Способ управления последовательным инвертором с отсекающими диодами Советский патент 1991 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках питания электротермичес- ских и ультразвуковых технологических установок,

Цель изобретения - повышение надежности инвертора при работе на переменную нагрузку,

На чертеже представлена схема последовательного инвертора с отсекающими диодами.

Инвертор содержит первый и второй II инверторные мосты на четырех тиристорах 1-4 с коммутирующим конденсатором 5 в диагонали, соединенные последовательно через два магнитосвязанных коммутирующих дросселя 6 и 7 и подключенные к входным выводам через дроссель фильтра 8. Параллельно цепи из мостов I и II включена цепочка из двух последовательно включенных фильтровых конденсаторов 9 и 10. Нагрузка 11 включается между общими точками фильтровых конденсаторов 9 и 10 и коммутирующих дросселей 6 и 7, Отсекающий диод 12 подключен катодом к катодной группе тиристоров 2 и 4 первого моста I, a анодом к отрицательному входному выводу, а отсекающий диод 13 подключен катодом к анодной группе тиристоров 1 и 3 первого моста I, а анодом к анодной группе тиристоров второго моста II.

Способ осуществляют следующим образом,о

Формируют две последовательности управляющих импульсов, первую из которых подают на тиристоры моста i, обеспечивая поочередное включение тиристоров 1,4 и 2, 3. Если ток нагрузки не превышает своего предельного (допустимого) значения, вторая последовательность управляющих импульсов обеспечивает переключения тиристоров инверторного моста II с фазовым сдвигом tp 180° по отношению к соответствующим тиристорам 1-4 тиристорного моста I. При увеличении тока нагрузки по сигналу датчика тока происходит уменьшение угла фазового сдвига р (в пределе при к.з, до (р 0). При этом возникает второй, дополнительный, контур перезаряда коммутирующих конденсаторов 5(1), 5(П).

Дополнительный контур перезаряда коммутирующих конденсаторов 5(1), 5(11) включает последовательную цепь из конденсаторов 9 и 10 фильтра и дросселей 6 и 7. Волновое сопротивление р этого контура более чем в два раза превышает волновое сопротивление р контуров коммутации в номинальном режиме работы

и

- 1/2 ( 1 + 1 К ) ( U + L ) ( Cs + Сэ

с9

/2 ( 1 + К ) (U 4- L ) ( С5 + Сю ) VС Cm

10

л 1/U ( С5 + Сэ ) /1.7 ( Св + CIQ) . Р I С5 СоГ С5 Сю

15

20

25

р 2 Y1 +К/Эн,

где Cs, Сэ, Сю - емкость конденсаторов 5, 9

и 10;

Ц, L - индуктивность коммутирующих дросселей 6 и 7;

К- коэффициент связи коммутирующих дросселей б и 7.

Интенсивность процессов в инверторе и, следовательно, токи тиристоров (контуров) пропорциональны волновому сопротивлению, поэтому интенсивность процессов во втором контуре (включающем коммутирующие конденсаторы 5(1), 5(11) мостов I, II) существенно ниже (соотношение зависит от сопротивления нагрузки 11), Уменьшение фазового сдвига (р приводит к росту влияния второго контура перезаряда 30 5(1), 5(И), в результате снижается интенсивность процессов в инверторе и токи тиристоров.

Устройство для управления инвертором, реализующее данный способ управления, содержит задающий генератор 14, к выходу которого подключены последовательно блок 15 регулируемой задержки и распределитель 16 импульсов, а также распределитель 17. К выходам распределителей 16 и 17 импульсов подключены выходные каскады 18 и 19, подсоединенные к управляющим электродам тиристоров 1-4 соответственно второго II и первого I мостов. В состав устройства входит также датчик 20 тока тиристоров, выход которого соединен с вторым входом блока 15 регулируемой задержки.

Инвертор работает следующим образом.

В номинальном режиме работы (при номинальном сопротивлении нагрузки II) ток тиристоров 1-4 не превышает предельный уровень. При этом тиристоры 1, 4, 2 и 3 диагоналей мостов I и II включаются поочередно. Фазовый сдвиг у между импульсами управления тиристорами мостов I и II со- ставляет половину периода выходной частоты. Импульсы задающего генератора 14 поступают на блок регулируемой задержки, где смещаются по фазе на угол ф 180° в

35

40

45

50

55

соответствии с сигналом датчика 20 тока, и на распределители 16 и 17 импульсов, где происходит их распределение по каналам (тиристорным группам: 1(1). 4(1) и 2(1), 3(); 1(11), 4(1) и 2(11), 3(11). Выходные каскады 18 и 19 усиливают импульсы до требуемой для надежного включения тиристоров амплитуды. При отпирании тиристоров одной из ди- агоналей мостов или II, например тиристоров 1, 4 моста I, начинается колеба- тельный перезаряд коммутирующего конденсатора 5(1) через конденсатор фильтра 9 и нагрузки 11 по цепи (5(1)-4(1 -6-11-9-1(1)- 5(1). Ток через нагрузку 11 протекает в направлении, условно принимаемом за положительное. После достижения колебательным током перезаряда коммутирующего конденсатора 5(1) максимального значения изменяется полярность напряжения на коммутирующем дросселе 6. Это на- пряжение в контуре 6-11-10-12-6 является отпирающим для диода 12. Как только на- пряжение на дросселе 6 станет выше суммы напряжений на нагрузке 11 и конденсаторе

10фильтра, отпирается диод 12. При этом тиристоры 1 и 4 выключаются, а через нагрузку 11 продолжает перетекать ток в положительном направлении за счет энергии коммутирующего дросселя 6. Ток протекает

по контуру 6-11-10-12-6. Диод 12 проводит до тех пор, пока не израсходуется энергия дросселя 6. После выключения диода 12 заканчивается положительный импульс тока в нагрузке 11. При работе отсекающего диода 12 осуществляется возврат излишней энер- гии от контура коммутации в источник питания (в конденсатор фильтра 10), что обеспечивает стабилизацию режима при работе на измеянющуюся нагрузку,

Отрицательный импульс тока в нагрузке

11формируется при работе тиристоров моста II. После выключения диода 12 включаются тиристоры 1(11), 4(11) и начинается колебательный перезаряд коммутирующего конденсатора 5(11) по цепи 5(1 l)-4(ll)-10-11- 7-1(11)-5(Н). Процессы, происходящие при при этом, аналогичны описанным выше за исключением того, как работает диод 13.

Далее включаются тиристоры 2(1). 3(1) и () 30 О

При изменении сопротивления нагрузки 11 в сторону уменьшения интенсивность процессов в инверторе возрастает. При возрастании тока нагрузки ток тиристоров увеличивается, что приводит к увеличению сигнала на выходе датчика 20 тока и, соответственно, к уменьшению блоком 15 регулируемой задержки фазового сдвига (р импульсов управления тиристоров диагоналей мостов I и II. При этом, как уже указывалось, образуется дополнительный контур перезаряда коммутирующих конденсаторов 5(1) и 5(П), включающий последовательную цепь из конденсаторов 9 и 10 фильтра и дроссели 6 и 7. Благодаря контролю за током тиристоров инвертора удается уменьшить загрузку тиристоров по току при к.з. в 1,35-1,41 раза, поддерживая ее на уровне номинального режима. Таким образом, обеспечивается повышение надежности работы инвертора на изменяющуюся в широких пределах нагрузку. Это позволяет также снизить массогабаритные показатели и стоимость инвертора, так как при одинаковой максимальной выходной мощности в инверторе, могут быть использованы тиристоры и диоды, а также реактивные элементы на номинальный ток.

Формула изобретения Способ управления последовательным инвертором с отсекающими диодами, заключающийся в том, что формируют две последовательности управляющих импульсов стабильной выходной частоты, причем их сдвиг по фазе относительно друг друга равен р, и подают их на тиристоры соединенных последовательно первого и второго инверторных мостов соответственно .отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, измеряют ток через тиристоры одного из инверторных мостов и при превышении указанным током заданного предельного уровня изменяют фазовый сдвиг р в пределах р 180°,0, причем с увеличением тока фазовый сдвиг р уменьшают.

Изобретение относится к преобразова- «еяьной технике и может быть использовано в источниках питания электротехнических и ультразвуковых технологических установок. в Предложенный способ повышает надежность работы инвертора при работе на переменную нагрузку за счет обеспечения уменьшения загрузки тиристоров по току Способ управления последовательным инвертором с отсекающими диодами заключается в том, что формируют две последовательности управляющих импульсов стабильной частоты, равной выходной частоте инвертора, и сдвинутых по фазе между собой на угол f. При управлении измеряют ток силовых тиристоров 1-4 одного из двух инверторных мостов и при превышении указанным током заданного предельного уровня изменяют фазовый сдвиг управляющих импульсов другого инверторного моста в пределах р 180°,0. С увеличением тока нагрузки фазовый сдвиг уменьшается. 1 ил. со с Os Ю О 00 ел