Способ управления автономным инвертором Советский патент 1980 года по МПК H02P13/16 

1

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для управления автономным инвертором со встречными управляемыми тиристорами, питающими нагрузку, изменяющуюся в широких пре- 5 делах во время работы.

Известны способы управления автономным инвертором, в которых включение встречных тиристоров производится в интервале между включениями прямых 10 тиристоров. В таких способах в дватри раза сокращается схемное время восстановления управляемости прямых тиристоров за счет того, что к ним после включения прикладывается доста- 5 точно большое обратное напряжение И и 2.

Недостатком данных способов является невысокий КПД.20

Наиболее близким по технической ;су1цности и достигаемому результату к . изобретению является способ управления преобразователем частоты с-непосредственной связью, в котором для ширения диапазона изменения выходной , частоты преобразователя тиристоры встречной группы включены через ингёрвал с момента начала коммутации,:при этом интервсш делается не меньшее, ЗО

чем время, необходимое для запирания тиристора прямой группы З .

Недостатком способа является то, что он рассчитан на работу инвертора при постоянной нагрузке, сопротивление которой не изменяется в процессе работы. Так как постоянство нагрузки является частныи случаем в работе инвертора любого типа, то и указанный способ управления инвертором не может быть применен для управления инверторами,, работающими на изменяющуюся нагрузку.. Основная трудность при работе инвертора на нагрузку, изменяющуюся в широких пределах, заключается в обеспечении необходимого схемного времени восстановления управляемости тиристоров, т.е. обеспечении надежности их работы. С увеличением сопротивления нагрузки процессы, происходящие в инверторе, переходят из колебательного характера в периодический, при этом интервал проводимости прямых тиристоров увеличивается за счет сокращения бестоковой паузы и, следовательно, уменьшается время, предоставляемое для восстановления управляемости прямых тиристоров.

Цель изобретения - повышение надежности . Это достигается тем, что в извест ном способе управления автономным инвертором дополнительную последователь ность импульсов формируют относительно момента выключения с задержкой, меньшей времени восстановления тиристоров. . На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего.способ; на фиг. 2 - осциллограм1 ы напряжений и токов на элементах инвертора, характеризующие данный способ.управления. На всех осциллограмма верхний .: луч - напряжение на группе тиристоров состоящий из прямого тиристора и подключенного параллельно ему встречного тиристора, нижний луч - ток тиристорной группы. в исходном режиме работы инвертора, когда сопротивление нагрузки ,42р, где 21ц-2т волновое сопро тивление коммутирующего контура мень ше критического сопротивления, исклю чанмдего колебательный характер тока нагрузки, отношение частоты управления к собственной частоте колебатель ного контура инвертора выбрано так, чтобы была обеспечена, безтоковая пау за между моментом времени- выключения прямого тиристора и моментом включения своего встречного тиристора. На фиг.2а показана эта пауза , а также полное время восстановления уп равляемости прямого тиристора Ву. Время восстановления управляемости встречных тиристоров во много раз больше времени восстановления управляемости прямых в любом режиме работы инвертора и поэтому не является определяющим. Для прямых это время ограничено и состоит из безтоковой. паузы и времени горения встречного тиристора, причем для надежного восстановления управляемости тиристоров решакнцее значение имеет момент выклю чения, когда к нему начинает прикладываться обратное (запиранидее) напря жение. Поэтому необходимо, чтобы это напряжение в первый момент было достаточно большим, особенно это важно при работе тиристоров на высоких час тотах, порядка 20 кГц и выше. Данное условие выполняется при управлении инвертором аналогичным способом, если при работе не происходит уменьшения беэтоковой паузы за счет затягивания тока прямого тйриС:рора при уве личении сопротивления нагрузки. Ойна ко практически эта пауза значительно сокращается при увеличении к на пределе может совсем исчезнуть, при чем ток прямого тиристора йатягйвает ся настолько, что обратный тиристор включиться уже не .может,так как импульс управления приходит, когда на нем отрицательное напряжение. На фиг, 26 из осциллограмм видно, чтоГг сократилось в 2,0-2,5 раза, сократилось на 25-30% также и суммарное время восстановления управляемости (Такое сокращение времени восстановления управляемости является недопустимым, особенно если по условиям работы инвертора нельзя сделать больше запаса &р Tgv. Кроме того, такие запасы сильно уменьшают энергетические характеристики инверторов, так как они вводятся, как правило, за счет введения допилнительных бестоковых пауз и снижения частоты управления инвертором. На фиг. 2в показаны осциллограммы на элементах инвертора, управляемого по данному способу..Как видно из осциллограмм, при том же большом сопротивлении RM как и в случае, показанном на фиг. 2 б, обеспечивается необходимое время TQ, равноеZ hs исходном режиме, а за счет сдвигания всего интервала горения встречного тиристора увеличивается и суммарное время восстановления управляемости прямого тиристора . При дальнейшем увеличении сопротивления нагрузки происходит еще большее затягивание прямого тока, а следовательно, и сдвига, но при этом уменьшается и амплитуда тока, протекающего через встречные тиристоры. У 1еньшение этого тока приводит к тому, что вообще отпадает необходимость во включении встречных тиристоров, так как инвертор переходит уже в апериодический режим работы и сброс реактивной энергии с коммутирующего конденсатора мгшоэффективен или же совсем исключен, так как напряжение на нем после перезаряда уже не превышает входного напряжения инвертора. Поэтому, если момент включения встречных тиристоров сдвигается более чем на 270 относительно последовательности импульсов управления прямыми тиристорами, то управление встречными вообще снимается путем запрета прохождения импульсов управления на них. Аналогично снимается управление при снижении амплитуды напряжения на коммутирующем конденсаторе ниже(1,051,10)и, при этом время восстановления управляемости прямых тиристоров Си бпределяется с момента выключения и до включения прямого тиристора в доугом плече, причем все это время на тиристоре существует обратное напряжение, определяемое параметрами коммутирующего контура (см. фиг. 2г), Устройство, реализующее способ упразе1/1ею1я автономным инвертором, содержит ра спределитель 1 импульсов, фсфмйроватеяи-усилители 2-5, датчик б напряжения коммутирующего конденсатора, датчики 7 и 8 обратного напряжения на прямых тиристорах, ключевой элемент сдвига 9, блока импульсов {одновибраторы 10 и 11), одновибрцторы 12 и 13, логические элементы И 14 и 15, фильтровая индуктивность 16, коммутирующая индуктивность 17, коммутирующая емкость 18, разделительная емкость 19, сопротивление нагрузки 20, прямые тиристоры 21 и 22, встречные тиристоры 23 и 24. Устройство работает следующим образом. Импульсы управления с выходов распределителя 1 подаются поочередно jieрез формирователи-усилители 2 или 3 на одни из прямых тиристоров. При включении прямых тиристоров образуетс контур коммутации, по которому протекает полуволна тока перезаряда коммутирующего конденсатора 18, после чего тиристоры закрываются под действием прикладываемого к ним обратного напряжения. Одновибраторы 10 и 11 осуществляют необходимый сдвиг импульсов управления, поступающих на встречные тиристоры. При этом импульсы управления пройдут через логические элементы U 15 или 14 на встречные тиристоры толь ко в том случае, если в это время на других входах этих элементов будут сигналы логической единицы. Сигнашы на эти входы подаются с одновибраторо 12 и 13, которые формируют импульс логической единицы, равный 270° периода управления очередного прямого тиристора с момента появления на нем 11мпульса управления. Другой сигнал подается на входы элементов И с ключeвofo элемента 9, который принимает состояние на выходе логического нуля или логической единицы в зависимости от амплитуды напряжения Иц . В датчике б происходит понижение и выпрямление напряжения, так что на его выходе получается сигнал постоянного напряжения, пропорционального амплитуде напряжения Йсц, в ключевом элементе 9 происходит срав нение полученного напряжения с опорным напряжением, которое и выбирается пропорциональным соответствующему Han ряжению 1 (1,05-1,10) и . При этом, если напряжение UCR. UcM г то на выходе элемента 9 осуществует сигнал ло гической единице, если 13ск-( тот сигнал равен логическому нулю. Таким образом, импульсы управления будут проходить через элементы И на встречные тиристоры только в случае, если суммарный сдвиг их относительно последовательности управлякеднх импульсов на прямые тиристоры меньше или равен 270 и напряжение на коммутирующем конденсаторе больше установленного. Способ выгодно отливается от указанного прототипа, так как расширяет область его применения на инверторы., работающие на переменную нагрузку. Способ позволяет расширить частотный диапазон инвертора, так как для тиристоров не требуется делать большие запасы по времени восстановления управляемости на случай сокращения его под воздействием внешних условий. В способе предусмотрено автоматическое регулирование времени восстановления управляемого тиристоров как при изменении собственной выходной частоты, так и при изменении реакции нагрузки. Способ позволяет выбирать оптимальный режим управления автономным инвертором, так при работе инвертора на большие сопротивления нагрузки, . близкие к критическому, когда раскачка напряжения на элементах инвертора отсутствует, вообще нецелесообразно включение встречных тиристоров. 6 этом режиме желательно наоборот увеличить раскачку с тем, чтобы увеличить обратное напряжение на Тиристорах для надежного их запирания. Кроме того, отключение встречных тиристоров в этом режиме увеличивает и энергетические характеристики инвертора, так как увеличивает выходную мощность при большом сопротивлении путем исключения сброса излишней реактивной энергии в источник. Формула изобретения 1. Способ управления автономным инвертором, выполненным на двух стречно--включенных тиристорных мостах с коммутирующими элементами в диагонали, заключающийся в том,, что формируют основную последовательность импульсов для управления первым мостом, выключают его, формируют дополнительную последовательность импульсов для управления вторым мостом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, дополнительную последовательность импульсов формируют относительно момента выключения с задержкой, меньшей времени восстановления тиристоров. 2. Способ по п. 1, отличающий с я тем, что, с целью повышения КПД дополнительную последовательность импульсов снимают при снижении . амплитуда: напряжения в коммутирующей цепи ниже входного напряжения инвер тора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 270870, Кл. 21 а 12/03, 1967. 2.Патент США 3725768, КЛ. Н 02 М 7/52, 1971. 3.Авторское свидетельство СССР 336751, КЛ. Н 02 М 1/08, Н 02 13/16, 1968.

. 7.Т

.- ч т т i/f,

765974