Автономный инвертор напряжения Советский патент 1992 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к автономным инверторам напряжения (АЙН) двухзвенных преобразователей частоты. Изобретение может быть использовано в частотно-регулируемом электроприводе, прежде всего в высокоскоростном а также в электроприводе с широт- но-импульсной модуляцией (ШИМ) выходного напряжения.

Целью изобретения является повышение максимальной рабочей частоты.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого инвертора; на фиг.2 и 3 - соответственно временная диаграмма импульсов управления Uy тиристорами и блок-схема управления ими: на фиг.4 - пример реализации сигнала управления для одного из разделительных тиристоров; на фиг.5 и 6 - соответственно графики изменения токов I и напряжений U в инверторе в

процессе коммутации и графики напряжения U и тока I реактора в процессе подзаря- да.

Автономный инвертор напряжения содержит рабочие тиристоры 1-6 с диодами обратного тока 7-12, соединенные с коммутирующими конденсаторами 13-15. Коммутирующие реакторы 16 и 17 соединены с разделительными тиристорами 18, 19 и подключены к мосту 20-25, тиристоры подзэря- да 26. 27, источник подэаряда 28 и резисторы 29, 30.

Процесс коммутации в АЙН происходит в соответствии с последовательностью сигналов управления на фиг.2 и повторяется через интервал времени t 1 /6f для каждого из рабочих тиристоров, где f - рабочая частота. Необходимая последовательность импульсов формируется, например, известной схемой блока пересчета импульсов упVI о VI VI

00

равления 31, поступающих от задающего генератора с частотой 6f. Эти импульсы подаются на тиристоры через соответствующие усилители-формирователи 32-42. Для получения сигналов управления раздели- тельными тиристорами в анодной и катодной группах применена схема монтажного ИЛИ 43. Аналогично блоку 44, включающему в себя усилители-формирователи 40-42 и схему ИЛИ 43, выполнен блок 45. Схема получения сигнала управления разделительным тиристором 18 показана на фиг.4 (для тиристрра 19 она аналогична). Здесь 46-49 - излучающие диоды входных цепей оптронных развязок соответственно тири- сторов 18, 20, 22 и 24. 50 -фототиристор оптронной развязки. 51-54-токоограничи- вающие резисторы.

Использование такой схемы практически не усложняет системы управления и не требует дополнительных логических элементов.

Основной процесс коммутации рабочих тиристоров каждой фазы происходит независимо от коммутации рабочих тиристоров других фаз. Рассмотрим этот процесс на примере фазы А (закрывание тиристора 1). Закрывание тиристора 1 начинается в момент времени и) t 7 я/6 (см. фиг.2 и 5).ког- да поступает импульс управления на коммутирующий тиристор 20. Образуется основной контур перезаряда коммутирующего конденсатора 13: тиристор 20 - конденсатор 13 - рабочий тиристор 1 (до момента, когда ток рабочего тиристора, рае- ный разности рабочего тока и тока конденсатора, становится равным нулю) или диод 7 после прекращения тока через закрываемый тиристор 1 - разделительный тиристор 18 - коммутирующий реактор 16. Происхо- дит обычный для инвертора напряжения колебательный перезаряд коммутирующего конденсатора 13. Затухание в основном коммутирующем контуре мало и собственная частота этого контура равна

2 л ГСс

Полное время перезаряда коммутирующего конденсатора

U ,

где С - емкость коммутирующего конденсатора;

L - индуктивность реактора 16, Потери в контуре коммутации во время перезаряда коммутирующего конденсатора компенсируются в течение этапа подзаряда коммутирующего конденсатора от источника 28. При закрывании тиристора 1 этап

0 5

0

5 0 5 0 5

0

5

подзаряда коммутирующего конденсатора 13 начинается в момент tut 4 л/3 (см. фиг.2 и 5). Контур подзаряда в этом случае образуют коммутирующий реактор 16, тиристор 20, конденсатор 13, диод 8 или рабочий тиристор 2 в зависимости от величины и направления рабочего тока фазы А, тиристор подзарядки 27, резистор 30, реактор 17. источник напряжения подзаряда 28. Собственная частота контура подзаряда равна

f -1

Полное время подзаряда коммутирующего конденсатора

4

tnfii-ггг- V2LC

2fn

Кривые мгновенных значений тока И и напряжения Ui7 реактора 17 в процессе подзаряда конденсатора 13. происходящего после закрывания рабочего тиристора 1, показаны на фиг.6. Процесс подзаряда в рассматриваемом случае должен заканчиваться до момента времени cot 3 л/2 (см. фиг.5), когда включится коммутирующий тиристор 25 и начнется коммутация в фазе С.

Таким образом, максимально допустимое время подзарядки ограничено t

i-irj-r-- и при определенных парамет1/Тмакс pax L и С коммутирующего контура максимальная рабочая частота

.1 1 Wc-HV- 127rV2| C Исключение дополнительного контура тока приводит к уменьшению времени процесса подзаряда и уменьшению потерь в коммутирующих контурах.

Формула изобретения Автономный инвертор напряжения, содержащий подключенный к выводам источника питания основной трехфазный тиристорный мост и трехфазный мост обратных диодов, выводы переменного тока которых соединены и подключены к выходным выводам и через коммутирующие конденсаторы к выводам переменного тока трехфазного моста коммутирующих тиристоров, выводы постоянного тока которого через соответствующие последовательные цепочки, состоящие каждая из коммутирующего реактора и разделительного вентиля, подключены к выводам источника питания, причем параллельно каждой цепочке подключены последовательно соединенные резистор и включенный во встречном направлении тиристор подзаряда. а к точкам соединения разделительных вентилей и

коммутирующих реакторов подключен источник подзаряда, блок управления, включающий в себя блок пересчете импульсов шестикратной частоты, выходы которого через соответствующие усилители-формирователи подключены к управляющим электродам основных, коммутирующих и ти- ристоров подэаряда. отличающийся тем, что, с целью повышения максимальной

. 2S

рабочей частоты, в качестве разделительных вентилей использованы тиристоры, блок управления снабжен двумя схемами ИЛИ, выход каждой из которых подключен к управляющему электроду соответствующего разделительного тиристора, а входы соединены с входами усилителей-формирователей коммутирующих тиристоров соответствующей группы.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в частотнорегулируемом высокоскоростном электроприводе и электроприводе с широтно-им- пульсной модуляцией выходного напряжения. Цель изобретения - повышение максимальной рабочей частоты. Устр-во содержит мост основных тиристоров 1-6 с обратными диодами 7-12. Мост коммутирующих тиристоров 20-25 соединен с коммутирующими реакторами, последовательное которыми включены разделительные тири- сторы 18, 19. Управляющие электроды тиристоров 18, 19 соединены с выходами соответствующих схем ИЛИ, вход каждой из которых связан с цепями управления коммутирующих тиристоров соответствующей группы. В устр-ве уменьшено время подза- ряда коммутирующих конденсаторов 13-15 и уменьшены потери а коммутирующих контурах. 6 ил. со с

Нагрузка Фиг-1

% %/ 4

Фие.Ь

21

ZJ 25

19

« Си

V.

а о I

i ,3

I

ft i xft Y

г I

I

J

I

20

. UL Li.

I I 9

Фиг. 5

i,i

Y

Фхб