Тиристорный преобразователь частоты Советский патент 1981 года по МПК H02M5/458 

(54) ТИРИСТОРКЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Устройство относится к преобразовательной технике и может быть испол зовано .при .создании многоячейковьгх инверторов, независимые ячейки которых подключены к общему источнику пи тания . Известны инверторы, содержащие несколько тиристорных ячеек, каждая из которых подключена к общему источнику постоянного напряжения через общие входные фильтры, либо через раздельный переключатель или LC-фильт и вентиль 13 и 2. Наиболее близким к изобретению по техническим средствам и достигаемым результатам является схема многоинверторного преобразователя.. Этот преобразователь содержит общий источник питания и несколько инверторов, подключенных к источнику питания через LC-фильтры и диод. Развязка по питанию с помощью дросселей и диодов позволяет устранить взаимное влияние инверторов друг на друга fSj. Однако такое исполнение преобразо вателя не позволяет селективно управлять инверторами путем отключения или подключения последних к общему источнику питания. Отсутствие селективного управления по питанию не обеспечивает независимый пуск каждого инвертора с начальным током в дросселе фильтра, необходимом для облегчения пуска и сокращения времени переходного процесса. Кроме того, затрудняется работа преобразователя на несколько нагрузок и снижается его надежность, поскольку срыв инвертирования в одном 13 инверторов вызывает отключение всего преобразователя. Цель изобретения - повышение надежности работы преобразователя, обеспечение оперативного селективного управления независимыми ячейками (инверторами) по питанию и облегчение их пуска. Поставленная цель достигается тем, что в качестве вентиля использован

ключ постоянного тока, содержащий основной и вспомогательный тиристоры, а в схему каждой ячейки введены дополнительно управляемые формирователи импульсов включения и отключения и элемент задержки, причем первый вход блока управления тиристорами ячейки соединен через элемент задержки с управляющим электродом основного тиристора и с выходом формирователя импульсов включения, а второй вход с управляющим электродом вспомогательного тиристора и с выходом формирователя импульсов отключения, вход которого подключен к датчикам защиты ячейки.

Кроме того, с целью повьшения надежности включения основных тиристоров ключей постоянного тока при питаНИИ ячеек от управляемого тиристорно.го выпрямителя, в схему каждой ячейки введено коммутирующее устройство, выход которого соединен со входом формирователя импульсов включения этой ячейки,- а основные входы всех коммутирующих устройств объединены и подключены к управляющей цепи одного из тиристоров выпрямителя, при этом управляющие входы коммутирующих устройств использованы для пуска соответствующих ячеек преобразователя.

Сочетание LC-фильтра и ключа в цепи постоянного тока каждой ячейки также, как и в известном преобразователе устраняет взаимное влияние ячеек друг на друга по питанию.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого преобразователя.

Преобразователь содержит две ячейки I и 2. Каждая ячейка 1 (2) подключена к выходным шинам выпрямителя 3 через сглаживающий дроссель 4 (5) и ключ 6 () постоянного тока, содержащий основной 8 (9) и вспомогательный 10 (П) тиристоры. Параллельно входу ячейки 1 (2) подключен конденсатор 12 (13), а выход соединен с отдельной нагрузкой 14 (15). Первый вход блока 16 (17) управления тиристрами соединен через элемент 18 (19) задержки с управляющим электродом основного тиристора 8 (9) и с выходом формирователя 20 (21) импульсов вклю чения, а второй вход - с управляющим электродом вспомогательного тиристора 10 (П) и с выходом формирователя 22 (23) импульсов отключения, вхо

крторого подключен к датчикам защиты ячейки 1 (2). Входы формирователей 22 и 23 импульсов отключения использован также для оперативного отключения ячеек 1 и 2.

Обе ячейки преобразователя частоты работают идентично, поэтому рассмотрим работу только ячейки 1.

Пуск. При помощи внещнего сигнала формирователь 20 импульсов включения формирует импульс, который поступает на вход элемента 18 задержки и на управляющий электрод основного тиристора 8. Основной тиристор 8 включается и конденсатор 12 фильтра начинает заряжаться. Когда ток заряда конденсатора 12-достигнет максимального значения, элемент 18 задержки пропускает импульс на первый вход блока 16 управления тиристорами, обеспечивая тем . самым пуск ячейки 1 с начальным током в дросселе 4. После пуска ячейки 1 основной тиристор 8 останется во включенном состоянии.

Однако при использовании в качестве источника питания ячеек управляемого тиристорного выпрямителя - включение основного тиристора 8 с помощью внешнего сигнала затруднено, если в момент включения управляемый выпрямитель 3 работает на холостом ходу В этом случае тиристоры выпрямителя 3 находятся в проводящем состоянии только на время подачи на их управлякндие электроды управляющих импульсов, длительность которых может, быть значительно меньше времени включенного состояния тиристоров выпрямителя под нагрузкой.

Следовательно, для надежного включения основного тиристора 8 необходимо, чтобы импульс на его управляющий электрод поступил в момент проводящего состояния одной из пар тиристоров выпрямителя 3, т.е. внешний импульс, воздействующий на вход формирователя 20 импульсов включения, должен быть засинхронизирован с управляющими импульсами тиристоров выпрямителя 3.

Для повышения надежности включения основных тиристоров 8 и 9 при питании ячеек I и 2 от управляемого тиристорного выпрямителя 3 в схему каждой ячейки введено коммутирующее устройство 24 (25) (например кнопка управления с нормально разомкнутыми контактами },выход которого соединен со входом формирователя 20 (21) импульсов включения этой ячейки, а входы коммутирующих устройств 24 и 25 объед нены и подключены к управляющему электроду одного из тиристоров выпря мителя 3. Теперь, при воздействии на коммутирующее устройство 24, импульс с уп равляющего электрода тиристора выпрямителя 3 поступает на вход формироват-гля 20 импульсов включения всегда в момент проводящего состояния одной из пар тиристоров выпрямителя 3, обес печивая надежное включение основного тиристора 8. Аварийное отключение. Если в процессе работы преобразователя в одной из ячеек (например 1) происходит срыв инвертирования, то с датчиков защиты этой ячейки поступает аварийный импульс на вход формирователя 22 импульсов отключения. Формирователь 22 импульсов отключения сформирует импульс, который через второй вход выключает блок 16 управления тиристорами и включает вспомогательный тиристор 10 ключа 6 постоянного тока. Вспомогательный тиристор 10 запирает по току основной тиристор 8, а блок управления тиристорами прекращает подачу управляющих импульсов .на fиристоры ячейки 1. .Таким образом, в аварийном режиме отключается от выпрямителя только та ячейка, в которой развивается аварийный процесс, что особенно важно при параллельной работе ячеек на общую или раздельную нагрузку. В этом случае повышается надежность всего преобразователя частоты. Оперативное отключение аналогично аварийному отключению. Отличие состоит в том, что при оперативном отключении на вход формирователя 22 импуль сов отключения поступает внешний сигПри аварийном или оперативном отключении ячейки (2) ток в сглаживающем дросселе 4 (5) начинает резко спадать, что может привести к недопустимым перенапряжениям на основном тиристоре 8 (9) ключа 6 (7) постоянного тока. Дпя ограничения перенапряжений на основном тиристоре 8 (9) путем подключения параллельно дросселю 4 (5) LCфильтра шунтирующего тиристора 26 (27) формирователь 22 (23) импульсов отключения снабжен дополнительным выходом. который соединен с управляющим электродом шунтирующего тиристора 26 (27). При отключении ячейки 1 (2) с дополнительного выхода формирователя 22 (23) импульсов отключения сигнал поступает на управляющий электрод шунтирующего тиристора 26 (27). Последний включается, и запасенная в дросселе 4 (5) электромагнитная энергия рассеивается Б контуре, образованном дросселем 4 (5), и шунтирующим тиристором 26 (27), не вызывая перенапряжений на основном тиристоре 8 (9). Формула изобретения 1. Тиристорный преобразователь частоты, содержащий выпрямитель и многоячейковый инвертор, каждая ячейка которого снабжена датчиками защиты и блоком управления, тиристорами с двумя входами и подключена к выходным шинам выпрямителя через свой LC-фильтр и вентиль, отличающийся тем, что, с целью повьппения надежности работы преобразователя, обеспечения оперативного селективного управления ячейками по питанию и облегчения их пуска, в качестве вентиля использован ключ постоянного тока, содержавши основной и вспомогательный тиристоры, а в схему каждой ячейки введены дополнительно управляемые формирователи импульсов включения и отключения и элемент задержки, причем первый вход блока управления тиристорами ячейки соединен через элемент задержки с управляющим электродам основного тиристора и с выходом формирователя импульсов включения, а второй вход с управляющим электродом вспомогательного тиристора и с выходом формирователя импульсов отключения, вход которого подключен к датчикам защиты ячейки. 2. Преобразователь по п. 1, о т ичающийся тем, что, с целью овьшения надежности включения основых тиристоров ключей постоянного тоа, при питании ячеек от управляемого иристорного выпрямителя, в схему кажой ячейки введено коммутирующее устойство, выход которого соединен со ходом формирователя импульсов включеия этой ячейки, а основные входы сех коммутирующих устройств объедиены и подключены к управляющей цепи

одного из тиристоров выпрямителя, при этом управляющие входы коммутирукяцих устройств использоваиы для пуска соответствующих ячеек преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

, 1. Авторское свидетельство СССР № 157376, кл. Н 02 М, 1959.

2. Патент Японии № 47-26259, кл. Н 02М 7/48, 1972. .3. Патент Японии N 47-21180, кл. Н 02 М 7/46, 1972 (прототип).