Многофазный мостовой инвертор для питания электропотребителей без разделительного трансформатора Советский патент 1976 года по МПК H02M7/515 H02M1/08 H02P13/18 

МНОГОФАЗНЫЙ мостовой ИНВЕРТОР для ПИТАНИЯ

(54) ЭЛЕКТРОПОТРЕБИТЕЛЕЙ БЕЗ РАЗДЕЛИТЕЛЬНОГО ТРАНСФОРМАТОРА ность; 6 - схема, включающая тиристор защиты; 7 - датчик напряжения на выходе инвертора; 8 - датчик напряжеш-гя на входе инвертора; 9-14-вентили инвертора; 15 - батарея конаенсаторов; 16 - вентиль ный компенсатор реактивной мощности; 17 и 18 - нагрузка и сеть переменного тока; 19 и 2О - система управления инвертора и компенсатора; 21 и 22 - проз раммные устройства инвертора и компенсатора; 23 - логическая схема; 24-29 дат чики состояния вентнпей инвертора; выходные каскады систекаы управления тквертора; 36-41 узлы схемы, осуществля ющие логическую функцию Запрет ; 42-47 узлы схемы, осуществляющие логическую функцию ИЛИ. Для придания инвертору- свойств устойчивости к коротким замыканиям в введены датчики состояния вешипей и элементы логической связи системы управдЕения инвертора с сост«я1жем венгштей кивер тора. В исходном состоявши проводят вентили 9 и Ю. Логическая схема (см, фкг. 2 составлена в лредноложениад что датчики состояния венталей выдают сигнал, когда вентиль вкшоченг и не выдают сигнала, когда вентиль выключен,, поэтому в принятом исходном cocTOSifKHK сигнал выдают дат чики 24 и 25. Логические элементы 45, 46, 47 получают от этих датчиков сигналы Элементы 42-47 выполняют логическую функцию ИЛИ, т, е. сигнал на выходе элемента появляется только тогда, когда имеется сигнал хотя бы на одном из входов. СледовательнОг элементы 45s 46 и 47 выдают сигнал запрета на логические элементы 39, 4О, 41. Элементы 36-41 выпо.чня ют логическую фу)жцию Запрет, т. е. при отсутствии .сигнала на входе запрета сигнал на выходе элемента появляется одновременно с сигналом на входе, при наличии сигнала на входе запрета сигнал на вы ходе отсутствует. В соответствии с порядком включения вентилей инвертора програм мное устройство выдает сигнал для подачи управляющего импульса на ве1ггиль 11 (сиг нал - на вход элемента 38), На входе запрета этого элемента сигнал отсутствует, поэтому на вь ходной каскад системы управ ления вентиля 11 (элемент 32) проходит сигнал, и вентиль 11 отпирается. В нормальном режиме между катодами вентилей 9 и 11 имеется напряжение, которое обеспечивает их коммутацию, так. что вентиль 9 выключается, а вентиль 11 - включается Теперь выдают сигнал датчики 25 и 26, а следовательно, получают сигнал запрета элементы запрета 4О, 41 и 36. Далее программное устройство выдает сигнал для включения вентиля 12 (сигнал от гфограммного устройства поступает на вход элемента 39), а так жак на входе запрета элемента 39 сигнал отсутствует, то на вентиль 12 проходит управляющий импуЛьс, Прог исходит комь утания вентилей 1О и 12. Далее процессы протекают аналогично, и посяедовательзго включаются вентили 13, 14, 9 и т. д. Следовательно, в нормальных режимах работы логические схемы работают так, что не окааывшот в шяния на сигналы программного устройства а работа описываемой схемы не отличается т работы извест кых. Логическая схема выдаем- запрет на выдачу ш.4пульсов на три вентиля и на три вентиля запрета не выдает. Когда инвертор работает с непрерывшзгм током в цепи источника питах-шя 1 (см. фиг. 1), то в момент пояБлеш1я сигнала ot- прсграммного устройства включена, два вентиля. .Пусть, как и ранееJ это вантмли 9 и 1О, Тогда логичесжб.з схема выдает заг/рет на вентили 12, 13 -и 14 и разреше ше - на вентилк fj, 10 и 11. Поскольку вентили 9 и 1О включены, то есл.и даже программное устройство и выдает- сигнал на импульса, это не .криводат к переключению схемы. Иногда величина сг.т1аживаюш.ей aiiHyKTHHsiocти (дросселя) 2 выбирается достаточно малой, так что ток .в депи источника питания 1 носат прерьшнс.гый характер. Тогда для работы мостовой сх. инвертирования необходимо одноврег- ен.но с подачей иь,1пуль- са на вентиль 11 .подавать имггульс на вентиль 10. т, е. импульс .цонасен б.ыть сдво- ен1гым. Лог.ическ.ая схема и в этом Сычучае не дет оказывать влиявши на работу программного устройства,, при коротком замыкании положеш е нз1«.еняется. Рассмотрим сиова трехфазное короткое .ание на выходе инвертора,, когда включены вентили 9 и 1О. В результате поя.ззлеи1Я сигнала от nporpaKiMiioro устройства на BK.jno4eHiHe 11 на последний проходит управляющий импульс. Поскольку на.пряжение меж,цу катодами вентилей 9 к 11 отсутствует, вентиль 9 не включается. Теперь вюночет ными оказываются вэз.ггкли 9, 1О и 11, следовательно, выдают сигнал датчики состояз-шя 24, 25 и 26, На выходе элементов 45, 46s 47 и 42 имеются сигналы, так как на их входы поступают сигналы от казанных датчиков состояния. Элементы запрета 39, 4О, 41 и 36 не пропускают игналы от программного устройства, а отюда вентили 12. 13, 14 к 9 не получат превляющих сигналов, даже если програмное устройство выдает соответствующий игнал. Логическая схема шжлючает прогajviMHOe устройство от ве.нтилей иквортора.

Mecixj коротког-о замыкатзяя через венгякЕ

9,1О и И и дроссель 2 (см. фиг. 1) подключено к ясточ1шку гштанйя 1, а поэтому обтекается током. Такое ссют-ояние схемы будет cjiuecTBOBarfo до тех пор пека место KOpcxiKoro замыканйя не будет яйквидировано шш откшогено специальной защитой, устновленной на повре щениом учас-га е сети. После гчйквидации мли отключения места KOpoTKOi-o замыканзя в результате протекаыия тока от источника питания 1 а также под действием ЭДС сети переме1шого тока если инвертор ведомый, между ишнаг и переменного тока и шертора восстанавливается налряжение. В зависимости от полярности восстанавливающегося напряжения между шинами / и g (см. фиг. 1) произойдет выключение либо векгида 9, либо вевггиля

10,логическая схема отпЕрает (дает раз-

реше.нЕе) канал ве ниля 11 и при .я)вле- НИИ сигнака проз-раммного устройства

зклвзчаетса этот вентань и, если напр ажение KMeei- к этсму моменту полярность, обеспечкаакипуто коьэ гутадшо вентжлей 9 и 13, то Б результате коммутадни включеннькмн окажутся вентили 1.1 и Ю при еле- д;/й5ти-эй xoMivryTajJSH - ветггюш 11 и 12 и т, и. Cx.ei-/ia BOOBp&TSvcs к нормалЕзНок у режиму рабс«ъ5. Есля в результате отклк чения места короткого зш ыкавия включенными окажутся векгилн Ю и 11„ то логическая схомв отпирает канал вентиля 12, и при погзучеетгй cooTBercTByiomeix) сшнапа от програма.2ного устройства происходит коммутадия вентилей Ю и 12; затем вентилей 11 и 13 и т„ д. Схема также воэвращается к иормаяьво.1у резгшму работы. ОдЕШШ возможвь случаКд когда в момент прохождения перйсжх, после лахвидаНИИ И77И олтхяючеиЕя места короткого замы- кавия, КАЩ/льса от гдзограммяого устрой- ства нагфажение меж.зу шакальи переменного тока имеет такую полярность, которая не обеспечнвает ком /{утад8ю ве18 гилей. В этом случае прохождение иг пульса от программного устройства не приведет к перекл:-оче акк вентиле® инвертора. Например, нусть после пиквидадви или отключенвя места короткого замьжания включенвымк оказались вентвли 9 и 10, Как мы уже выше рассматрявали, от программного устройства будет пропущен импульс на вентиль

11,но лоиярность напр5гжения между шинами Д S 5 к моменту TasoBaj что положительная полярность - на шние в. Вклхочевже вентиля 11 не п «ИБедет к выклкчению вентиля 9, ко жмутацин не произойдет к при снятии сигнала управлекия с вентйЛЕ 11 последний выкжочается. Далее

..эже если нрограммное устройство будет выдавать сигналы на аентили 12, затем

на вентйлн 13, 14 и так далее, логкческ щ схема их не пропустит и будет пропущен ЛИШЬ повторный импульс на везтшгь 11, Посксл1ьку импульсы от программного устройства следуют через некоторые интерваль;, а ток от источника питания 1 через дроссель 2 и вентили 9 и Ю протекает так, что способствует появлению на шине и потенциала, положительного относительно шины5 , то к. моменту выдачи сигнала на вентиль 9 полярность напряжения между шинами Д и Б Судет такой, что коммутация вектйлей 9 и 11 произойдет, и схема возвратится к нормальноьгу режиму работы. После ликвидации ЕЛИ отключения места короткого замыкания под действием тока в инцуктивности могут появиться перенапряжекБ:я как на шинах переменного, так и постоянного тока инвертора. Чтобы этого не лроцзоишо от датчиков напряжения 7 и S. когда напряжение превышает заданный Сдопустик4ьш) уровень, подается сигнал на схе№, 6, хоторая включает вентиль 3. Ток дросселя 2 заглыкается через этот венти.1Ь и в cxeiiiy инЕ-сртора не проходит, а поэтом напряжение на шинах постоянного и переменого тока инвертора огра1шчивается.

Реакстор 4 сносо&твует более ebicTpobзат хавию тожа дросселя 2, а индуктивност 4 небольшой величины снижает скорость на асгания тока в вентйле 5 цс дощгстимо- го уровня.

В инверторах малой мощности (не бочее несколы:г1Х киловатт) установка резистора 4 и 1ащуктивностн 5 не обязательна.

Формула изобретения

1.7 1ыогофазнь.1й мостовой aiisepTop дг Питания злектропотребятелей без разделитетгьного трансформатора i содержапий дроссель у.а входе и систему уярагшения с выходнь ми усилителями, о т л и ч а Ю щ к с я теМ; что, с цел11Ж устранешш необратимого процесса опрокидьгаания инвертора, обеспечения срабатывания защит и ЕОССТЗ- козленЕя нормальной работы инвертора, гозсле ликвкдадий Kopon oix) Зс ыкания, ок снабжен датчиками СОСТОЕНИЯ вентилей и логическим блоком, причем датчики состояШ1Я вентилей связаны с выход1а1мн усилитеяями системы улравленпя логический бяок.

2.Инвертор по п. 1, отличающийся тем, что дроссель ка входе и№вертора зашунгирован последовательной цепочкой, состоящей из дросселя, резистора

и тиристора, депь управления которого через дополнительные датчик напряжения подключена ко входу кгшертора.