Способ управления автономным тиристорным инвертором Советский патент 1979 года по МПК H02P13/18 

1

Настоящее изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть иснользовано при управлении автономными тиристорными инверторами.

Известны различные схемы инверторов, позволяющие получать на нагрузке прямоугольно-ступенчатое выходное напряжение, обладающее существенно лучщим гармоническим составом по сравнению с напряжением, формируемым из импульсов одинаковой амплитуды.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ управления автономным тиристорным инвертором 1, заключающийся в последовательной синхронной подаче управляющих импульсов на ключи первичной и вторичной стороны трансформатора инвертора.

На первичной стороне трансформатора поочередно переключаются ключи, генерируя на вторичную обмотку двуполярное напряжение. Синхронным переключением соответствующих ключевых элементов вторичной стороны на нагрузке формируется многоступенчатое выходное напряжение. Длительность управляющих импульсов при этом

должна быть равна длительностям соответствующих импульсов в кривой выходного напряжения. Инверторы по выщеописанной схеме часто реализуются с тиристорами в качестве ключей. В инверторном мостовом устройстве первичной стороны в этом случае должны присутствовать узлы принудительного запирания тиристоров, обеспечивающие прерывание тока в момент окончания импульса управления. Встречно-параллельно включенные тиристоры вторичной стороны надежно коммутируются естественным путем при работе на активно-индуктивную нагрузку с достаточно высоким коэффициентом мощности, пока ток нагрузки пересекает кривую выходного напряжения на интервале первого на полупериоде импульса. Недостатком данного способа является то, что при понижении коэффициента мощности нагрузки или при уменьщении длительности импульсов работа инвертора становится ненадежной, так как на вторичной стороне возможно образование короткозамйнутых контуров прохождения тока, минующих нагрузку, в которых величина тока может достигать недопустимых значений. Цель изобретения - повышение надежности инвертора на активно-индуктивную нагрузку. Поставленная цель достигается тем, что в снособе управления автономным тиристорным инвертором, состоящим из инверторного моста, работающего на трансформатор с секциоиированной вторичной обмоткой, к отпайкам которой подключены встречно-параллельно соединенные тиристоры, и формирующим прямоугольно-ступеичатое выходное напряжение путем последовательной синхронной подачи управляющих импульсов с длительностью, равной длительности соответствующего импульса кривой выходного напряжения, на инверторный мост первичной и тиристоры вторичной стороны, на всем периоде выходного напряжения выделяют основные гармоники напряжения и тока, сравнивают их полярности и на интервалах разных полярностей подают не больщеодного управляющего импульса с длительностью, перекрывающей момент перехода основной гармоники выходного тока через ноль, а на соседних четвертях периода выходного напряжения подачу управляющих импульсов осуществляют симметрично. На фиг. 1 приведена схема тиристорного инвертора, формирующего на нагрузке квазисинусоидальное напряжение из семи импульсов на полупериоде с четырьмя амплитудами А|-Ал. Здесь 1 и 2 - ключевые а, элементы на первичной стороне трансформатора 3, 4-11 - тиристоры вторичной стороны, осуществляющие подключение нагрузки 12 к соответствующим ответвлениям вторичной обмотки трансформатора. На фиг. 2 приведены временные диаграммы,, поясняющие данный способ управления, позволяющий повысить надежность работы устройства. Коэффициент, мощности нагрузки достаточно низкий, такой, что переход кривой тока нагрузки через ноль не может быть осуществлен на интервале первого на полупериоде импульса. Для осуществления данного способа управления выделяют основные гармоники выходных напряжения и тока Ui и Ii, фиксируют интервалы разных полярностей выделенных гармоник (о-а i, JT-а2) и на указанных интервалах подают на вентили первичной и вторичной сторон не более одного управляющего импульса, длительность которого должна перекрывать момент перехода основной гармоники тока нагрузки через ноль. В качестве примера приведен режим, когда на интервалах О-ai, -U2 формируют лищь один управляющий импульс, включающий ключи 2 и 5, 1 и 9 и позволяющий получить на нагрузке импульсы с амплитудой А. На тиристоры 4 и 8 при этом на всем периоде выходного напряжения управляющие импульсы не подаются, что позволяет избежать аварийных режимов. При дальнейшем уменьшении коэффициента мощности нагрузки число неработающих тиристоров увеличивается. Выделяемая основная гармоника тока нагрузки дает достаточную информацию о величине фазового параметра нагрузки, так как при индуктивной реакции нагрузки пульсации тока малы и первая гармоника достаточно точпо совпадает с кривой тока нагрузки. Как показано на фиг. 2, с целью обеспечения симметрии кривой выходного напряжения, на соседних с описанными четвертьпериодах выходного напряжения подачу управляющих импульсов осуществляют симметрично относительно точек 5с/2 и 3 sr/2. Линейность регулировочных характеристик при достаточно высоком качестве выходного напряжения при описанном способе управления может быть обеспечена соответствующим подбором амплитуд и длительностей импульсов кривой выходного напряжения. Качество выходного напряжения при этом улучшается с увеличением количества импульсов на полупериоде. Описанный способ управления легко реализуется посредством соответствующим образом выполненной системы управления, содержащей цепь обратной связи, информирующей о характере выходного тока. Обеспечение надежного функционирования тиристорного инвертора на нагрузку с пониженными значениями коэффициента мощности без добавления узлов принудительной коммутации для тиристоров вторичной стороны позволяет обеспечить оптимальные массо-габаритные показатели преобразователя при сохранении хорошего гармонического состава выходного напряжения. Применение способа оправдано, в частности, в автономных системах, где резкое снижение коэффициента мощности нагрузки проявляется в аварийных и переходных режимах. При управлении по предложенному способу в этих режимах сохраняется работоспоco6i.ocTb инвертора. Формула изобретения Способ управления автоиомн-ым тиристорным инвертором, состоящим из инверторного моста, работающего на трансформатор с секционированной вторичной обмоткой, к отпайкам которой подключены встречно-параллельно соединенные тиристоры, и формирующим прямоугольно-ступенчатое выходное напряжение путем последовательной синхронной подачи управляющих импульсов с длительностью, равной длительности соответствующего импульса кривой выходного, напряжения, на инверторный мост первичной и тиристоры вторичной стороны, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности при работе на активно-индуктивную нагрузку на всем периоде выходного напряжения выделяют основные гармоники напряжения и тока, сравнивают их полярности и на интервалах разных полярностей подают не больше одного управляющего импульса с длительностью, перекрывающей момент перехода основной гармоники выходного тока через ноль, а на соседних четвертях периода выходного напряжения подачу

управляющих импульсов осуществляют симметрично.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Тонкаль В. Е., Липковский К. А., Мельничук Л. П. Способы улучшения качества выходного напряжения автономных инверторов ИЭД,Киев, АН УССР , 1972.

Jr/г

ifHA

.Lr|sU

Olt

Pui.z