Статический преобразователь частоты Советский патент 1990 года по МПК H02M5/45 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления частотой вращения мощного синхронного двигателя.

Цель изобретения - повышение перегрузочной способности путем уменьшения времени коммутации тиристоров инвертора, а также исключение необходимости организации средней точки нагрузки и соединения этой точки с выводами коммутирующих тиристоров.,

На фиг.1 показана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 -- временные диаграммы, поясняющие его работуо

Статический преобразователь частоты содержит последовательно соединенные управляемый выпрямитель 1.дроссели 2 и 3 и инвертор 4 на тиристо - pax с управляющими входами VI - V6. Выводы переменного тока инвертора 4 подключены к общим точкам цепочек последовательно включенных между вывода ми постоянного тока выпрямителя 1 коммутирующих тиристоров с управляющими входами LI - L6, образующими узел 5 коммутирующих тиристоров. Причем, подключение указанного узла 5 к выводам переменного тока инвертора 4 выполнено так, что коммутирующие тиристоры с управляющими входами L1 - L6 соединяются основными выводами с одноименными выводами тиристоров инвертора 4, управляющими входами которых являются соответственно. VI - V6. Например, анод коммутирующего тиристора с управляющим входом L3 соединяется с анодом тиристора инвертора 4, управляющим входом которого является вход V3, и т.д. Параллельно1 дросселям 2 и 3 включены шунтирующие тиристоры с управляющими входами HI и Н2, а параллельно входу системы 6 импульсно-фазового управления выпрямителем 1 подключается ключ 7, К выводам постоянного тока выпрямителя 1 подключен датчик 8 выпрямленного напряжения, выход которого подключен к входу цепи из последовательно соединенных компаратора 9, первого одно- вибратора 10 с выходным сигналом Т1, второго одновибратора 11 и триггера

0

5

0

5

Q .,

5

0

50

55

12 с парафазными выходами S1 и §1, второй установочный вход которого подключен к выходу шестивходового логического элемента 13, реализующего логическую функцию 6 ИЛИ и входами связанного через дифференцирующие звенья 14 с выходами Р1 - Рб системы 15 импульсно-фазового управления инвертором 4„ Инверсный выход S1 триггера 12 соединен с управляющим входом ключа 7, а его прямой выход S1 подключен к счетному входу второго триггера 16 с парафазными выходами S2, S2. Управляющие входы VI - V6 тиристоров инвертора подключены к выходам первого логического узла 17, который выполнен реализующим логические выражения

VI S1-S2-P1 + S2-PI ; V2 S1-S2-P4 +

V3 S1-S2-P3 +S2-P3;

V4 SLS2.P6 +S2-P6;

V5 S1-S2-P5 +S2-P5;

V6 SI-S2-P2 +S2-P2,

для чего входы упомянутого логического узла 17 подключены к соответствующим входам триггеров 12 и 16 и к выходам Р1 - Р6 системы 15 импульсно- фазового управления тиристорами инвертора 4 о

..доходы второго логического узла 18 связаны с управляющими входами LI - L.6 коммутирующих тиристоров и с управляющими входами HI и Н2 шунтирующих тиристоров. Данный логический узел 18 реализует логические выражения

LI TI-P3-V3; L2 - T1-P6-V4; L3 T1-P5-V5 ; L4 - TPP2-V6 ; L5 Tl Pbvl ; L6 T1-P4-V2 ; HI L2 + L4 + L6; Н2 L2 + L3 + L5,

S15

при соответствуклцсм подключении его входов„

Выходные напряжения JQ,U(, и Uc инвертора 4, имеющие приблизительно синусоидальный характер, изображены на фиг02. Адекватно их последовательности на выходах Р1 - Р6 системы 15 импульсно-фаэового управления инвертором формируется последователь- ность импульсов для управления тиристорами. Причем фазовый сдвиг между указанными последовательностями, обозначенный на временной диаграмме (фиг02), устанавливается обычно воз- можно более близким к 180 эл.град. относительно точек естественной коммутации тиристоров инвертора 4 для минимизации реактивной составляющей мощности на выходе преобразователя частоты. Моментам окончания импульсов на выходах Р1 Р6 системы 15, фиксируемым при помощи дифференцирующих звеньев 14, соответствуют моменты установки триггера 12 в нулевое положе- ние по выходу S10 Установка его в противоположное состояние осуществляется импульсом с выхода одновибратора 11, момент появления которого отстоит от момента изменения знака выходного напряжения 1Ь выпрямителя 1 на величину длительности импульса Т1, формируемого одновибратором 10. Интервалы нулевого состояния выхода S1 триггера 12 соответствуют таким обра- зон времени, необходимому выпрямителю 1 на переход в инверторный режим (напряжение Uj, фиг.2) и последующим интервалам, задаваемым сигналом Т1 для восстановления вентильной проч- ности тиристоров инвертора 4. Сигналы на выходах S2, S2 триггера 16 со счетным входом определяют очередность запрета на формирование импульсов на выходах VI - V6 логичес- кого узла 17 для управления тиристо- |рами катодной и анодной групп инвертора 4„ Одновременно с появлением сигналов на выходе Т1 одновибратора 10 формируются импульсы на выходах L1 - L6, HI и Н2 для включения коммутирующих и гаунтирующих тиристоров0

Преобразователь частоты работает следующим образом

При включении очередного тиристора инвертора 4, например тиристора с управляющим входом V4, и выключении предыдущего, а именно, тиристора с

JQ 5 205 0 г 0 5 0

5

136

управляющим входом V2, по срезу импульса Р4 управления Последним, формируемым на выходе на выходе системы 15 имлульсно-фазового управления инвертором 4, через дифференцирующие звенья 14 и логический элемент 13, реализующий логическую функцию 6 ИЛИ, триггер 12 переключается в состояние, соответствующее закорачиванию входа системы 6 импульсно-фа- зового управления выпрямителем I,, Осу- ществляется это в результате воздействия сигнала с инверсного выхода S1 триггера 12 на управляющий вход ключа 7 о При этом выпрямитель 1 переводится в инверторный режим работы. В момент изменения знака напряжения на его выходе, фиксируемый по- средством датчика 8 выражения и компаратора 9, запускается одновибратор 10, выходной сигнал Т1 которого, воздействуя на вход второго логического учла 18, в соответствии с логическим выражением

L2

приводит к включению коммутирующего тиристора с управляющим входом L2. Этот же импульс используется в соответствии с логическим выражением

HI L2 + L4 + L6

для одновременного включения шунтирующего тиристора с управляющим входом Н1 , В результате отрицательное напряжение с выхода выпрямителя 1 через открытые коммутирующий тиристор с управляющим входом L2 и шунтирующий тиристор с управляющим входом HI прикладывается к тиристору инвертора 4 с управляющим входом V2 и запирает его. Ток, до этого протекавший через него, нагрузку и тиристор соуправляющим входом V5, замыкается по цепи, включающей фазы нагрузки, тиристор с управляющим входом V5, дроссель 3 и тиристор с управляющим входом L2. В этом контуре (фиг.2 действует линейное напряжение нагрузки Uoc, которое стремится запереть тиристоры с управляющими входами V5, L2, но этому препятствует дроссель 3. После выдержки времени, необходимой для восстановления запирающих свойств тиристора с управляющим входом V2, соответствующей длительности имлульса Т1. на выходе одновибратора 10, запускается одиовибратор 11, триггер 12 переключается в исходное состояние, ключ 7 размыкается, восстанавли- , вается выпрямительный режим выпрямителя 1. Переключение триггера 12 в исходное состояние и соответствующее состояние триггера 16 фиг.2) прекращает запрет на прохождение импульса jg Р6 с выхода системы 15 импульсно- фазового управления на управляющий вход V4 тиристора инвертора 4, Осуществляется это первым логическим узлом 17, реализующим формирование ука-15 занного импульса V4 в соответствии с логическим выражением

V4 S1-S2-P6 + S2-P6 .

После включения тиристора с управляющим входом V4 запираются тиристоры с управляющими входами L2 и Н13 Ток переводится в основной контур, образованный выпрямителем 1, дроссе- лями 2 и 3, тиристорами инвертора 4 с управляющими входами V4, V5 и последующими фазами (например, b ,с) нагрузки с

Таким образом, реактивность наг- рузки в предлагаемом устройстве выводится из контура коммутации тиристоров инвертора во вспомогательный контур и коммутация осуществляется в минимально возможное время, что способствует повышению перегрузом- ной способности преобразователя частоты.

Формула изобретения

Статический преобразователь частоты, содержащий инвертор с управляющими входами VI - V6, выводы постоянного тока которого через дроссели, шунтированные первым и вторым шунтирующими тиристорами с управляющими входами HI, H2 подключены соответственно к катодному и анодному выводам управляемого выпрямителя, основную цепочку последовательно соединенных первого и второго коммутирующих тиристоров с управляющими входами L1, L2, включенную между выводами постоянного тока управляемого выпрямите.

ля, систему импульсно-фазового управ ления выпрямителем с подключенным naj раллельно ее входу ключом, систему импульсно-фачового управления инвер.

, jg15

О

25

-

40

45

50

55

тором с выходными сигналами Р1 -Р6, последовательность которых соответствует последовательности фаз выход Пых напряжений инвертора,и шесть дифференцирующих звеньев, входы которых подключены к выходам системы импульсно-фазового управления инвертором, отличающийся тем, что, с целью повышения перегрузочной способности путем уменьшения времени коммутации тиристоров инвертора, он снабжен двумя аналогично выполненными и подключенными к шинам постоянного тока выпрямителя дополнительными цепочками попарно последовательно включенных третьего и четвертого, пятого и шестого коммутирующих тиристоров с управляющими входами соответственно L3 - L6, а точки соединения тиристоров этих до полнит ел ыых и основной цепочки соединены с выходными выводами инвертора ,так,что коммутирующие тиристоры с управляющими входами LI - L6 соединяются основными выводами с одноименными выводами тиристоров инвертора, управляющими входами которых являются соответственно входы VI - V6, шестивходовым логическим элементом 6 ИЛИ, входы которого подключены к выходам упомянутых дифференцирующих звеньев, цепью из последовательно включенных датчика выпрямленного напряжения выпрямителя, компаратора, первого одновибратора с выходным сигналом Т1, второго одно- вибратора и первого триггера с пара- фазными выходами SI, S1, второй установочный вход которого подключен к выходу упомянутого логического эле- мента 6ИЛИ, а инверсный выход S1 - |к управляющему входу ключа, вторым триггером с парафазными выходами S2j S2, счетным входом, подключенным к основному выходу S1 первого триггера, и двумя логическими узлами, причем первый логический узел связан с управляющими входами VI - V6 тиристоров инвертора и выполнен реализующим логические выражения VI S1-S2-P1 + S2-P1 ;

V2 S1-S2-P4 + S2-P4 ; V3 Sl-32 РЗ + S2-P3; V4 S1-S2-P6 + S2-P6 ; V5 SLS2-P5 + S2-P5; V6 S1-S2-P2 S2 P2,

а второй логический узел выходами связан с управляющими входами LI - L6 коммутирующих тиристоров и с управляющими входами HI, H2 шунтирующих тиристоров и выполнен реализующим логические выражения

LI - T1-P3-V3; L2 - TNP6-V4;

1552313

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике. Его целью является повышение перегрузочной способности путем уменьшения времени коммутации тиристоров инвертора. Устройство содержит последовательно соединенные управляемый выпрямитель 1, дроссели 2, 3 зашунтированные тиристорами с управляющими входами Н1, Н2, инвертор 4 и мост коммутирующих тиристоров. Блок управления обеспечивает заданный алгоритм управления устройством. В моменты коммутации тиристоров моста реактивность нагрузки выводится из контура их коммутации, в результате чего коммутация осуществляется в минимально возможное время. 2 ил.

Фае. 2