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

Изобретение относится к преобразова тельной технике и может быть использовано для построения уттравпяющих систем однофазных тиристорных инверторов, формирующих выходное напряжение с улучшен ным спектральным составом за счет пе- реключения отпаек вторичной обмотки трансформатора инвертора с помощью тиристхэрного коммутатора. Известны способы управления тиристорными инверторами, заключающиеся в синхронизации подачи сигналов управления на тиристоры инвертора и коммутатора П и 2. . Недостатком известных способов является невозможность их работы на нагрузку с низким значением коэффициента мощности. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ управления тиристорН111М инвертором с коммутато|)ом, включенным на отпайки вторичной обмотки трансформатора, реализованш51Й в схеме управпения инвертором, при котором си1«рониз1фуют импульсы управления тиристорами инвертора и тиристорами коммутатора 3 . Недостатком этого способа $шляется невозможность управления при любой форме кривой напряжения первичного инвертора при активно-индуктивной нагрузке. Цель изобретения - расширение диапазона работы инвертора на активно-индуктивную нагрузку. Поставленная цель достигается тем, что в способе управления однофазным тиристорным инвертором с промежуточным звеном высокой частоты, содержащим коммутатор на встречно-параллельно включенных тиристорах, подключенных к отпайкам вторичной обмотки трансформатора инве)- тора, состоящим в том, что синхронизируют импульсы управления тиристорами инвертора и тиристорами коммутатора, сигналы управления на тиристор коммутатора, осуществляющего возврат реактивного тока нагрузки, подают с опережением, относительно конца соответствутощего попупериода высокочастотного напряжения на время, равное времени вос становления запирающих свойств тиристоров, - в интервале от нуля до полунериода выходного напряжения. На фиг. 1 изображена блок-схема инвертора; на фиг. 2 - схема коммутатора; на фиг. 3 - временные диаграммы. В схему включены инвертор 1, трансформатор 2, коммутатор 3, нагрузка 4, тиристоры 5-10 коммутатора. Диаграмма 11 характеризует напряжение высокочастотного инвертора, диаграмма 12 напряжение и ток нагрузки, диаграммы 13-18 - управляющие напряжения соответственно тиристоров 5-10. Формирование выходного напряжения инвертора осуществляется переключением вторичных обмоток силового инверторного трансформатора. В качестве первичного инверторного звена, работающего на повы шенной, относительно выходного напряжения частоте, могут быть использованы обычные инверторы, на выходе которых имеется прямоугольное или синусоидаль. ное напряжение, или инверторы с двухступенчатой коммутацией, когда выходное напряжение модулировано по длительности импупьса. Тиристорный коммутатор, включаемый на отпайки вторичной обмотки трансформа тора, представляет собой (фиг, 2) пары .встречно-параллельно включенных тиристо ров, включенные к отпайкам трансформатора и к общей точке, которая соединена с одним концом нагрузки, второй конец которой подсоединен к средней отпайке вторичной обмотки. Рассмотрим работу коммутатора, например, при прямоугольно форме напряжения трансформатора (диаграм ма .И), т.е. при наличии обычного инвертора напряжения. Надряжение на нагрузке имеет ступенчатую форму с тремя. уровнями напряжения три трех переключаемых отпайках. При активно-индуктивной нагрузке с низким коэффициентом мощнос ти ток нагрузки будет менять свой знак в интервале третьей ступени (диаграмма 12 PaccMOTjlHM работу коммутатора в этом случае. Полярность напряжения, показанная на фиг. 2, соответствует отрицательному и попржитепьному значению напряжения инвертора. Для получения ступенчатого напряжения необходимо примене ние системы сигналов, показанной на фиг3 v (диаграммы 13-18). Пусть в интервал времени i,,-, к обмоткам была приложена система напряжений (диаграмма 11) и был открыт тиристор 7 ,(диаграмма 13). В соответствии с приложенным напряжением в нагрузке протекает ток, обозначенный на фиг. 2 стрелкой. В момент времени t снимается сигнал с тиристора 7 и подается сигнал и а тиристор 8 (диаграмма 16). В этот же момент ir, меняется знак приложенного напряжения по. обмотках. При активно-индуктивной нагрузке в ней возникает ЭДС самоиндукции, которая поддерживает протекание тока |В том же направлении, а полярность напряжения изменяется на обратную. В интёрвалеЬ - 2 возможно протекание тока только через тиристор 7, навстречу приложенному напряжению. В момонт времени t, приложенное напряжение меняет знак, сигнал управления подается на тиристор 6, для повышения уровня напряжения на нагрузке, согласно диаграмме 12. Поскольку в интервале времени t, t, включены тиристоры 7 и 8, то образуется короткозамкнутый контур во вторичной обмотке трансформатора, что может привести к выходу из строя первичного инвертора. Аналогичная картина наблюдается в момент переключения тиристорного коммутатора до перекгаочения на последнюю ступень. Задачей предлагаемого способа управления является подготовка схемы коммутатора таким образом, чтобы в момент переключения не возникало короткозамкнутых контуров. Для этого необходимо перед коммутацией запереть тиристор, который осуществляет возврат энергии нагрузки на интервале, предшествующем коммутации. Так, например, в рассмотренной схеме, перед включением тиристора 6 необходимо подать отпирающий импульс на тиристор 5 (диаграмма 14). При второй полярности напряжения и наличии сигнала управления на тиристор 8 в интервале времени от t до t, развивается ток, который ограничивается только активным сопротивлением вторичных обмоток трансформатора и индуктивностью рассеивания обмоток трансформатора. В этом же интервале ток возврата реактивной мощности нагрузки уже не протекает по тиристору 7, а протекает по тиристору 5. Таким образом к тиристору 6 приложено обратное напряжение, равное падению напряжения на тиристоре 8 и тиристор 7 закрывается. После изменения знака напряжения на обратный, ток возврата протекает навстречу приложенному напряжению по тиристору 5 и если ток нагрузки поменяет свой знак, то включится тиристор 6. Если коэффициент мощности нагрузки достаточно низкий и ток ншрузки не иэмоиит СВ90ГО знака, то пород очерЕздиым включением тиристора 10 необходимо запереть тиристор 5, что осушест- вляется включением тиристора 9 (диаграмма 15). С подует отметить, что в момент дополнительного включения тиристора также возникают короткозамкнутые ко туры, однако время их сушествовакия бли ко ко времени запирания тиристоров и составляет сотни микросекунд, поэтому ток короткого замыкания обычно для устройств малой мощности и средней мощнос ти близок к номинальному току. Настояшнй способ управления в равной мере относится к инвертору, в котором осуществляется помимо амплитудной также и широтног-импупьсная: модуляци$и Таким образом, использование настоящего способа управпения коммутатора в инверторах с промежуточным звеном переменного тока позволяет безаварийно ра ботать схеме при любых коэффициентах мощности- нагрузки, или при изменении коэффициента мощности нагрузки в широких пределах. Возможность четкой си№. хронизашга импульсов управ пения повы- uiaeT надежность работы схемы и упрощает систему управпения тиристорным инв тором. Формула изобретения Способ управпения однофазным тиристортым И1шертором с промежуточным зве- ном вЕасокой частоты, содержащим коммутатор на встречио-параппепьио включенных тиристорах, подключенных к отпайкам вторичной обмотки трансформатора инвертора, состоящий в том, что синхронизируют импульсы управления тиристорами инвертора и тиристорами коммутатора, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона работы инвертора на активно-индуктивную нагрузку, сигналы управпения на каждый тиристор коммутатора, осуществляющего возврат реактивного тока нагрузки, подают с опережением- относительно кониа соответствующего полуперво да высокочастотного напряжения на время, равное времени восстановления затфаюших свЫ1ств тиристоров, в интервале от нуля йо попупериода выходного напряжения. Источники информации, принятые во внимание гфи экспертизе 1.Мепьничук Л. П. Однофазный инвертор низкой частоты.-Сб.,Проблемы технической эп стродвнамики, вып. 45. К., На тсова думка , 1974, с. 70-73. 2..Лепьннчук Л. П. и Кравченко В. А. Однофазные вторичные источники питания со звеном повышенной частоты.Сб.,Преобразование параметров электрической энергии. К., Наукова думка , 1975. 3.Авторское свидетельство СССР № 517133, кл. Н О2 Р 13/18, 1974.

f

/2 r I/

re n

18

JZl

.m

П

л