Автономный инвертор тока Советский патент 1991 года по МПК H02M7/515 H02H7/122 

(Л

С

Изобретение относится к электротехнике, в частности к силовой преобразовательной технике. Цель изобретения - повышение надежности автономного инвертора путем контроля нарушения электромагнитного процесса коммутации. Предлагается автономный инвертор тока с датчиком напряжения на коммутирующих конденсаторах и специальным блоком защиты, контролирующим правильность протекания процесса их перезаряда. Введение в автономный инвертор блока защиты позволяет осуществить безынерционный контроль, сформировать сигнал о нарушении электромагнитного процесса при коммутации вентилей и отключить инвертор до развития аварии, повысить его надежность. 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к силовой преобразовательной технике.

Цель изобретения - повышение надежности автономного инвертора путем контроля нарушения электромагнитного процесса коммутации,

На фиг. 1 представлена функциональная схема инвертора; на фиг. 2 и 3 показаны примеры выполнения трехфазного коммутатора и датчик напряжения на коммутирующих конденсаторах; на фиг. 4 - временные диаграммы работы инвертора.

В автономном инверторе (фиг. 1) тиристоры 1-6 образуют основной тиристорный мост 7. Выводы переменного тока основного тиристорного моста 7 соединены через коммутирующие конденсаторы 8 с соответствующими выводами переменного тока

трехфазного коммутатора 9. Одноименные выводы постоянного тока коммутатора 9 и основного моста 7 соединены между собой. Напряжение на коммутирующих конденсаторах 8 измеряется датчиком 10. связанным входами с соответствующими выводами конденсаторов 8. Выход датчика 10 через пороговый элемент 11 соединен с одним из входов блока 12 распределения импульсов управления, распределяющего отпирающие импульсы по переходам управления тиристоров основного моста 7 и коммутатора 9. К другому входу блока 12 подключен выход задающего генератора 13. Выход датчика 10 напряжения на конденсаторах 8 соединен с входом дифференциатора 14 блока 15 защиты от нарушения коммутации инвертора. Выход дифференциатора 14 через нуль-орган 16

ON ЧЭ Х|

Ю СО N)

и формирователь 17 импульсов нормированной длительности связан с одним из входов элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 18, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 13, а выход является выходом блока 15.

На фиг. 2а представлена схема коммутатора, состоящего из диодного неуправляемого моста 19...24, выводы постоянного тока которого связаны с соответствующими выводами коммутатора 9 через коммутирующие тиристоры 25 и 26. На фиг. 26 представлена схема коммутатора на тиристорах 27...32, аналогичная схеме основного моста 7 на тиристорах 1-6.

Датчик 10 напряжения на коммутирующих конденсаторах 8 может быть выполнен, например, как это показано на фиг. 3. Напряжение на коммутирующих конденсаторах 8 (фиг. За) измеряется двумя делителями 33 напряжения, одно плечо каждого из них содержит три резистора 34, собранных-в звезду и подсоединенных к выводам переменного тока моста 7 и коммутатора 9. Измерительные резисторы

35делителей 33 включены между нулевыми точками звезд резисторов 34 и землей. Выходы делителей 33 соединены с инвертирующим и неинвертирующим входами дифференциального усилителя 36. На фиг,

36представлена схема другого варианта реализации датчика 10 напряжения на коммутирующих конденсаторах 8, Измерение напряжения на коммутирующих конденсаторах в каждой фазе инвертора осуществляется посредством идентичных узлов 37. В состав узла 37 измерения входят два делителя 38 напряжения, подключенные к выводам конденсатора 8. Выходы делителей 38 напряжения соединены с инвертирующим и неинвертирующим входами дифференциального усилителя 39. Выходы узлов

37измерения напряжения соединены с входами сумматора 40, На фиг. 4 приведены позиции 41-46.

Инвертор работает следующим образом.

В нормальном режиме работы на каждом межкоммутационном интервале ток протекает через пару тиристоров, например 1 и 2, основного моста 7 и две фазы нагрузки. При этом все остальные вентили схемы (как тиристоры, так и диоды коммутатора 9) выключены. Коммутирующие конденсаторы 8 отключены от нагрузки и заряжены за счет процессов предыдущей коммутации. Полярность напряжения на них показана на фиг. 1 без скобок. Ей соответствует нижний (отрицательный) уровень напряжения на выходе датчика 10 напряжения на коммутирующих конденсаторах 8 относительно оси 46 (фиг, 4),

Коммутация осуществляется блоком 12 распределения импульсов управления при прохождении сигналов задающего генератора 13 (ось 41, фиг. 4) и обеспечивается коммутирующими вентилями коммутатора 9

0 и коммутирующими конденсаторами 8. На интервале коммутации по сигналу задающего генератора 13 и блока 12 под действием напряжения на конденсаторе 8 ток переключается с одного из основных тиристоров

5 (например, тиристора 1) на коммутирующий тиристор (25) коммутатора 9. Через тиристор 25, диоды 19.,.24 происходит перезаряд коммутирующих конденсаторов 8 до полярности, показанной в скобках (фиг. 1).

0 Напряжение на выходе датчика 10 также изменяется по восходящей линии относительно оси 42 (фиг. 4). При перезаряде конденсаторов 8 до заданного уровня происходит срабатывание порогового эле5 мента 11, по которому блок 12 прекращает подачу импульса на коммутирующий тиристор 25 и включает очередной тиристор 3 анодной группы моста 7, Под действием напряжения на коммутирующих конденсато0 pax 8 ранее проводившие вентили коммутатора 9 выключаются- после чего . начинается очередной межкоммутационный интервал работы инвертора, на котором включены основные тиристоры 2 и 3

5 моста 7. Все остальные вентили инвертора при этом выключены, а коммутирующие конденсаторы 8 отделены от нагрузки и заряжены до заданного уровня (верхний уровень кривой относитель0 но оси 42 фиг. 4). Процесс коммутации тока в катодной группе тиристоров 2, 4, 6 моста 7 протекает аналогично.

Таким образом, при нормальной работе автономного инвертора тока на интер5 валах коммутации коммутирующие конденсаторы перезаряжаются до напряжения заданного уровня и полярности, а на межкоммутационных интервалах напряжение остается неизменным (кривая

0 42, фиг. 4). Напряжение выхода датчика 10, пропорциональное напряжению на коммутирующих конденсаторах 8, поступает на вход блока 15 защиты и дифференцируется в дифференциаторе 14. На выходе диф5 ференциатора на интервалах перезаряда коммутирующих конденсаторов 8 выделяются разнополярные импульсы (ось 43, фиг. 4). С помощью нуль-органа 16 и формирователя 17 эти импульсы превращаются в логические сигналы (оси 44 и 45, фиг. 4),

нормированные по длительности в соответствии с длительностью импульсов задающего генератора 13. Сравнение последовательностей выходных импульсов генератора 13 (ось 41, фиг. 4) и формирователя 17 (ось 45, фиг. 4) осуществляется элементом НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 18. При нормальной работе инвертора эти последовательности импульсов совпадают во времени и на выходе элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 18, и в целом блока 15 защиты от нарушения коммутации сигнал не возникает. При нарушении коммутации вентилей инвертора его выходной ток замыкается по коммутирующим или основным тиристорам, минуя ком- мутирующие конденсаторы 8. Напряжение на них перестает изменяться (ось 42, фиг. 4), исчезает выходной сигнал формирователя 17, соответствующий процессу коммутации, и в момент поступления очередного импуль- са задающего генератора 13 на вход элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 18, на его выходе и на выходе блока 15 защиты формируется сигнал (ось 46, фиг 4) о нарушении коммутации. Этот сигнал может быть ис- пользован в системе автоматики инвертора для его аварийного отключения.

Таким образом, введение в состав автономного инвертора тока блока 15 защи- ты, включающего в себя дифференциатор 14, нуль-орган 16, формирователь 17 и элемент НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 18, позволяет безынерционно выявить нарушение коммутации вентилей инвертора, отключить его до развития аварийных сверхтоков.

-8 +

тЦ&

Формула изобретения Автономный инвертор тока, содержащий основной трехфазный тиристорный мост, выводы переменного тока которого соединены через коммутирующие конденсаторы с соответствующими выводами переменного тока трехфазного коммутатора, выводы постоянного тока которого соединены с выводами постоянного тока основного трехфазного тиристорного моста, задающий генератор, выходом соединенный с первым входом блока распределения импульсов управления, к второму входу которого подключен выход порогового элемента, вход которого подключен к выходу трехфазного датчика напряжения на коммутирующих конденсаторах, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем контроля нарушения электромагнитного процесса коммутации, он снабжен блоком защиты, включающим в себя дифференциатор, нуль-орган, формирователь импульсов нормированной длительности, элемент НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, причем вход дифференциатора использован в качестве входа блока защиты и подключен к выходу датчика напряжения на коммутирующих конденсаторах, выход дифференциатора через последовательно включенные нуль-орган и формиро- ватель импульсов нормированной длительности соединен с первым входом элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, а выход использован в качестве выхода блока защиты.

HF

iszjzjz

-о ч К нагрузке -о

ГТ

WZJZ

3J

/КфА/КАфф/К

14hH rfв

13

SZ II II

20

21

23 Ъ Ъ7

.24

i у

I LJLElL--b J

27 M

28

29

31

32

Ги /

Фиг.2

a

46

Фиг, 4