Способ управления мостовым инвертором и устройство для его осуществления Советский патент 1980 года по МПК H02M7/515 

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ МОСТОВЫМ ИНВЕРТОРОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к области полупроводниковой преобразовательной техники и может быть использовано для регулирования частоты вращения асинхронных электродвигателей преимущественно высокоскоростных, например, электрошпинделей металлообрабатывающих станков.

Известен способ управления инвертором, включающий подзаряд коммутирующего конденсатора от независимого источника 1 .. .

Для устойчивой работы инвертора постоянную времени цепи подзаряда выбирают намного большей постоянной времени цепи коммутации. Это ограничивает верхний предел выходной частоты инвертора. При увеличении верхнего предела частоты уравнивают постоянные времени цепей коммутации и подзаряда, однако это приводит к перенапряжениям на колмутирующем конденсаторе и увеличивает мощность источника подзаряда.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является спОсоб управления мостовым инвертором с диодами обратного тока, при котором подают

управляющие импульсы на силовые тиристоры, затем подают управляющие импульсы на коммутирующие тиристоры и напряжение на коммутирующий конденсатор от источника подзаряда 2.

Способ осуществляют устройством для управления мостовым инвертором, содержащим трехфазный мост коммутирующих тиристоров основной частоты,

10 общие катоды и общие аноды которых подключены через коммутирующие тиристоры тройной частоты соответственно к положительному и отрицательному полюсам основного источника,

15 а через коммутирующий дроссель - к однофазному мосту дополнительных тиристоров с коммутирующим конденсатором в диагонали, подключенному через подзарядный дроссель и вентиль

20 к источнику подзаряда.

Недостатком указанного способа является то, что процесс подзаряда начинается одновременно с процессом коммутации. Это приводит к увеличе25нию установленной лющности источника подзаряди и ограничивает верхний предел выходной ..частоты инвертора, так как инвертор нормально функционирует при постоянной времени цепи

30

подзаряда, существенно большей постоянной времени коммутации. При Увеличении выходной частоты постоянные времени цепей подзаряда и коммутации уравнивают, однако при этом имеют место перенапряжения на коммутирующем конденсаторе, на коммутирующих и дополнительных тиристорах.

Целью изобретения является повышение надежности работы инвертора во всем диапазоне регулирования.Указанная цель достигается тем, что напряж ние на коммутирующий конденсатор от источника подзаряда подают в момент окончания очередной коммутации силовых тиристоров, фиксируют момент заряда коммутирующего конденсатора до заданного значения, после чего отключают источник подзаряда.

Отличие устройства, позволяющего осуществить способ, состоит в том, что вентиль выполнен управляемым,причем его блок управления содержит элементы включения и выключения.

На чертеже представлено устройство для осуществления способа«

Основные тиристоры 1-6, шунтированные диодами обратного тока 7-12, собраны по трехфазной мостовой схеме и подсоединены со стороны переменного тока к основному источнику питания UcL,a со стороны переменного тока - к трехфазной мостовой схеме из коммутирующих тиристоров основной частоты 13-18, общие аноды и общие катоды которых подключены через коммутирующие тиристоры тройной частоты 19, 20, соответственно к положительному и отрицательному полюсам основного источника U , а через коммутирующий дроссель 1 - к однофазной мостовой схеме из дополнительных тиристоров 22-25 с коммутирующим конденсатором 26 в диагонали, подключенной через подзарядный дроссель 27 и отсекающий тиристор 28 со схемой управления 29 к источнику подзаряда и.

Работа инвертора по предлагаемому способу происходит следующим образом.

Пусть в начальный момент времени t-Q включены основные тиристоры 1, 3 и 6 и конденсатор 26 заряжен с полярностью, указанной на чертеже.. Напряжение источника подзаряда U выбирают, как правило, равным номинальному напряжению основного источника питания инвертора ,. Ток нагрузки протекает по цепи: +и,(,тиристоры 1 и 3, фазы нагрузки А, В, С тиристор б, - U((. В момент времени t начала коммутации подают управляю 1 ий импульс на тиристоры 17, 20, 23, 24 и начинается процесс перезаряда коммутирующего конденсатора 26 по цепи: , 20,21,23,24,17, фазы С, А тиристор 6, - и.

в момент времени tj ток заряда конденсатора 26, нарастая, достигает значения, равного току нагрузки IH, и образуется новый контур перезаряда по цепи: Ч-26, 24, 17, 7, 20, 21, 23, -26. При этом к тиристору 1 прикладывается обратное напряжение, равное падению напряжения на диоде 7. В момент времени t ток конденсатора 26, уменьшаясь, снова становится равным току нагрузки IH, а ток через диод 7 прекращается. Интервал определяет время восстановления запирающих свойств включаемого тиристора 1. В момент времени tif процесс коммутации оканчивается и напряжение на коммутирующем конденсаторе 26 меньше начального на величину, определяемую потерями в контуре коммутадии. Для сохранения неизменной коммутационной способности инвертора в момент времени t включают цепь подзаряда коммутирующего конденсатора 26 от независимого источника и,, для чего одновременно подают импульсы управления на тиристоры 23 и 24 и на отсекающий

тиристор 28 от схемл управления 29. Происходит подзаряд xoMiviyтирующего конденсатора 26 по цепи: +0,27,23, 26, 24, - U|. В момент времени tg п окончании процесса подзаряда осуществляют принудительное выключение цепи подзаряда, для чего подают импульс обратного напряжения на электроды анод-катод отсекающего тиристора 28 от схемы управления 29.

Преимущества предлагаемого способа управления: достигается полное разделение процессов коммутации и подзаряда, уменьшается мощность источника подзаряда за счет исключения перенапряжений на дополнительных и коммутирующих тиристорах и на коммутирующем конденсаторе, повышается на 10-15% надежность работы инвертора во всем диапазоне регулирования за счет исключения возможности срывов по цепи подзаряда из-за затяжки в выключении дополнительных тиристоров при малых обратных напряжениях.

Формула изобретения

1. Способ управления мостовым инвертором с диодами обратного тока, при котором подают управляющие импульсы на силовые тиристоры, затем подают управляющие импульсы на коммутирующие тиристоры и напряжение на коммутирующий конденсатор от источника подзаряда, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, напряжение на коммутирующий конденсатор от источника подзаряда подают в момент окончания

очередной коммутации силовых тиристоров, фиксируют момент заряда коммутирующего конденсатора до заданного значения, после чего отключают источник подзаряда.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее трехфазный мост коммутирующих тиристоров основной частоты, общие катоды и общие аноды которых подключены через коммутирующие тиристоры тройной частоты соответственно к положительному и отрицательному полюсам основного источника, а через коммутирующий дроссель - к - однофазному мосту

дополнительных тиристоров с коммутирующим конденсатором в диагонали, подключенному через подзарядный дросель и вентиль к источнику подэаряда, отличающееся тем, что вентиль выполнен управляемым, причем его блок управления содержит элементы включения и выключения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Глазенко Т.А.Гончаренко Р.в. Полупроводниковые преобразователи частоты в электроприводах. Л.,

Энергия, 1969, с. 139.

2.Патент США № 3781644, кл, 321-45С, 1973.