Инвертор
Иллюстрации
Реферат
Союз Советскмк
Социапистическик
Республик (11) 1003274
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15. 12. 81 (21) 3364838/24-07 (5l) NL. Кд . с присоединением заявки МН 01 М 7/515
Н 02 Р 13/1 8
Гасударственный квинтет
СССР (23) Приоритет— (53) УЙ К "21. 314.
° 57(088.8 ) Опубликовано07. 03.83. Бюллетень 1те 9
Дата опубликования описания 07.03
ll0 делам изобретений и нтнрытий Ф, В. П. Комлев и А. И. Турсков т ., ""?,„
Ф (72) Авторы изобретения
Владимирский политехнический и (7I) Заявитель (54) ИНВЕРТОР
Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано для питания активно-индуктивной нагрузки, в частности электродвигателя переменного тока.
Известен преобразователь тока, содержащий одноФазный мост на тиристо рах с конденсатором в диагонали, датчик тока и орноФ знус и мо стовую тиристорную ячейку (реверсо,":), в диагональ которого гключена нагрузка, управляемый тиристорный ключ и диод, а также связанный с датчиком тока блок управления тиристор;ми, включающий в себя блок сравнения, зарающий генератор, блок логики и выходной усилитель (1 ).
Недостатком этого преобразовате.ля является. наличие статической ошибки при отслеживании током нагрузки синусоидального сигнала зарания, увеличивающейся на участках синусоиды, соответствую .-их зна ениям фазового угла Jl/2 (шЫ, и Зл/2 Ctud.< 23l, и как следст вием э того, у худш ение гармонического состава тока нагрузки.
Увеличение пульсаций выходного тока преобразователя при указанных выше значениях Фазового угла обусловлено
5 отсутствием ограничения амплитуды пульсаций, полностью определяемой в известном техническом решении параметрами активно-индуктивной нагрузки, величиной емкости доэирующего конденсатора и участком сигнала задания. Следующий неростаток известного преобразователя заключается в снижении надежности устройства вследствие отсутствия ограничения максимальной частоты переключения вентилей однофазного тиристорного моста при изменении параметров нагрузки в широких пререлах. Увеличение часто20 ты переключения выше определенного предела приводит к резкому возрастанию динамических потерь в этих вентилях и может вызвать их тепловой пробой.
3 1003
Наиболее близким к предлагаемому является автономный инвертор, содержащий подключенные последовательно к входным выводам однофазный мост на тиристорах с конденсатором в диагонали и однойазную мостовую тиристорную ячейку, в диагональ которой включены последовательно активно-индуктивная нагрузка и датчик тока, буферный диод, шунтирующий вышеупомяну«. 1Q тую ячейку, а также блок управления тиристорами, включающий в себя задающий генератор, один выход которого свяван с входом блока сравнения, другой вход которого соединен с выходом датчика тока, причем другой выход задающего генератора соединен с блоком задержки импульсов, выход которого подключен к распределителю импульсов, связанному с двумя формировате- И лямй иь@ульсов, а два других формирователя импульсов подключены к выходу блока сравнения через второй распределитель импульсов $2 ).
Инвертор имеет недостатки, отме- 2$ ченные выше у известного преобразов*. теля тока.
Цель изобретения — улучшение гармонического состава тока нагрузки и повышение надежности, 36
Поставленная цель достигается тем, что в инвертор, содержаэий однойазную мостовую тиристорную ячейку, в диагональ переменного тока которой включена нагрузка, два тиристора, аноды которых связаны через конденсатор, ка- .
3$ тад первого из них соединен с анодами тиристоров вышеупомянутой ячейки, буферный диод и блок управления, состо-ящий из четырех формирователей импуль сов, первый и второй из которых подключены к управляющим электродам тиристоров вышеупомянутой ячейки, а третий и четвертый - к управляющим электродам соответственно первого и второго тиристоров, входы первого и второго формирователей подключены к выходам распределителя импульсов, вхо которого соединен с первым входом блока сравнения, связанного с задаю . щим генератором, второй вход блока сравнения соединен с выходом датчика тока нагрузки, введены коммутирующи . дроссель, двухобмоточный дроссель, два диода,два элемента И,два одновибратора и элемент НЕ;причем анод первого $ тиристора соединен с положительным вхбд ным вывором,анод второго тиристора соединен с конденсатором через
274 4 первую обмотку двухобмоточного дросселя, а катод — с отрицательным вход ным выводом, соединенным с положительным входным выводом через последовательно соединенные первый диод и вторую обмотку двухобмоточного дросселя, причем катод второго тиристора соединен с катодом второго диода, анод которого подключен к аноду буферного диода и через датчик тока к катодам тиристоров вышеупомянутой ячейки,а катод буферного диода подключен к точке соединения первой обмотки двухобмоточного дросселя и конденсатора, а также к первому выводу обмотки коммутирующего дросселя, второй вывод которой подключен к катоду первого тиристора, выход блока сравнения подключен к входу элемента НЕ и первому входу первого элемента И, выход которого соединен с входами третьего формирователя и первого одновибратора, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом.элемента НЕ, а выход с входами четверто" го формирователя импульсов:и второго одновибратора,выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, задающий генератор соединен с входом распределителя импульсов.
На фиг.1 представлена принципиаль-. ная схема преобразователя тока и фун» функциональная схема блока управления В на фиг. 2-- временные диаграммы, иллюстрирующие принцип действия устройства.
Инвертор содержит фиг.! однофазную мостовую тиристорную ячейку,выполненную на тиристорах 1-4 активноиндуктивную нагрузку 5,дозирующий конденсатор б,первый и второй дополнительные тиристоры 7 и 8 линейный дроссель 9 и двухобмоточный линейный дрос" сель 10, имеющий основную обмотку 11 и дополнительную обмотку 12,первый и второй. диоды 13 и 14, буферный диод
15, а также блок управления тиристорами, включающий в себя датчик 16 тока, задающий генератор 17 синусоидаль ного напряжения, блок 18 сравнения, распределитель 19 импульсов, первый и второй формирователи 20 и 21 импульсов управления тиристорами 1 и 2, 3 и 4, третий и четвертый формирователи 22 и 23 импульсов управления дополнительными тиристорами 7 и 8, первый и второй элементы И 24 и 25, пер274 d
5 1003 вый и второй одновибраторы 26 и 27 и элемент НЕ 28.
Устройство работает следующим образом.
В момент времени 1(фиг.2 а,б,ж включаются тиристоры 1, 2 и 7 и кон-.:: денсатор 6, предварительно заряженный до напряжения Е (1+К)/К где Е напряжение источника питания, а К=
И1 141.1- коэффициент трансформации 1О дросселя 10 ) с полярностью, указанной на фиг.l, перезаряжается в контуре образованном тиристором 7 и дросселем
9. С этого момента времени ток в цепи 5 нагрузки увеличивается по экспо-15 ненциальному закону с постоянной времени, определяемой параметрами цепи
-5-2-16-13 - источник питания Е"7
1-5. Когда конденсатор перезарядится до обратного напряжения, приблизительно но равного Е (1+К )/К (момент времени
t на фиг.2а), под действием этого напряжения тиристор 7 запирается, а конденсатор 6 начинает перезаряжаться по цепи (+Е) - 6-9-1-5-2-16-13- (E ), увеи личивая ток в нагрузке 5. Напряжение
0.н,, пропорциональное току нагрузки
5, с входа датчика l6 тока подается на вход блока 18 сравнения, на другой вход которого с задающего генератора 3в
17 поступает синусоидальный сигнал задания 0 (см.фиг.2а). Блок 18 . сравнения ймеет характеристику двухпозиционного реле с несимметричными относительно сигнала задания U уроз П 3S нями переключения (показаны на фиг.2а пунктиром) . Как только 0.1ростигает верхнего уровня переключейия (момент времени t на фиг.2а), происходит изменение сигйала 0 Вна выходе блока 18
40 сравнения (см. фиг.2г ). Этот сигнал через элемент НЕ 28 поступает на вход второго элемента И 25, осуществляющего его логическое перемножение с выходным напряжением Р2 первого одновибратора 26 (см.фиг.2.з,и,к).Одно45 вибратор 26 запускается передним фронтом сигнала 02+на выходе первого weмента И 24 (фиг.2 е ) и вырабатывает паузу в напряжении У26, блоки-: рующун) прохождение сигнала О на выход
S0 второго элемента И 25 (фиг.2 з,и,к) на время, равное „=1/2 F где гаях
„ — максимальная частота переключения дополнительных тиристоров 7 и 8, при которой обеспечивается восстанов- ление свойства управляемости и допустимый уровень динамических потерь в этих вентилях. Таким образом, пйи возрастании частоты переключения сигнала U 8 выше Г передний фронт импульса напряжения 025формируется не в момент времени t> (фиг.2 а,к), а по окончании паузы в напряжении
02Ь . Происходит ограничение частоты переключения сигнала 1)25, по передне му фронту которого формируются импульсы управления тиристором 8 (фиг.2 к,л). Временные диаграммы на фиг.2 построены для режима f (f
Аналогичным образом работает второй одновибратор 27, ограничивающий частоту переключения сигнала U2 на выходе первого элемента И 24, а следовательно, и частоту импульсов U2 управления тиристором 7 (фиг.2 г,д,е,ж ).
В нормальном режиме (при Г < Е „) в момент времени t> (фиг.2а) включается второй дополнительный тиристор
8 и происходит ускоренный перезаряд конденсатора 6 до исходного напряжения Е(1+К)/К по цепи (+Е)-6-11-8-(-Е), В момент времени, когда конденсатор
6 зарядится до напряжения Е, включается буферный диод 15 и ток цепи 5 нагрузки начинает уменьшаться по экспоненциальному закону с постоянной времени, определяемой параметрами це
I пи 5-2-16.-15-9-1-5. l àê только достигает нижнего уровня переключения блока 18 сравнения (момент времени
t< на фиг.2 а); происходит включе- . ние тиристора 7 (фиг.2а,г,д,е,ж ) буферный диод 15 запирается и описанные выше процессы повторяются а течение всего полупериода напряже ния задающего генератора 17.
В следующий полупериод сигнала задания процессы в преобразователе тока аналогичны, описанным, с той лишь разницей, что включаются тиристоры 3 и 4 и направление тока в цепи 5 нагрузки изменяется. Интервал времени йп-й„+„(Фиг.2а) вводится для восстановления. свойства управляемости. тирйсторами 1 и 2.,3 и 4.
В преобразователе тока время перезаряда конденсатора 6 в контуре
6-7-9-6 выбирается на порядок меньше, а в контуре 6-11-8 и источник
Е-6 более чем на порядок меньше, времени его перезаряда через цепь 5 нагрузки. Это позволяет значительно снизить установленную мощность дополнительных тиристоров 7 и 8 по отношению к основным 1-4.
Стабилизация напряжения конденсатора 6 на указанном г.ще уровне
03274
Формула изобретения
7 10 осуществляется цепью вывода избыточной энергии дросселя 10, состоящей из дополнительной обмотки 12 этого дросселя и диода 14 (фиг+1 . Диод 13 предназначен для предотвращения рассеивания избыточной энергии дросселя 10 в контуре 11-8"15".11.
Инвертор, содержащий однофазную мостовую тиристорную ячейку, в диагональ переменного тока которой вклю чена нагрузка, два тиристора, аноды которых связаны через конденсатор, катод первого из них соединен с анодами тиристоров вышеупомянутой ячейки, буферный диод и блок управления, состоящий из четырех формирователей. импульсов, первый и второй из которых подключены к управляющим электродам тиристоров вышеупомянутой ячейки, а третий и четвертый - к управляющим электродам соответственно первого и второго тиристоров, при о этом входы первого и второго формирователей подключены к выходам распределителя импульсов, вход которого соединен с первым входом блока сравнения, связанного с задающим генератором, второй вход блока сравнения соединен с выходом датчика тока нагрузки, отличающийся тем, что, с целью улучшения гармони ческого состава тока нагрузки и повышения надежности, в него введены коммутирующий дроссель, двухобмоточ ный дроссель, два диода, два элемента И, два одновибратора и элемент
НЕ, причем анод первого-тиристора соединен с положительным входным выводом, анод второго тиристора соединвн с конденсатором через первую обмотку двухобмоточного дросселя, а катод - с отрицательным входным выводом; соединенным с положительным входным выводом через последовательно соединенные первый диод и вторую обмотку двухобмоточного дросселя, причем катод второго тиристора соединен с катодом второго диода, анод которого подключен к аноду буферного диода и через датчик тока к катодам тиристоров вышеупомянутой ячейки, а катод буферного диода подключен к точке соединения первой обмотки двухобмоточного дросселя и конденсатора, а также к первому выводу обмотки коммутирующего дросселя, второй вывод которой подключен к катоду первого тиристора, а выход блока сравнения подключен к входу элемента НЕ и первому входу первого элемента И, выход которого соединен с входами третьего формирователя и первого одновибратора, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с вызО ходом элемента НЕ, а выход - с входами четвертого формирователя импульсов и второго одновибратора, задающий генератор соединен с входом распределителя импульсов.
35 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
1 600678, кл. H 02 M 7/757, 1973.
2. Авторское свидетельство СССР
lt 576646, кл. H 02 M 7/515, 1972
1003274
1003274 д Kzg
Составитель В. Авдеев
Техред С.Мигунова Корректор В. сутяга
Редактор С.6ско
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.Проектная, 4
Заказ 1585/42 Тираж 701 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Иосква, 6-35, Раушская наб., д. 4/5