Способ управления инвертором и устройство для его осуществления Советский патент 1980 года по МПК H02P13/18 

Изобретение относится к преобразова тельной технике, в частности, к ведомым автономным инверторам тока, управляемым выпрямителям, выполненным на тиристорах. Известен способ управления инвертор тока, содержащим коммутатор и компенс тор реактивной мощности, состоящий в том, что формуют серию управляющих импульсов от задающего генератора, подают ее на вентили компенсатора, фбр мируют серию управляющих импульсов, синхронизированных по эе с выходным напряжением инвертора, и подают ее на вентили коммутатора ilНедостатком этого спсюоба является йеобходимость в регулировании зы выходного напряжения и в дополнительном устройстве для пуска инвертора. Кроме того, для некоторых схем инверторов применение такого способа управления (Приводит к плохому качеству переходных процессов при изменении нагрузки и не обеспечивает коммутационную устойчивость инвертора. Известен также способ управления инвертором , содержащим коммутатор и компенсатор, состоящий; в том, что формируют две серии управляющих импульсов от задающего генератора и подают их на вентили коммутатора и компенсатора 1,23, Этот способ является наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому. Способ осуществляют с помощью устройства, содержащего задающий генератор, к выходу которого подключены формирователи импульсов компенсатора и коммутатора (3j. Недостатком указанного способа является то, что инвертор с такой системой управления в динамических режимах имеет низкую коммутационную устойчивость и плохое качество переходных процессов. Цель изобретения - увеличение надежности инвертора путем уменьшения величины перенапряжения в динамических режимах работы.

Это. достигается тем, что формируют дополнительную серию управляющих импульсов, синхронизированных с переменным напряжением коммутатора в фазе, соответствующей углу опережения, при котором величина переменного напряжения инвертора не превышает допустимой, и подают их на вентили коммутатора на время, при котором угол опережения больше допустимой величины, причем фазу дополнительной серии импульсов управления регулируют в функции входного напряжени инвертора.

Такой способ может быть .осуществлен с помощью устройства, содержащего формирователь импульсов коммутатора и фор- мирователь импульсов компенсатора, входы которых. подключены к выходу задающего генератора, которое снабжено допол- нительным формирователем импульсов и формирователем синхроимпульсов, причем дополнительный формирователь управления подключен к формирователю импульсов

управления коммутатора и к шинам постоянного тока и через формирователь синхроимпульсов - к шинам переменного тока коммутатора.

На фиг. 1 представлена функциональная схема параллельного инвертора тока с устройством управления, реализующим предложенный способ; на фиг. 2 - схема формирователя импульсов коммутатора и формирователя дополнительной серии импульсов; на фиг. 3 - диаграммы изменения линейного напряжения коммутатора и сигналов в схеме формирователей импульсов коммутатора.

Постоянное напряжение от источника поступает через дроссель 1 на коммутирующий блок, состоящий из тиристоров 2-7, включенных по трехфазной мостовой схеме. На стороне переменного то- ка коммутатора подключены коммутирующие конденсаторы 8-10 и компенсатор реактивной мощности, состоящий из дросселей 11-13 и последовательно с ними включенных тиристоров 14-19.

Устройство управления-содержит задающий генератор 20, формирователь 21 импульсов коммутатора, формирователь 2 импульсов компенсатора, формирователь 23 дополнительной серии импульсов и Формирователь 24 синхроимпульсов. Формирователь 21 для двух противофазных каналов коммутатора, в свою очередь, со держит фазосмещающее устройство 25,

служащее для преобразования непрерывного сигнала регулятора Up во временной интервал задержки импульсов, управления тиристорами 2-7 относительно импульсов задающего генератора 20, и соединенный с ним триггер 26, к которому подключены первые входы элементов 27 и 28 совпадения. Триггер 26 служит для распределения импульсов по противофазным каналам. Вторые входы элементов 27 и 28 подключены к формирователю 23, а выходы подключены к выходным усилителям 29 и 30, формирующих импульсы управления тиристорами, работающих в противофазе. Формирователь 23 дополнительной серии импульсов содержит фазосме- щающее устройство 31, служащее для преобразования сигнала Од во временной интервал задержки импульсов относительно синхроимпульсов формирователя 24. Выходы устройств 31 и 24 подключены ко входу тр.иггера 32, служащего для распределения импульсов по противофазным каналам.

Данное устройство, содержащее генератор, фазосмещающие узлы, распределители импульсов и выходные усилители, выполнено по многоканальной схеме, в каждом канале которой формируют два противофазных импульса. Аналогичным образом устройство может быть выполнено по одноканальному принципу управления тиристорами преобразователя. В качестве задающего генератора могут быть использованы известные схемы генераторов прямоугольных импульсов. Фазосмещающие устройства могут быть выполнены на основе регулируемых одновибраторов, блоКинг-генераторов и множества других схем фазосмещения, выполняемых по вертикальному принципу с различной формой кривой опорного напряжения. Показанный на фиг. 2 распре- делитель выполнен на основе О-К триггера,.гно может быть выполнен и на других типах триггеров, имеющих входную логику, или на дешифраторах. Формирователь синхроимпульсов строится на основе компараторов, позволяющих формировать импульсы в определенной фазе по отношению к кривой переменного напряжения.

В нормальных режимах работы, преобразователя на выходе фазосмещающего устройства 25 формируются импульсы ифс,, передние фронты которых совпадают с фронтами импульсов (Joj-, а дли-. тельность их сзС определяется сигналом S743 регулятора Up . Эти импульсы поступают, на си 1хронизирующий вход С триггера 26. На входы D и К этого триггера подаются противофазные сигналы . Переключение триггера происходит по .заднему фронту ифсч моменты t и t,, которые соответствуют формированию импульсов коммутатора при угле опережения , задаваемому сигналом Up . В это время в формирователе 24 формиру- ются импульсы , которые запускают фазосмещающее устройство 31. Под действием этих импульсов на выходе устройства 31 формируются импульсы ифсо . у которых передние фронты совпадают с фронтами импульсов Upj YiaxI длительность их о(.2 зависит от величины Uj. Импульсы ифсг поступают на вход С триггера 32, а противофазные импульсы и и к . Пере ключе- p,nratii- « ««ь ние триггера происходит по заднему фронту ифс2. моменты -Ь и-t, соответствующие формированию управляющих импульсов коммутатора при максимально, допустимом угле опережения (. . В усилителях 29 и ЗО под действием передних фронтов импульсов Оч) и , поступающих от элементов 27 и 28, формируются импульсы управления тиристорами коммутатора Uvj Мд- этом слу- чае угол опережения инвертора соответствует сигналу регулятора Up для данного режима работы преобразователя и будет равен РЦ В динамических режимах работы преобразователя.(например, при сбросе нагрузки) кривая напряжения на коммутаторе U ц смещается вправо и увеличивается по амплитуде как показано на фиг. 3 после момента Ъ . Так как изменения в кри вой напряжения иц; происходят , достаточно быстро, а сигнал регулятора Up не успевает изменить задержку cL/j импульсов на требуемую величину, то ампли- туда напряжения Ujji может значительно превзойти допустимую для установленных в преобразователе элементов (тиристоров, конденсаторов, трансформаторного оборудования) . Введение в схему управления дополнительных формирователей 23 w 24 импульcoBUpjtYiaxQ. - ® устранить этот недостаток. На диаграммах фиг. 3 показано что при изменении фазы и амплитуды кривой напряжения Ujj соответствующим образом изменяется фаза импульсов Up,тno|X Так как задержка в устройствах 25 и 31 сохраняется прежней d и oi. передНИИ фронт сигнала Up,,ax.a, будет опережать задний фронт сигнала U-,,-«. В результате передние фронты сигналов Uvj и и) формируются не в моменты t/ и -fcn . соответствующие сигналам U я JJ , а в моменты t- и -fc-. В этом режиме усилители 29 и ЗО формируют импульсы управления коммутатора в моменты t-j и -fe, соответствующие мак- симально допустимому углу опережения . Величина максимального угла выбирается из условия обеспечения допустимой величины перенапряжений и обеспечивается соответствующей настрой- кой компараторов 24 и фазосмещающего устройства 31. Для того, чтобы величина перенапряжения была одинакова при всех значениях входного напряжения Uj , длительность otj. импульсов ифст. рв улируется в зависимости от величины 0 . Причем большим значением U соответствуют большие значения di. Таким o6f)a3OM, в динамических режимах работы инвертора, когда угол опережения коммутатора больше максимально допустимого, уп|эавление вентилями коммутатора осуществляют от дополнительной серии импульсов, синхронизированных с напряжением на коммутаторе. Такая синхронизация обеспечивает работу инвертора с максимально допустимым углом опёрежения. Так как величина переменного напряжения на коммутаторе ( при Ujj COttS) обратно пропорциональная величине COSp а угол опережения не может быть больше максимально допустимого, то величина этого напряжения также не может быть больше допустимой величины. Это свойство данного способа обеспечивает умень- шение перенапряжения и увеличение надежности инвертора, Формула изобретения 1. Способ управления инвертором, содержащим коммутатор и компенсатор, состоящий в том, что формируют две серии управляющих импульсов от задающего генератора и подают их на вентили коммутатсфа и компенсатора, о т л и чающийся тем, что, с целью увеичения надежности инвертора путем меньшения величины перенапряжения в динамических режимах работы, формиру° дополнительную серию управляющих импульсов, синхронизированных с переменным напряжением коммутатора в фазе.

соответствующей углу опережения, при котором величина переменного напряже ння вавертора не превышает попустимой, в поаюот вк на вентили коммутатора на вреХю. при котором угол опережения больше допустимой величины, причем фазу дополнительной серии импульсов управления регулируют в функции входного напряжения инвертора.

2. Устройство для осуществления способа управления инвертором по п. 1,

содержащее шины постоянного и перемен- ного тока, задающий генератор, к выходу которого подключены формирователь импульсов компенсатора и формирователь , импульсов коммутатора, отличающ е е с я тем, что оно снабжено дополнительным формирователем импульсов уп-

равления и формирователем синхроимпульсов, причем дополнительный формирователь импульсов управления подключен к ;формирователю импульсов управления ком-, мутатора и к шинам, постоянного тока и через формирователь синхроимпульсов к шинам переменного тока коммутатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР

0 № 259256, кл. Н 02 М 1/О8, 1964. . 2. Раскин Л. Я., Стабилизированные автономные инверторы тока на тиристорах, М.,Энергия, 197О.

3. Ковалев Ф. И, и др. Стабилизиро- ;ванные автономные инверторы с синусоидальным выходным напряжением М., Энергия, 1972. UH tS ie ii