Способ управления автономным инвертором

а 9 тиФ. тлх и мффййй Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл. Н 02 Р 13/16 с присоединением заявки МР -Государственный коМитет СССР но делам изобретений и открытий(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 политехническийинститут им. С. М. Кирова и Всесоюзный научно-исследователь"ский институт ядерной геофизики и геохимии(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АВТОНОМНЫМ ИНВЕРТОРОМ 1) и 1 2 ). Изобретение относится к электротех. нике и предназначено для управления автономным инвертором со встречными управляемыми тиристорами, питающими нагрузку, изменяющуюся в широких пре делах во время работы.Известны способы управления автономным инвертором, в которых включение встречных тиристоров производится в интервале между включениями прямых 1 О 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. 20Наибоаее близким по технической .сущности и достигаемому результату к .изобретению является способ управления преобразователем частоты с непос- редственной связью, в котором для расширения диапазона изменения выходной, частоты преобразователя тиристоры встречной группы включены через инеР-вал с момента начала коммутации, при .этом интервал делается не меньшее, 0 2чем время, необходимое для запираниятиристора прямой группы 31.Недостатком способа является то,что он рассчитан на работу инверторапри постоянной нагрузке, сопротивление которой не изменяется в процессеработы. Так как постоянство нагрузкиявляется частным случаем в работе инвертора любого типа, то и указанныйспособ управления инвертором не можетбыть применен для управления инверторами,. работающими на изменяющуюсянагрузку. Основная трудность при работе инвертора на нагрузку, изменяющуюся в широких пределах, заключаетсяв обеспечении необходимого схемноговремени восстановления управляемоститиристоров, т.е. обеспечении надежности их работы, С увеличением сопротивления нагрузки процессы, происхо"дящие в инверторе, переходят из колебательного характера в периодический,при этом интервал проводимости прямыхтиристоров 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 известном способе управления автономным инвертором дополнительную последовательность импульсов формируют относительно момента выключения с задержкой, меньшей времени восстановления тиристоров.5На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего.способ на фиг. 2 - осциллограммы напряжений и токов на элементах инвертора, характеризующие данный способ управления. ЙНа всех осциллограммах верхний;: луч - напряжение на группе тиристоров, состоящий из прямого тиристбра и подключенного параллельно ему встречного тиристора, нижний луч - ток тирис торной группы. В исходном режиме работы инвертора, когда сопротивщщие нагрузки К 0,4 Хв, где в=21 волновое сопро тйвление коммутирующего контура меньше 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.2 а показана эта пауза Т а также полное время восстановления управляемости прямого тиристора у.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 эа счет затягивания тока прямого тиристора при увеличении сопротивления нагрузкиОднако практически эта пауза значительно сокращается при увеличении ЯН к на пределе может совсем исчезнуть, причем ток прямого тиристора затягивается настолько, что обратный тиристор 36 . включиться уже не может,так как импульс управления приходит, когда на нем отрицательное напряжение. На фиг. 2 б из осциллограмм видно, что Си сократилось в 2,0-2,5 раза, сократи лось на 25-30 также и суммарное вре-.мя восстановления управляемости Сиу.Такое сокращение времени восстановления управляемости является недопустимым, особенно если по условиямработы инвертора нельзя сделать больше запаса ао Г 8 Ч. Кроме того, такиезапасы сильно уменьшают энергетические характеристики инверторов, так какони вводятся, как правило, за счетвведения допЬлнительных бестоковыхпауз и снижения частоты управленияинвертором,На фиг. 2 в показаны осциллограммна элементах инвертора, управляемогопо данному способуКак видно из осциллограмм, при том же большом сопротивлении й как и в случае, показанном на фиг. 2 б, обеспечивается необходимое время Ьс, равноеГИ в исходномрежиме, а за счет сдвигания всего интервала горения встречного тиристораувеличивается и суммарное время восстановления управляемости прямого тиристора Йб. При дальнейшем увеличении сопротивления нагрузки происходит еще большее затягивание прямоготока, а следовательно, и сдвига, нопри этом. Уменьшается и амплитуда тока,протекающего через встречные тиристоры. Уменьшение этого тока приводит ктому, что вообще отпадает необходимость во включении встречных тиристоров, так как инвертор переходит ужев апериодический режим работы и сбросреактивной энергии с коммутирующегоконденсатора малоэффективен или жесовсем исключен, так как напряжениена нем после перезаряда уже не превышает входного напряжения инвертора.Поэтому, если момент включения встречных тиристоров сдвигается более чемна 270 ф относительно последовательности импульсов управления прямымитиристорами, то управление встречными вообще снимается путем запрета прохождения импульсов управления на них.Аналогично снимается управлениепри снижении амплитуды напряжения накоммутирующем конденсаторе ниже(1,051,10)Од, при этом время восстановления управляемости пряьых тиристоровСопределяется с момента выключенияи до включения прямого тиристора вдругом плече, причем все это время натиристоре существует обратное напряжение, определяемое параметрами коммутирующего контура (см. фиг. 2 г).устройство, реализующее способ управления автономным инвертором, содержит распределитель 1 импульсов,формирователи-усилители 2-5, датчик6 напряжения коммутирующего конденсатора, датчики 7 и 8 обратного напряжейия на прямых тиристорах, ключевойэлемент сдвига 9, блока импульсовкоммутирующая индуктивность 17, коммутирующая емкость 18, разделительная емкость 19, сопротивление нагрузки 20, прямые тиристоры 21 и 22, встречные тиристоры 23 и 24.Устройство работает следующим об 5 разом.Импульсы управления с выходов распределителя 1 подаются поочередно через формирователи-усилители 2 или 3 щ 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 торы. При этом импульсы управления пройдут через логические элементы О 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 270 О 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 О ционального амплитуде напряжения Йс, в ключевом элементе 9.происходит сравнение полученного напряжения с опорным напряжением, которое и выбирается пропорциональным соответствующему напряжению ,д(1,05-1,10)О При этом, если напряжение Оск 7 Осито на выходе элемента 9 осуществует сигнал логической единице, если ОсОск тот сигнал равен логическому нулю. ЯТаким 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 270 ф и напряжение на коммутирующем конденсаторе больше установленного. Способ выгодно отливается от указанного прототипа, так как расширяет область его применения на ин- Я 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 оптималь" ный режим управления автономным инвертором, так при работе инвертора на большие сопротивления нагрузки, близкие к критическому, когда фраскачка" напряжения на элементах инвертора отсутствует, вообще нецелесообразно включение встречныхтиристоров.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 реак" тивной энергии в источник.Формула изобретения 1. Способ управления автономныминвертором, выполненным на двухвстречно включенных тиристорных мостах с коммутирующими элементами вдиагонали, заключающийся в том, чтоФормируют основную последовательностьимпульсов для управления первым мос"том, выключают его, Формируют допол"нительную последовательность импульсов для управления вторым мостом,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения надежности, дополнительную последовательность импульсов Формируют относительно моментавыключения с задержкой, меньшей времени восстановления тиристоров.2; Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения КПД дополнительную последовательность импульсов снимают при снижении .амплитуды напряжения в коммутирующейцепи ниже входного напряжения инвертора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 270870, кл. 21 Зф 12/03, 1967.2. Патент США Р 3725768,кл. Н 02 М 7/52, 1971.3. Авторское свидетельство СССРВ 336751, кл. Н 02 И 1/08, Н 02 13/16,1968..Редакт ельдма РауШ б., д. 4/5г. Ужгород, ул. Проектная,4 лиал ППП Пате э б 24 ВРИ п 13035, ТиражИ Государственнделам нзобретениМосква, Жзго комит.й и открокая на Подпита СССРтий