Способ управления автономным инвертором Советский патент 1992 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для повышения надежности работы устройств на базе автономных тиристорных инверторов при изменении сопротивления нагрузки в широких пределах.

Известен способ управления автономным инвертором, основанный на изменении угла включения прямых вентилей анодной группы по отношению к моменту включения прямых вентилей катодной группы моста.

Недостатком этого способа управления является то, что при введении угла между моментами включения прямых вентилей анодной и катодной группы отстающий вентиль включается в тот момент, когда в коммутирующем конденсаторе уже имеется ток, поэтому ско- рость нарастания анодного тока в отстающем вентиле в момент включения резко увеличивается и, чем больше угол, тем выше скорость нарастания анодного тока. Это приводит к существенному возрастанию тепловых потерь и коммутационных перенапря- - жений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ управления автономным инвертором, в котором для повышения надежности работы инвертора последовательность импульсов управления встречными вентилями Формируют относительно момента выключения прямых} либо снимают совсем, в зависимости

GO

сл

со

00

сл

от величины эквивалентного сопротив- ления нагрузки.

Этот способ позволяет сохранять время, предоставляемое для выключения прямых вентилей t,, не меньше допустимого в небольших пределах изменения (увеличения) сопротивления нагрузки. Причем запас определяется двумя паузамиJ первая - интервал времени между моментами выключения прямого и включения своего встречного вентиля, вторая - между моментами выключения этого встречного вентиля и включения прямого противотактного. При увеличении эквивалентного сопротивления нагрузки до значений, когда ток прямых вентилей затягивается настолько, что с момента спада тока пря- мых вентилей одного такта до ноля, до момента включения прямых противотакт- ных вентилей, остается время, мень- щее, чем необходимо для восстановления управляющих свойств вентилей. Ни формирование дополнительной последовательности импульсов,- сдвинутых относительно момента выключения прямых, ни снятие этих ИМПУЛЬСОВ с встречных вентилей не защитит инвертор от срыва инвертирования. Режимы из- ( менения эквивалентного сопротивления нагрузки возможны при работе инвертора на практически все типы технологических нагрузок. Одним из основных недостатков способа является невозможность его применения в инверторах, |где в качестве встречных вентилей используются диоды, а также в схемах с отсекающими диодами.

Цель изобретения - повышение надежности работы инвертора на резко- переменную нагрузку.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления автономным инвертором, выполненном на двух встречно включенных вентильных мостах с коммутирующими элементами в диагонали,, заключающемуся в том, что формируют последовательность импульсов для управления прямым мостом или полумостом путем изменения интервала времени, предоставляемого для восстановления управляемости отработавших прямых, вентилей, сравнивают его с необходимым (заданным), импульсы управления на последующую пару вентилей моста (вентиль полумоста) подают через тот же интервал времени, если время, предоставляемое для восстанов35985

10

15

20

25

ления управляемости отработавших вентилей, больше необходимого (задана ного).

На фиг. 1 представлена схема устри - ства, реализующего способJ на фиг,2 и 3 - диаграммы работы устройства.

Устройство содержит плумостовой ти- ристорный инвертор с входными фильтровыми дросселями 1, связанными с вентилями 2 иЗ прямого полумоста,общая точка которых через LC-контур 4 смещения связана с общей точкой обратных вентилей 5 и 6, подключенных к .трансформатору 7, конденсатор 8,коммутирующие LC-контуры 9 и 10, которые в свою очередь зашунтированы фильтровым конденсатором 8 и через соответствующие отпайки первичных обмоток выходного трансформатора 7 связаны с разноименными выводами пары встречных вентилей и входными дросселями 1, вторичная обмотка выходного трансформатора подключена к нагрузке 11. Параллельно каждому прямому вентилю подключен датчик 12 обратного напряже- ,ния, выход которого связан с входом преобразователя 13, второй вход которого связан с генератором 14 непрерывной последовательности импульсов, а выход преобразователя 13 соединен со счетным входом m-разрядного счетчика 15 выход задающего генератора 16 соединен с входами пересчетного блока 17 и двунаправленного ключа 18, которого соединен с входом элё- И 19, второй вход которого сое- с выходом блока 17, выход эле- 19 соединен с входом распределительного блока 20 и входом предуста- ® новки блока 17 выходы распределительного блока 20 связаны с управляющими входами соответствующих прямых вентилей инвертора и предустановочными входами счетчиов 15 противотактных каналов определения времени, предоставляемого для выключения прямых вентилей, выходы счетчиков 15 соединены через элемент ИЛИ 21 с ключом 18.

На фиг. 2 и 3 представлены диаграммы, поясняющие работу устройства в ре- жима-х: номинальном .(фиг.2), когда значение эквивалентного сопротивления нагрузки не превышает значения характеристического сопротивления после- 55 довательного коммутирующего LC-кон- тура, и резкого возрастания длитель- ности протекания тока прямых вентилей (фиг.З) на которых изображены свер30

35

выход мента динен мента

45

SO

ху вниз последовательность импульсов сформированных задающим генератором 16 импульсы, сформированные блоком 17. определяющие частоту работы вентилей инвертора; импульсы, сформированные на выходе двунаправленного ключа 18; импульсы, поступающие с выхода блока 20 на вентиль 2 и на сброс счетчика 15 противотактного канала определени времени, предоставляемого для выключения вентиля 3; импульсы, поступающие с выхода распределительного устройства на противотактный вентиль 3 и соответственно сброс противотактного счетчика 15; диаграмма, поясняющая характер изменения напряжения на вентиле 2, диаграмма, поясняющая характер изменения напряжения на вентиле 3; последовательность импульсов сформированных генератором k сигналы на выходе датчика 12, длительность которых определяется длительностью отрицательного (встречного) напряжения, приложенного к вентилям 2 и 3 пачки импульсов, сформированные генератором и вырезанные из последовательности импульсов с помощью преобразователя 13, равные по длительности времени, в течение которого к вентилям 2 и 3 приложено отрицательное (обратное) восстанавливающее напряжение, импульсы, сформированные при сравнении (прегышекии) реального времени, предоставляемого для восстановления управляемости вентилей 2 и 3 с заданным (т импульсов) на выходе счетчика 15В номинальном режиме работы инвертора эквивалентное сопротивление нагрузки, приведенное к его диагонали, не превышает значения характеристического сопротивления коммутирующего контура, определяемого соотношением параметров (l.C) контуров 9 и 10. Длительности тока как прямых, так и встречных вентилей примерно равны половине периода собственной частоты коммутирующего контура и при изменении сопротивления нагрузки от номинального в небольших пределах изменяются незначительно. При этом в течение времени протекания тока через встречный вентиль к прямому прикладывается обратное (встречное) напряжение за счет конденсатора (фиг.2,

t« tJ.

На выходе датчика 12 в течение 1 этого времени присутствует потенциал

10

5

0

5

логической 1 и потенциал логического 0м, когда на тиристоре отсутствует обратное напряжение. Сигнал 1 с выхода датчика 12 поступает на вход преобразователя 13, который представляет собой двунаправленный ключ, на второй вход которого подается непрерывная последовательность импульсов с генератора 14. На выходе преобразователя 13 Формируется пачка импульсов, количество которых пропорционально времени, в течение которого к прямому тиристору прикладывается встречное напряжение, а начало и конец этой пачки совпадают с моментами появления и исчезновения встречного запирающего напряжения. Пачка импульсов с преобразователя 13 поступает на вход счетчика 15, на выходе которого появляется потенциал логической 1 с приходом m-го импульса на счетный вход. Частота генератора 14 задается такой, что длительность последовательности га импульсов соответствует времени,требуемому для восстановления управляемости использованного тиристора. 8 номинальном режиме, когда схемное время, предоставляемое для выключения тиристоров, всег.да больше паспортного на используемый тип тиристора, с помощью датчика 12 и преобразователя 13 из непрерывной последовательности импульсов, сформированной генератором 1, вырезается пачка импульсов, соответствующая интервалу восстановления управляемости тиристора, например, 2. После того как на вход счетчика 15 придет m-й импульс, на его выходе 0 формируется потенциал 1, разрешающий формирование очередного упоавляю- щего импульса для тиристора 3 Таким, образом, реализуется измерение времени, предоставляемого для выключе- 5 ния тиристора 2, и сравнение этого времени с заданным, т.е. с интервалом времени, равным длительности пачки m импульсов, после чего идет разрешение на Формирование управляю- 0 щего импульса для тиристора 3, поскольку время, представляемое для восстановления управляемости тиристора 2 больше заданного.

Формирование импульсов управления для тиристора 3 происходит следующим образом. Сигнал разрешения для формирования управляющего импульса вентиля 3 поступает со счет0

5

5

7

чика 15 через элемент 21 на разрешающий вход двунаправленного ключа 18. С этого момента импульсы с задающего генератора 16 поступают на один из двух входов элемента 19 но управляющий импульс для вентиля 3 не будет сформирован до тех пор, пока на втором входе элемента 19 не появится сигнал логической 1, сформированный блоком 17. На выходе блока 17 формируются импульсы с частотой, в п раз меньшей частоты задающего генератора 16, но равной частоте управления вентилями инвертора. Итак, при появлении потенциала логической 1 на втором входе элемента 19, на его выходе формируется сигнал, который через блок 20 поступает на управляющий переход вентиля 3, на предустановку счетчика 15 канала измерения времени вентиля 2 и на сброс блока 17.

Аналогичные процессы происходят при формировании управляющего импульса для вентиля 2.

Пр значительном возрастании эквивалентного сопротивления нагрузки, что соответствует резкому изменению характера сопротивления нагрузки, значительно возрастает длительность тока прямых тиристоров (в 2 и более раз), поэтому импульс управления, пришедший на противотактный тиристор в момент, соответствующий установленной частоте управления тиристором инвертора в номинальном режиме, приведет к срыву инвертирования, т.е. предыдущий тиристор еще будет находит ься в проводящем состоянии или не восстановит еще своих управляющих свойств, а на последующий тиристор уже придет отпирающий импульс, т.е. оба тиристора окажутся в проводящем состоянии, что может привести к выходу их из строя.

Поэтому с момента появления обратного запирающего напряжения на тиристоре 2 (фиг.З) и до тех пор, пока число импульсов в пачке, сформированной на выходе двунаправленного ключа 13, не станет равным т, что соответствует заданному времени для выключения тиристора, разрешения на формирование последующего управляющего импульса для тиристора 3 не будет, т.е. задающий генератор 16 будет Формировать непрерывную последовательность импульсов. Блок 17 Формирует

10

15

20

17359858

единицу на выходе в момент, соответствующий моменту очередного управляю-, щего импульса, т.е. моменту Формирования импульса управления последую- щего тиристора в номинальном режиме, но двунаправленный ключ 18 не разрешит прохождение импульса с генератора 16 на соответствующий вход элемента 19, пока не придет разрешающий сигнал с выхода счетчика 15, т.е. импульс управления на последующий тиристор 3 пройдет после того, как время,предоставленное для выключения предыдущего тиристора 2 будет не меньше заданного. Диаграммы, поясняющие работу способа при высоких значениях эквивалентного сопротивления нагрузки, представлены на фиг.З, где в момент II прекращается ток прямого вентиля и начинается интервал восстановления его управляемости,т.е. к нему прикладывается встречное напряжение, С этого же момента поступает разрешение на прохождение импульсов с генератора k на счетный вход счетчика 15, т.е. начинается отсчет времени, предоставляемого для восстановления вентиля. В момент tt на выходе блока 17 формируется потенциал логической 1, но сигнал с генератора 16 через ключ 18 на второй вход элемента 19 пройдет только тогда, когда счетчик 15 насчитает m импульсов, что соответствует пас- 35 портному времени, необходимому для выключения вентиля 2, после чего сигнал формируется на выходе элемента 19, на выходе блока 20 для управления вентилем 3 и предустановки счетчика 15, происходит предустановка блока 17Для Формирования управляющего CHI- нала для вентиля 2 происходят аналогичные процессы. Формула изобретения

25

30

40

45

50

55

Способ управления автономным инвертором, состоящим из управляемого прямого и неуправляемого обратного мостов или полумостов с коммутирующими элементами в общей диагонали, заключающийся в том, что Формируют последовательность импульсов управления тиристорами прямого моста или полумоста с заданной частотой, отличающийся тем, что, г целью повышения надежности работы инвертора на резкопеременную натяюуюе, еоен . охеЗ, ря .е яt с оm нвв

Способ управления автономным инвертором, состоящим из управляемого прямого и неуправляемого обратного мостов или полумостов с коммутирующими элементами в общей диагонали, заключающийся в том, что Формируют последовательность импульсов управления тиристорами прямого моста или полумоста с заданной частотой, отличающийся тем, что, г целью повышения надежности работы инвертора на резкопеременную нагрузку, задают минимальный интервал времени, достаточный для восстановления управляющих свойств используемых тиристоров, фиксируют момент приложения обратного напряжения к выключаемому тиристору и начинают отсчет времени заданного минимального интервала и измеряют время, в течение которого к указанному тири W

11

735385Ю

стору приложено обратное напряжение, разрешают включение последующего тиристора при формировании очередного импульса управления с , данной частотой, если измеренное время больше заданного интервала, в противном случае следующий тиристор включают в момент окончания заданного интервала.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах преобразования энергии постоянного тока в энергию переменного тока. Цель изобретения - повышение надежности инвертора при работе на резкопеременную нагрузку. Способ заключается в том, что импульсы управления противотактных диагоналей на управляющие переходы тиристоров поступают только тогда, когда интервал времени, в течение которого к проработавшему вентилю прикладывается обратное напряжение, будет не меньше заданного. 3 ил. (Л

Фиг. 1 1

I {/ 3

6ыо8 liiiiiiiainiiiaiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii|iiiiiiiitiiiiiiiiiiiiiiiiiiiHi|iiiiiiiii iiiiiiiitniiiiiaii imiiiiiiiB # 1