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

I

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к автономным инверторам тока, выполненным на управляемых полупроводниковых элементах.

Известен способ управления инвертором тока, содержащим коммутатор и компенсатор реактивной мощности, путем формирования серии управляющих импульсов от задающего генератора и подачи Q ее на вентили компенсатора, и серии управляющих импульсов, синхронизированных по фазе с выходным напряжением инвертора, и подачи ее на вентили коммутатора Cl3 и f2j.ij

Однако при реализации этого способа появляется необходимость в регулировании фазы выходного напряжения и в дополнительном устройстве для пуска инвер-.. тора. Кроме того, в ряде случаев применение такого способа управления приводит к снижению качества переходных процессов при изменении,нагрузки и не

обеспечивает коммутационную устойчивость инвертора.

Наиболее близким по технической сушгности к изобретению является способ управления инвертором, содержащим коммутатор, компенсатор, задающий генератор, датчик входного тока, щины переменного тока, коммутатора, путем формированиях двух серий управляющих импульсов, синхронизованных от задающего генератора, и подачи их на вентили коммутатора и компенсатора fsj.

Однако инверторы, реализующие такой способ управления в динамических режимах, имеют низкую коммутационную устойчивость, плохое качество переходных процессов.

Цель изобретения - повыщение коммутационной устойчивости инвертора тока в динамических режимах работы.

Поставленная цепь достигается тем, что в способе управления инвертором, содержащим коммутатор, компенсатор, шины переменного тока, коммутатора, задающий генератор датчик входного тока, путем формирования двух серий управляющих импульсов, синхронизованных от задающе го генератора, и подачи их на вентили коммутатора и компенсатора. Формируют дополнительную серию управляющих импу сов, синхронизированнык с переменным напряжением коммутатора в фазе, при которой угол опережения коммутатора соответствует минимально допустимой величине, и подают и.х на вентили коммутатора на время, при котором угол оп режения меньше допустимой величины при этом фазу дополнительной серии импульсов регулируют в функции входного, тока инвертора. Устройство для управлениЯа содержащее задающий генератор, к выходам которого подключены формирователь импульсов компенсатора и формирователь импульсов коммутатора, тины перэменного тока коммутатора; датчик входного тока, снабжено дополнительным формирователем импульсов, подключенным выходом к формирователю импульсов ком мутатора, одним входом - к шинам пере манного TOKQ коммутаторва а вторым входом - к датчику входного тока инвертора. На фиг, 1 представлена принципиальная электрическая схема параллельно по следовательного инвертора тока с устройством управления, реализующй а предложенный способ; на фиг 2 - принципиальная электрическая схема формиро вателя импульсов коммутатора и формирователя дополнительной серии импульсов;, на фиГо 3 - диаграммы изменения напряжения на тиристоре комму : атора н сигналов в схеме формирователя импу сов коммутатора. Инвертор (фиг, 1) содержит Д1эоссел 1, подключенный одним выводом к поло жительному полюсу источника питания, другим вьтодом - к анодам тиристоров 2,3 и 4 коммутатора, подключенных ка тодами к анодам других тиристороЕ. 5, 6 и коммутатора. На стороне переменного ток коммутатора включены комм тируюише кондеИсаторы 8-1О, последовательные конденсаторы 11-13 и компенсирующие конденсаторы 14-16. Параллельно компенсирующим конденсаторам 14-16 под ключен компенсатор реактивной мощности, состоящий из дросселей 17-19 и последовательно с ними включенными тиристорами 20-25. Устройство управления содержит задающий генератор 26 7 24 подк/ноч энный к форм1фоваталю 27 импульсов коммутатора, к формирователю 28 импульсов кс;мп9нсатора и формирователь 29 дополнительной серии импульсов Формирователь импульсов для двух противофазных каналов ком мутатора 27 (фиг, 2) содержит фазосмещающее устройство 30j служащее для преобразования непрерывного сягнала регулятора во временной интервал задержки импульсов управления тиристорами относительно импульсов задаю)цего генератора 26, и соединенный с задающим генератором 26 и формирователем 29 распределитель 31, служащий для распределения импульсов по противофазным уканапам. вьпсоды которого подключены каналам,. усилителям 32 и 33j формирующих импульсы управления тиристорам.и комм татора, работающих в противофазе 2 и 5, или 3 и 6, или 4 и 7 ((Ьиг. 1}« Формирователь 29 допопиктельной серии импульсоВз алужа:щий для (bop vfflpoвaния импульсов асинхронной установки распределителя 31; содержит последовательно включенные компаратор 34 н формирователь 35о Представленные на фиг, 3 диаграгугмы содержат выходное переменное напряженке 36. импульсы 37 задающего гене- ратора импульсы 38 фазосмещающего устройства, нмпупьсы 39 и 4-0 формирователя дополнительной серии, импульсы 41 и 42 управденйя. }федла.|.йвмое устройство управления, содержащее генератор; фазосме.цающие узль;з распредепитепи и выходкыа усилители, вьтолнено по многоканальной схеivie, в канщом канале которой формируют дла противофазных импульса. Аналогичным образом устройство может быть выполнено по одяокпкальному принципу управления тиристорами преобразователя. В качестве задающего генератора могут быть использовань; широко известные схемы генераторов прямоугольных импульсов, Фазосмещаюише устройства могут быть выполнены на основе регулируемых одновибраторов. бпокинг-генератора и других вариантов схем фазосмещения, выполмяемых по вертикальному принципу с различной формой кривой опорного напряжени,; Представленный на фиг, 2 распределитель выполненный на основе J-X триггера, может состоять из нескольких триггеров при одноканапь, ном исполнении. Выбор схемы, распределителя зависит от принципа фазосмещения и элементной базы, на которой выполняется устройство. Схема может быть выполнена на других типах трнг.гэров, имеющих входную логику, или на дешифраторах. Устройство работает следующим обра зом. В нормальных режимах работы преобразователя на выходе фазосмешающего устройства ЗО формируются импульсы 38, передние фронты которых совпадают с обоими фронтами импульсов 37 генера тора 26, а длительность их сС определяется сигналом регулятора (на чертеже не показано). Эти импульсы поступают на синхронизирующий вход С триггера распределителя 31. На входы У к /( подаются противофазно сигналы 37. Пер ключение триггера происходит по заднему фронту импульсов 38 в моменты t-t . 3 и eio состояние после очередного пере1шючения определяется синхронной таблицей состояний У- К триггера, В усилителях 32 и 33 под действием одно го из фронтов выходного сигнала триггера формируются импульсы 41 и 42 управления тиристорами. В результате формирование импульсов каждым из уси лит ел ей 32 или 33 происходит в момент t( или t один раз за период основной частоты преобразователя. В этом случае угол опережения инвертора задает ся сигналом регулятора (на чертеже не показано), который подается на фазосмещающее устройство ЗО, угол опережения при этом равен . Компаратор 29 и формирователь 35 в это время формируют импульсы 39 и 4О из кривой напряжения 36 коммутатора в моменты соответствующие углу опережения уцад . Поскольку импульсы 39 и 4О отстают от заднего фронта импульсов 38, они не оказывают влияния на работу триггера 31. В динамических режимах работы пре- :образоватеяя при увеличении нагрузки происходит резкое изменение формы кривой напряжения 36 на коммутаторе. При это кривая напряжения на тиристорах смещается влево и уменьшается по амплитуде (на фиг, 3 показана пунктиром). В результате угол опережения уменьшает ся до величины .Йд , которая меньше допустимого значения, необходимого для восстановления вентильных, свойств тиристора, что приводит к срыву инвер- тора. Последнее вызывается также тем, что изменение формы кривой напряжения происходит достаточно быстро, а сигнал регулятора не усцевает изменить задержку Л. импульсов 38 на требуемую величину. Введение в схему управления дополнительного формирователя 29 импульсов 39 и 40 позволяет устранить этот недостаток. Импульсы 39 и 40 формируются в определенной фазе по отнощению к напряжению 36 и смещение этой кривой на угол (Д tA вызовет изменение фазы импульсов 39 и 40 на ту же величину. Поэтому на асинхронные входы л. и 3 триггера 31 импульсы 39 и 4О поступают раньше импульсов 38 и триггер будет переключаться в моменты ij и гу соответствующие углу опережения /иин Рассмотренное выше устройство обеспечивает повышенную коммутационную устойчивость инвертора, угол коммутации у которого равен нулю и поэтому угол предоставляемый для восстановления (угол запирания) вентиля, равен углу опережения инвертора. В реальных преобразователях угол коммутации может иметь величину, соизмеримую с углом опережения. Тогда в динамичесКИ.Х режимах за счет увихичения угла коммутации угол, предоставляемый для восстановления вентиля уменьшается до валичины, при которой происходит срыв инвертирования. Для у;странения указанного недостатка фазу дополнительных импульсов регулируют в функции входноIO тока ( , Причем большим величинам входного тока соответствуют большие углы опережения. Таким образом, осуществляя управление инвертором при уменьшении угла опережения до минимально-допустимой величины от дополнительной серии импульcoBj синхронизированных с -переменным напряжением на коммутаторе с помощью рассмотренного устройства, обеспечиваетя повышенная коммутационная устойчивость и повышенная надежность инвертора. Формула изобретения 1. Способ управления инвертором тока, содержащим коммутатор, компенсатор, атчик входного тока, задающий генераор, шины переменнохх) тока коммутатора, утем формирования двух серий управяющих импульсов, синхронизированных

от задающего генератора, и подачи их на силовые вентили коммутатора и компенсатора, отличающийся теМэ что, с. целью обеспечения повышенной коммутационной устойчивости инвертора в динамичасзщх режимах, формируют дополнительную серию управляющих импульсов, синхронизированных с перемениьш напряжением коммутатора в фазе, при которой угол опережения ком.утатора соответствует минимально допустимой в&личинБ: и подвют V1X на вентили коммутатора на время, при котором угол опережения меньше допустимой величины

2. Способ по п« Ij о т л и ч а i-o- ш и и с я там, что фазу дополнительной серии импульсов регулируют в функции входного тока инвертора.

3, Устройство для осуществления способа по пп 1 и 2, содержащее Koiva-iyTaтор, датчик входного тока, шины нефемснного тока кокпч- утатора, задающий генератор, к выходам которого подключены формирователь импульсов компенсатора и формирователь импульсов коммутатора, отличающееся тем, что оно

дополнитапьно содержит формирователь импульсов, подключенный выходом к формирователю импульсов коммутатора, одним входом - к переменного тока коммутатора, а BTopbUvi входом к датчику входного тока инвертора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 2592-56, кл. Н 02 Р 13/18, 1968

2., Раскин Л, Я« Стабилизированные

автономные и1-шертор.ы тока на тиристорах, tA,, Энергия, 1970, с, 18-20, 40-42, 46-50.

3„ Ковалева Ф, К,, и др. Стабилизированные автономные инверторы с синусоидальным выходным напряжениеМо М,, Энергия, 1972,

1б |9 |«||4 5 16

-...Л.,./--вtfj r, ,i,4-i

Т

i 1

Я ЧИ -вД--я.,- 4t™c:tS±4 gw

I SI5