Способ управления автономным инвертором

Способ управления автономным инвертором

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

иФ ТФх и нФ й®др р

Союз Советских

Социалистических

Республик

НИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<ц765974

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.04. 78 (21) 2604665/24-07 (51}М. Кл.

H 02 Р 13/16 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2309,80. Бюллетень ¹

Дата опубликования описаьля 2 5. 09 .80 (53) УДК 621. 316, .727 (088.8) (72) Авторы изобретения

М. М. Акодис, .В. В. Дрягин, Ю. И. Курашко, В. Н. Макаров, О ° Л. Кузнецов, Г. - Н. Ягодов и С. Ю. Кропотухин

Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С. М. Кирова и Всесоюзный научно-исследовательский институт ядерной геофизики и геохимии (71) Заявители (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АВТОНОМНЫМ ИНВЕРТОРОМ

f1) и 2).

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, B 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;. 15 точно большое обратное напряжение

Недостатком данных способов является невысокий КПД. 20

Наибоаее близким по технической .сущности и достигаемому результату к .изобретению является способ управления преобразователем частоты с непос- редственной связью, в котором для рас-25 ширения диапазона изменения выходной, частоты преобразователя тиристоры встречной группы включены через ин еф вал с момента начала коммутации, при .этом интервал делается не меньшее, gp

2 чем время, необходимое для запирания тиристора прямой группы (31.

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 частным 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 управляемос. ти прямых тиристоров.

Цель изобретения — повышение надежности.

765974

Это достигается тем, что в известном способе управления автономным инвертором дополнительную последовательность импульсов формируют относительно момента выключения с задержкой, меньшей времени восстановления тиристоров.

На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего.способу на фиг. 2 - осциллограммы напряжений и токов на элементах инвертора, характеризующие данный способ управления. ®О

На всех осциллограммах верхний;:. луч — напряжение на группе тиристоров, состоящий из прямого тиристбра и подключенного параллельно ему встречного тиристора, нижний луч — ток тирис- 15 торной группы.

В исходном режиме работы инвертора, когда сопротивщщие нагрузки

Кн<0,4 Zg, где 2в=21ф" волновое сопро- 20 тйвление коммутирующего контура меньtae критического сопротивления, исключающего колебательный характер тока нагрузки, отношение частоты управления к собственной частоте колебатель- р ного контура инвертора выбрано так, чтобы была обеспечена. безтоковая пауза между моментом времени выключения прямого тиристора и моментом включения "своего" встречного тиристора.

На фиг.2а показана эта пауза Т,,-а также полное время восстановления управляемости прямого тиристора р .

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 40 тиристора, причем для надежного восстановления управляемости тиристоров решающее значение имеет момент выключения, когда к нему начинает прикладываться обратное (запирающее) напряжение. Поэтому необходимо, чтобы это напряжение в первый момент было достаточно большим, особенно это важно при работе тиристоров на высоких частотах, порядка 20 кГц и выше. Данное условие выполняется при управлении инвертором аналогичным способом, если при работе не происходит уменьшения безтоковой паузы за счет затягивания тока прямого тиристора при увеличении сопротивления нагрузки. Однако практически эта пауза значительно сокращается при увеличении %Н к на пределе может совсем исчезнуть, причем ток прямого тиристора затягивается настолько, что обратный тиристор @) . включиться уже не может,так как. импульс управления приходит, когда на нем отрицательное напряжение. На фиг. 2б из осциллограмм видно, что f® сократилось в 2,0-2,5 раза, сократи- ф5 лось на 25-30% также и суммарное вре-. мя восстановления управляемости Сиу .

Такое сокращение времени восстановления управляемости является недопустимым, особенно если по условиям работы инвертора нельзя сделать больше запаса ао Г8 . Кроме того, такие запасы сильно уменьшают энергетические характеристики инверторов, так как они вводятся, как правило, за счет введения допЬлнительных бестоковых пауз и снижения частоты управления инвертором.

На фиг. 2в показаны осциллограмьаы на элементах инвертора, управляемого по данному способу..Как видно из осциллограмм, при том же большом сопротивлении йн как и в случае, показанном на фиг. 2 б, обеспечивается необходимое время Ьс, равное в исходном режиме, а за счет сдвигания всего интервала горения встречного тиристора увеличивается и суммарное время восстановления управляемости прямого тиристора б . 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. Уменьшение 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 малоэффективен 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)0д, при этом время восстановления управляемости пряьых тиристоров С@ определяется с момента выключения и до включения прямого тиристора в другом плече, причем все это время на тиристоре существует обратное напряжение, определяемое параметрами коммутирующего контура (см. фиг. 2г).

Устройство, реализующее способ управления автономным инвертором, содержит распределитель 1 импульсов, формирователи-усилители 2-5, датчик

6 напряжения коммутирующего конденсатора, датчики 7 и 8 обратного напряжейия на прямых тиристорах, ключевой элемент сдвига 9, блока импульсов (одновибраторы 10 и 11), одновибраторы 12 и 13, логические элементы И 14 и 15, фильтровая индуктивность 16, 765974 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 об5 разом.

Импульсы управления с выходов распределителя 1 подаются поочередно через формирователи-усилители 2 или 3 на одни иэ прямых тиристоров; При включении прямых тиристоров образуется 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 тирис- 26 торы. При этом импульсы управления пройдут через логические элементы U

15 или 14 на встречные тиристоры только в том случае, если в это время на других входах этих элементов будут д сигналы логической единицы. Сигналы на эти входы подаются с одновибраторов

12 и 13, которые формируют импульс логической единицы, равный 270о периода управления очередного прямого тиристора с момента появления на нем импульса управления.

Другой сигнал подается на входы элементов И с ключевого элемента 9, который принимает состояние на выходе логического нуля или логической единицы в зависимости от амплитуды напряжения Ис< . В датчике 6 происходит понижение и выпрямление напряжения, так что на его выходе получается сигнал постоянного напряжения, пропор- 4О ционального амплитуде напряжения Йс, в ключевом элементе 9.происходит сравнение полученного напряжения с опорным напряжением, которое и выбирается пропорциональным соответствующему нап-45 ряжению Ц „у(1,05-1,10) U . При этом, если напряжение Оскс Оом, ro на выходе элемента 9 осуществует сигнал логической единице, если U« < Ocean тот сигнал равен логическому нулю. 56

Таким образом, импульсы управления будут проходить через элементы И на встречные тиристоры только в том случае, если суммарный сдвиг их относительно последовательности управляющих импульсов на прямые тиристоры меньше или равен 270о и напряжение на коммутирующем конденсаторе больше установленного. Способ выгодно отливается от указанного прототипа, так как расширяет область его применения на ин- фф верторы., 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.

Й 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 встречно 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, отличаюшийся тем, что, с целью повышения КПД дополнительную последовательность импульсов снимают при снижении . амплитуды напряжения в коммутирующей цепи ниже входного напряжения инвертора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 270870, кл. 21 3+ 12/03, 1967 °

2. Патент CltlA Р 3725768, кл. Н 02 М 7/52, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 336751, кл. H 02 И 1/08, Н 02 13/16, 1968. ф фффф ф - " фф т ф1-@фью м f ему@

765974

Фаз.Х

Составитель Е. Жданов

Редактор В. Фельдман ТехредМ Иевицкая Корректор.Г. Решетник

Заказ б 24 5 Тираж 3 Подписное

BPHHIJH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, РауШская иаб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, Ул. Проектная,4