Способ пуска статического преобразователя частоты Советский патент 1979 года по МПК H02M7/515 

1

Изобретение относится к статическим преобразователям частоты с инвертором на управляемых вентилях, включенных по мостовой схеме, Выходные клеммы которых соединены с параллельным колебательным контуром, а входные клеммы через промежуточную цепь постоянного тока соединены со сглаживающим дросселем, а управляемый выпрямитель соединен с нсточншсом переменного напряжения, прнчем входные клеммы инвертора шунтируются вспомогательным коммутатором, который содержит тнрнсторы, включенные по мостовой схеме, между выходами переменного тока которых включен конденсатор, в частности касается способа управления для пуска преобразователя, при котором во время пусковой фазы зажигаются тиристоры соответствующих диагонали моста инвертора и вспомогательный коммутатор перед каждым переходом через нулевое значение напряжения колебательного контура, а после окончания пусковой фазы - только тиристоры диагоналей моста инвертора, а тиристоры вспомогателного коммутатора остаются в нерабочем coctoянии.

Известны способы пуска преобразователей (IJ-). Наиболее близким к изобретению является способ 2. По зтому способу преобразозатель с параллельным колебательным контуром

в качестве нагрузки управляется по нагрузке в колебательном состоянии, а рабочая частота инвертора определяется резонансной частотой .колебательного контура. При этом ток при прямой коммутации 1ФОХОДИТ от одной диагонали

моста инвертора к чшедующей, причем реактивная мощность коммутации определяется конденсатором параллельного колебательного контура. Во время пусковой фазы заряд конденсатора недостаточен для прямой коммутаций, н позтому во время этого интервала коммутация осуществляется косвенно. Для этого в известном преобразователе предусмотрен вспомогательный коммутатор,состоящий из конденсатора, зйряжаемого от источника постоянного напряжения

и включенного последовательно с клеммами постоянного напряження мостовой схемы на тиристорах. Клеммы переменного напряжения соединены через последовательное соединение дросселя н другого конденсатора. Для пуска в известном преобразователе поджигается тиристор устройства для формирования начального тока до тех пор, пока не потечет ток заданной величинь в сглаживаемом дросселе. Когда достигается величина этого тока, то поджигаются тиристоры диагоналей моста инвертора и ток течет теперь через нагрузку, возбуждая колебания и гася тиристор устройства формирования ного тока. Непосредственно перед переходом через нулевое значение напряжения колебательного Контура поджигаются находившиеся в за1фытом состоянии тиристоры инвертора и тиристоры соответствующих диагоналей моста вспомогательного коммутатора. Напряжение на заряженном конденсаторе вспомогательного коммутатора в качестве отрицательного напряжения Прикладывается к тиристорам инвертора ri гасит находившиеся в открытом состоянии тиристоры. Теперь происходит нарастание напряжения на конденсаторе мостовой схемы вспомогательного коммутатора до тех пор, пока открытые тиристорь инBepiTOpa не возьмут на себя ток, в результате чего гасятся открытые тиристоры вспомогательного коммутатора. Для такого нарастания напря жетия на кондетсаторе мостовой схемы необходим дроссель, включенньш последовательно с конденсатором. Этот процесс повторяется перед каждым переходом через нулевое значение напряжения на колебательном контуре. При этом заряжается конденсатор мостовой схемы вспомо гательного коммутатора и его напряжение противодействует напряжению на заряжаемом конденсаторе, так что вспомогательный коммутатор через определенный интервал времени отключа-; ется, и пусковая фаза заканчивается, так как tenepb напряжения колебательного контура хватает для непосредственной коммутации и преобразователь начинает работать в нормальном режи ме. Известный преобразователь во вр$Ьмя пусковой фазы управляется не по нагрузке, а автоматически при помощи частоты колебательного кон тура. Однако это преимущество достигается за счет больщих затрат . В чаЬтности, необходим дополнительный источник питания для заряда конденсатора во вспомогательном коммутаторе. Целью изобретения является улучщение рабо преобразователя во время пусковой фазы. Эта цель достигается благодаря тому, что дл пуска преобразователя поджигаются тИрйсторы в двух диагоналях моста инвертора и остаются открыть1ми до тех пор, пока не потечет ток заданной величины, который во время всей фазы Пуска Поддерживается постоянным за счет управления выпрямителем, а после достижения этого тока тиристорЬ других проводащих ток диагоналей BcnoMofafSibliorO коммутатора и срабатывающие с задержкой на постоянное время тиристоры других проводящих WK Диагонэлеи инвертора поджигаются, причем промежуток времени зависит от напряжения и тока заданной величины. Затем перед каждым переходом через нулевое значение поджигаются тиристоры моста вспомогательного коммутатора и с задержкой на определенное время - соответствующие тиристоры инвертора. Этот процесс продолжается до тех пор, пока напряжение на колебательном контуре не достигнет заданной величины, достаточ ной для прямой коммутации. При простом управлении получается плавный пуск преобразователя. Во время пуска не требуется дополнительной регистрации фактических величин, а необходимые для управления величины получаются при по мощи-датчиков, необходимых для упр;авления в нормальном режиме работы, причем также может быть учтено время запрета поджигания тиристоров инвертора. Кроме того, преобразователь несмотря на регулировку постоянного начального тока работает с вентилями инвертора независимо от тока и может запускаться с различной нагрузкой. На фиг. 1 показана принципиальная схема преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу схемы. Инвертор I построен на тиристорах 2-5 по однофазной мостовой схеме. К исходным клеммам инвертора 1 подключен параллельный колебательньш контур, используемый в качестве нагрузки и состоящий из параллельной схемы дросселя 6 и конденсатора 7. Входные клеммы инвертора 1 соединены коммутирующим блоком 8 и через сглаживающий дроссель 9 с выпрямителем 10, входные клеммы которого соединены с клеммами сети переменного тока. Выпрямитель 10 построен на тиристорах по мостовой схеме. Коммутирующий блок 8 выполнен по мостовой схеме на тиристорах 11-14. При этом выводь постоянного тока мостовой схемы соединены с клеммами постоянного тока инвертора 1, а выводы переменного тока мостовой схемы соединены с конденсатором 15. Для тиристоров инвертора 1, ухфавляемого выпрямителя 10 и коммутирующий блок 8 предусмотрень блоки управления (на чертеже не гюказаны). В качестве датчика фактических величин для управления необходимо предусмотреть еще трансформатор тока в шине питания вьшрямителя 10 и регистрацию напряжения на колебательном контуре 6. Эти датчики, которые необходимы также и для нормального режима работы преобразователя, на чертеже не показаны. В нормальном рабочем состоянии попеременно поджигаются тиристоры 2 и 5 или 3 и 4 диагонало моста Инвертора 1 с частотой напряжения на колебательном контуре 6. Подясигание происходит с учетом времени запрета тиристоЬ. 69 ров непосредственно перед прохождением чфез нулевое значение напряжения на колебательном контуре. При этом происходит переключение с ветви преобразователя тока на следующую проводящую ток ветвь непосредственно, причем реактивная мощность коммутации определяется конденсатором 7 параллельного контура. Во время пусковой фазы заряд конденсатора 7 ддя прямой коммутации недостаточен. Поэтому в этом состоянии необходимо осуществлять косвенную коммутацию, причем одновременно надо позаботиться о том, чтобы конденсатор 7 как можно быстрее получая заряд, достаточный для прямой коммутации, чтобы иметь возмож ность работать в нормальном режиме. Режим преобразователя в пусковой фазе подробнее поясняется на фиг. 2, где ток Id в сглаживающе дросселе напряжение промежуточной цепи входньк клеммах и клеммах постоянного тока инвертор и напряжение на колебательном контуре Uj на ко 1денсаторе 7 нанесены на оси времени t. В начале работы поджигаются тиристоры И и 14 или 12 и 13 в двух диагоналях моста комм)ТИрующий блок 8. Предположим, что тиристоры 12 и 13 подожжены. Они открыты на время At пока напряжение не достигнет Ugo указанной на фиг. 1 полярности на конденсаторе 15. В конце интервала At, т.е. при достиженш напряжения UCQ . поджигаются тиристоры 2 и 5 или 3 и 4 в двух диагоналях моста инвер тора 1. Теперь предположим, что подожжены тиристоры 2 и 5. Оси остаются открытыми в интервале At, за которым начальный ток Ido достигает заданной величины. Этот ток Ido проходит, например, через не показанный трансформатор тока в шине питания выпрямителя 10 и во время всей пусковой фазы поддерживается постоянным в результате управления тиристорами вы прямителя 11. Если ток достигнет заданной величины Ido, то поджигаются тиристоры 11 и 14 в следующих проводящих ток ветвях моста Вспомогательного коммутатора 8. Напряжение конденсатора 15 теперь уже в качестве отрицательного запирающего напряжения прикладьшает ся к тиристорам инвертора 1 и проводящие ток тиристоры 2 и 5 закрываются. В постоянном ин тервале Ato конденсатор 15 перезаряжается от Ufio до Ugo . Этот интервал определяется емкостью конденсатора 15, напряжением Uco и током Ido в соответствии с уравнением д,.Л V-Yd После перезаряда, по истечении интервала време ни Ato поджигаются тиристоры 3 и 4 следующи проводящих ток ветвей инвертора 1, пропускают ток и гасят открытые тиристоры 12 и 13. Теперь ток течет через нагрузку, заряжая конденсатор 7 и возбуждая колебания в контуре. По .окончании интервала Ata, зависящего от чдртоты колебаний, непосредственно перед или при первом прохождении через нулевое значение напряжения U g на колебательном контуре поджигаются тиристоры 12 и 13.моста всгюмогательного коммутатора 8 и по окончании постоянной задержки - тиристоры 2 и 4 инвертора 1, причем точное время зависит от времени запрета для тиристоров инвертора 1. Таким образом существляется косвенная коммутация. По истечении времени Atj, т.е. перед следующим переходом через нулевое значение напряжения U/ этот процесс повторяется и продолжается, причем напряжение Ug все время растет, как показано на фиг. 2, пока оно не достигнет заданной величины Ujg, достаточной для прямой коммутации. После ЭТОГО тт€ристоры 11 и 14 вспомогательного коммутатора 8 отключаются, начинается нормальный режим, ток d также не остается постоянным, а начинает расти. Формула изобретения Способ пуска статического преобразователя частоты, содержащего последовательно включенные управляемый выпрямитель и мостовой тиристорный инвертор, к выходу которого подключен колебательный контур, а вход защунтирован коммутирующим тиристорным мостом, в диагональ Переменного тока которого включен конденсатор, путем отпирания соответствующих тиристоров и обеспечения заданных величин напряжения на коммутирующем конденсаторе и тока, при которых далее перед каждым переходом через нулевое значение напряжения на колебательном контуре отпирают указанное соответствующие тиристоры, отличающийс я тем, что, с целью улучщения условий пуска, указанный конденсатор заряжают до напряжения ( , выбранного в качестве заданного, для чего отпирают тиристорь в диагональных ветвях коммутирующего моста, поддерживают постояшгым с помощью управляемого выпрямителя ток дросселя после достижения им значения I do, выбранного в качестве заданного, для чего отпирают диагонально расположенные тиристоры инвертора при достижении током значения Ido, отпирают тиристоры в диагональных ветвях коммутирующего моста и с задержкой 2Uco-C, I do соответствующие диагонально расположенные тиристоры инвертора, причем перед каждым лереходом через нулевое значение напряжения на колебательном контуре диагонально расположенные тиристоры инвертора отпирают с задержкой, равной Ato. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Заявка ФРГ N 2056847, кл. 21 d, 12/03, 1970.

7691116Ь

2.Патент США № 3599078, кл. 321-45,4. Раскин Л. Я. и цр. Устройство для вклю1972.чения автономного инвертора. Электротехни3.Дзюбнн И. И. Тиристоры в электрическнхческая промышленность, серня Преобразовасхемах. М., Энергия, 1972, с. 31-33 и 45.тельная техникаП974. Вып. 3.

W

tii

-(Л;К-Aij аг.2 K-tfg

±LIT

uto