через фильтр 6 сое-: динена с нагрузкой 7, параллельно которой подключена конденсаторная бата- 25

Тиристоры 2 и 3 включаются поочередно и преобразуют постоянное напря жение источника 1 в переменное выход ное, которое через фильтр 6 подается на нагрузку 7. .Фильтр 6 состоит из конденсатора и реактора, настроен ных в резонанс на выходную частоту инвертора, в результате чего достигается подавление высших гармоник на нагрузке 7. Возможно также выполнени фильтра 6 и по другим схемам, например в .виде одного реактора „

Для компенсации реактивной мощнос ти нагрузки используется конденсатор 8i Так как нагрузка 7 изменяется в широких пределах, возможен емкостный характер общего сопротивления нагрузки для инвертора напряжения

Для выключения всякого очередного тиристора 3 или 2 ранее включенный тиристор 2 или 3 выключается за

счет включения соответствующего ком- рея 8о Второй вьшод нагрузки 7 соеди- мутирующего тиристора 11 или 12„При нен со средней точкой источника 1 в случае однофазного инвертора (фиг.1). В случае многофазного инвертора этот вывод подюиочается к другой фазе ин- 30 вертора или к нулевой точке нагрузок Коммутирующий контур, состоящий из конденсатора 9 и реактора 10, )зключен между общей точкой коммутирующих тиристоров 11 и 12 и рабочих тиристо- 35 ров 2 и 3. Коммутиру1ои1ие тиристоры 11 и 12 включены последовательно между полюсами источншса 1„ Управляющие входы тиристоров II и 12 tiepe3 усилители 13 и 14 с гальванической раз- 40 вязкой соединены с выходами блока 15 генерации управляющих импульсов, Ти- ристо 2 и 3 в цепи указанной связи содержат наряду с усилителями 16-и 17 элементы ИШ 18 и 19 соответствен- 45 но о К управляющем входу блока 15 подключен командный блок 20, подающий команду запирания включения.Даттаком включении коммутирующий контур (9, 10) создает ток навстречу проводимости рабочего тиристора (2 или 3)

Блок 15, вырабатывающий сигналы на включение рабочих и коммутирующих тиристоров, выполняет функции генерации, фазирования и распределения управляющих импульсов

Командный блок 20 служит для выработки команды пуска блока 15 генерации управляющих импульсов и необходим для нормальной работы последнего . Выходные сигналы блока 15 усиливаются усилителями .13, 14, 16 и 17

На фиг о 2 показана диаграмма тока коммутации (Т9), напряжения на конденсаторе 9 (Н9) и напряжения на ком мутирующем тиристоре (НК), не участвующем в процессе коммутации.

В момент t. включается коммутиру

ющий тиристор (например, тиристор 11)..До этого момента времени НК тиристора 12 бьшо близко к нулю, так как полярность напряжения конденсато ра 9 (фиГоО была такой, что вычиталась из напряжения источника 1„ В момент t из-за включения тиристора I1 к тиристору I2 прикладывается напряжение источника 1 о Ток коммутации протекает через диод 4, так как тиристор 2 вьжлючен и емкостшш ток нагрузки (рассматривается именно

чик 21 тока включен в цепь обратных диодов, а выходом соединен с нуль-органами 22 и 23, выходы которых через формирователи 24 и 25 импульсов по заднему фронту (дифференциаторы), подключены к одновибраторам 26 и 27, выходы которых соединены с элементами ИЛИ 18 и 19 соответственно.Используется инвертор по схеме Мак-Мур- рея,.составленньй из элементов 2, 3, 4, 5, 9, 10, 11 и 12.

Устройство работает следующим образом.

Тиристоры 2 и 3 включаются поочередно и преобразуют постоянное напряжение источника 1 в переменное выходное, которое через фильтр 6 подается на нагрузку 7. .Фильтр 6 состоит из конденсатора и реактора, настроенных в резонанс на выходную частоту инвертора, в результате чего достигается подавление высших гармоник на нагрузке 7. Возможно также выполнение фильтра 6 и по другим схемам, например в .виде одного реактора „

Для компенсации реактивной мощности нагрузки используется конденсатор 8i Так как нагрузка 7 изменяется в широких пределах, возможен емкостный характер общего сопротивления нагрузки для инвертора напряжения

Для выключения всякого очередного тиристора 3 или 2 ранее включенный тиристор 2 или 3 выключается за

счет включения соответствующего ком- мутирующего тиристора 11 или 12„При 0 5 0 5

таком включении коммутирующий контур (9, 10) создает ток навстречу проводимости рабочего тиристора (2 или 3) .

Блок 15, вырабатывающий сигналы на включение рабочих и коммутирующих тиристоров, выполняет функции генерации, фазирования и распределения управляющих импульсов

Командный блок 20 служит для выработки команды пуска блока 15 генерации управляющих импульсов и необходим для нормальной работы последнего . Выходные сигналы блока 15 усиливаются усилителями .13, 14, 16 и 17,

На фиг о 2 показана диаграмма тока коммутации (Т9), напряжения на конденсаторе 9 (Н9) и напряжения на коммутирующем тиристоре (НК), не участвующем в процессе коммутации.

В момент t. включается коммутиру0

5

ющий тиристор (например, тиристор 11)..До этого момента времени НК тиристора 12 бьшо близко к нулю, так как полярность напряжения конденсатора 9 (фиГоО была такой, что вычиталась из напряжения источника 1„ В момент t из-за включения тиристора I1 к тиристору I2 прикладывается напряжение источника 1 о Ток коммутации протекает через диод 4, так как тиристор 2 вьжлючен и емкостшш ток нагрузки (рассматривается именно

этот режим) течет через диод 5. В момент t ток коммутации Т9 спадает до нуля, конденсатор 9 заряжен до противоположного напряжения, которое теперь суммируется с напряжением источника 1, прикладываясь к тиристору 12. возникает скачок напряжения, который исчезает в момент t (в известной схеме), когда будет подан импульс управления на тиристор Зо Если этот импульс подать в момент t, то перенапряжения не будет. Именно такой режим осуществляет пред

лагаемая схема..

Датчик 21 тока в течение всего времени протекания тока через обратные диоды имеет выходной сигнал, ко- торьш запускает нуль-орган 22 или 23 (в зависимости от того, через какой диод течек ток). При исчезновении тока по исчезновению сигнала нуль-органа 22 (23) запускается формирователь 24.(25), который включает одновибра- трр 26 (27)о Последний подает через элемент ИЛИ 18 (19) упреждающий сигнал на запуск соответствующего усилителя 16 (17) импульсов.

Одновибраторы предназначены для формирования импульсов длительностью, превышающей максимальную величину

временного интервала

1-3

и используются потому, что при малых токах нагрузки (меньше тока удержания тиристора) недостаточно подачи узког импульса запуска тиристора из-за возможности выключения тиристора„

Невозможно обеспечить требуемую работу схемы без перенапряжений программным путем без контроля за током обратных диодов 4 и 5 или током коммутации вследствие того, что коммутирующий реактор 10 имеет нелинейный характер, В ряде случаев последовательно с тиристорами включают дроссели насыщения. В этих условиях длительность tj- t, полуволны тока Т9 коммутации будет колебаться в завиJ5J1798

симости от колебания напряжения источника 1. Кроме того, существуют: колебания этой величины в зависимос- ти от температуры.

Подача импульса ранее момента t2 (с целью компенсации вариаций) ведет к сквозным токам, уменьшая КПД, если нагрузка становится индуктивной. Кроме того, возникают большие скачки токов через вводимый в работу рабочий тиристорj вследствие чего последний может повредиться.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает надежную работу схемы, исключая перенапряжения. В результате повышается надежность работы и снижаются массогабаритные показатели за счет снижения числа последовательно включаемых тиристоров в высоковольтных установках,.

Формула изобретения

Устройство для управления автономным инвертором напряжения по схеме Мак-Муррея, содержащее командный блок выходами соединенный с блоком генерации управляющих импульсов, выходы которого связаны с усилителями коммутирующих импульсов, и усилители рабочих импульсов, отличающ е - е с я тем, что, с целью повышения надежности за счет снижения перенапряжений, оно снабжено двумя элементами ИЛИ, двумя одновибраторами,двумя формирователями импульсов, двумя нуль-органами и-датчиком тока в цепи обратных диодов, выходы датчика тока

через цепочки, каждая из которых содержит последовательно соединенные нуль-орган, формирователь импульсов и одновибратор, подключены к первым входам элементов ШШ, выходы которых соединены с усилителями рабочих импульсов, а вторые входы соединены с блоком генерации управляющих импульсов.

Изобретение относится к электротехнике и используется для защиты от перенапряжений коммутирующих тиристоров в схеме Мак-Муррея при емкостной нагрузке. Цель изобретения - повышение надежности за счет снижения перенапряжений. Силовая схема инвертора содержит источник 1, рабочие тиристоры 2,3, диоды 4,5, фильтр 6. Параллельно нагрузке 7 включен компенсирующий конденсатор 8. Коммутирующий блок содержит конденсатор 9, реактор 10, тиристоры 11, 12. Для управления тиристорами имеются усилители 13, 14, 16, 17 с гальванической развязкой, связанные входами с блоком 15 генерации управляющих импульсов, к входу которого подключен командный блок 20. В схему дополнительно введены датчик 21 тока обратных диодов, нуль-органы 22, 23, формирователи (дифференциаторы) 24, 25, одновибраторы 26, 27, элементы ИЛИ 18, 19. Изобретение повышает надежность работы коммутирующих тиристоров за счет снижения перенапряжений. Цель достигается за счет введения слежения за током коммутации. 2 ил.

Фие.2

Редактор АоЛежнина

Составитель В.Мальцев

Техред Л.Сердюкова Корректор ОоЦипле

Заказ 5908/54

Тираж 608

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

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Подписное