Инвертор напряжения для питания нагрузки с переменным коэффициентом мощности

)3,К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Научно-исследовательский,проектно-конструкторский и технологический институт тяжелого электромашиностроения Харьковского завода(56) Авторское свидетельство СССРР 764069, кл. Н 02 М 7/515, 1980.Авторское свидетельство СССРВ 905963, кл. Н 02 М 7/515, 15,02.82.Авторское свидетельство СССРУ 700903, кл. Н 02 М 7/515,30.179.(54)ИНВЕРТОР НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ С ПЕРЕМЕННЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ МОЩНОСТИ(57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам управ.ления для асинхронного электропривода, Цель изобретения - повышениенадежности устройства. Инверторнапряжения образован главными тиристорами Т) 1,2 и обратными диодами3,4. Питание инвертора осуществляется двумя источниками 5,6. Нагрузкой являются дроссель 8 и резистор7. Для отключения Т 1 и 2 инверторснабжен коммутирующим колебательнымконтуром на дросселе 1 О и конденсаторе 9, коммутирующими Т 11 и 12,, 1251266 20 25 30 35 40 системой управления 19. В трансформатор 13 введена дополнительная обмотка 6. Введение в систему управления инвертором сигнала о наличииобратного напряжения на Т 1 и 2позволяет запретить прохождение сигИзобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании инвертора для асинхронного электропривода, например тепловоза.Целью изобретения является повышение надежности устройства путем снятия импульсов управления с главных тиристоров при наличии на них обратного напряжения.На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 диаграммы сигналов и токов, иллюстрирующие работу устройства; на фиг.3 - схема инвертора с известной системой управления, на базе которой может быть реализовано предлагаемое техническое решение.Инвертор напряжения (фиг.1) образован главными тиристорами 1,2 и обратными диодами 3,4. Питание инвертора осуществляется от источников 5,6. Нагрузкой являются резистор 7 и дроссель 8. Для простоты изложения изображен однофазный инвертор), Для отключения главных тиристоров инвертор снабжен коммутирующим колебательным контуром, содержащим конденсатор 9 и дроссель 10, который подключен к схеме через коммутирующие тиристоры 11, 12. Инвертор снабжен трансформатором 13, содержащим первичную обмотку 14, вторичную обмотку 15, дополнительную обмотку 16. Первичная обмотка включена в диагональ моста, образованного главными тиристорами 1,2 и обратными диодами 3, 4, Вторичная обмотка включена в диагональ моста, образованного обратными дио 1.дами 3,4 и возвратными диодами 17,.18. Система управления 19 вырабатйвает сигналы 19. для включения тиристора 1,192 - для включения налов управления на время до исчезно.вения обратного напряжения на них.Введение обмотки 6 позволяет уменьшить время выключения Ти 2, снизить установленную мощность коммутирующих элементов. 3 ил. тиристора 2, 19.11 - для включениятиристора 1 и 19,12 - для включениятиристора 12. В цепи управлениятиристорами 1 и 2 установлены логические элементы И 20.1 и 20.2 ивыходные усилители 21.1 и 21,2. Выходной сигнал с дополнительной обмотки 16трансформатора 13 поданна вход преобразователя 22. Выход О преобразователя 22 соединен с входомлогического элемента НЕ 23,выход которого подключен к входам логическихэлементов И 20.1, 20.2.Инвертор напряжения ( фиг.1) работает следующим образом.В исходном состоянии включен тиристор 1, который проводит ток нагрузки, протекающий по цепи: источник 5 - тиристор 1 - дроссель 8резистор 7 - источник 5. Коммутирующий конденсатор 9 заряжен какпоказано на Лиг Работу схемы иллюстрируют диаграммы на фиг.2. Вконце полупериода Т/2 выходногонапряжения снимается сигнал управления 19.1 тиристора 1 и включаетсякоммутирующий тиристор 11 сигналом19,11. При этом коммутирующийконденсатор 9 начинает разряжаться по цепи: конденсатор 9 - дроссель 1 О - тиристор 1 - тиристор 11конденсатор 9. Когда коммутационный ток разряда конденсатора 9 достигнет величины тока нагрузки,главный тиристор 1 обесточится иначнет восстанавливать свои управляющие свойства. Коммутационный токпосле этого разветвляется на двецепи, По одной цепи протекает токнагрузки, это цепь: конденсатор 9дроссель 10 - дроссель 8 - резистор7 - источник 5 - тиристор 11 - конденсатор 9, а по другой цепи протекает избыток коммутационного тока, 1251266равный разности коммутационного тока и тока нагрузки, это цепь: конденсатор 9 - дроссель 10 - обмотка 14 трансформатора 13 - обратный диод 3 - тиристор 11 - конденсатор 9. При протекании избытка коммутационного трка по первичной обмотке 14 на ней возникает падение напряжения, которое трансформируется во вторичную обмотку 15 и в дополнительную 16. Когда напряжение на обмотке 15 превысит сумму напряжений источников 5 и 6, откроется возвратный диод 18 и избыток коммутационного тока, трансформируемый в обмотку 15, потечет по цепи: обмотка 15 диод 3 - источники 5,6 - возвратный диод 18 - обмотка 15. При этом на обмотках трансформатора установится стабильное напряжение. Падение напряжения на первичной обмотке 14 прикладывается к тиристору 1 в обратном направлении, что способствует более быстрому восстановлению его управляющих свойств. Напряжение, снимаемое с обмотки 1 б,преобразуется в согласующем преобразователе 22 и подается на вход логического элемента НЕ 23. При этом на выходе элемента 23 сигнал - отсутствует и не подается на вход элементов И 20.1, 20.2, благодаря чему дополнительно осуществляется защита от подачи ложного сигнала на любой из тиристоров 1 или 2 во время коммутации. Конденсатор 9 перезаряжается, коммутацион-., ный ток спадает и становится меньше тока нагрузки. Под действием ЭДС самоиндукции дросселя 8 включается обратный диод 4 и индуктивный ток нагрузки замыкается по цепи: дроссель 8 - резистор 7 источник 6 - диод 4 - обмотка 14 дроссель 8, а коммутационный ток замыкается по цепи: конденсатор 9 -дроссель 1 О - обмотка 14 - диод 4 источники 6,5 - тиристор 11 - конденсатор 9, спадая до нуля, после чего тиристор 11 запирается и коммутационный процесс прекращается. Индуктивный ток нагрузки тоже постепенно спадает до нуля вплоть до моментаВ течение всего этого времени с обмотки 16 снимается сигнал, в результате чего сигнал на выходе элемента 23 отсутствует и, следовательно, на входе элементов И 20.1, 20.2 вторые сигналы не подаются, поэтому сигнал 19.2, вырабатывае 30 35 40 элемента И 4, при этом выходной сигнал элемента И 24 повторяет45 первый входной сигнал от элемента НЕ 23. Г 50 55 5 10 5 го Ф мый системой управления 19 для включения тиристора 2, не проходит через элемент И 20.2, В момент 1, индуктивный ток нагрузки становится равным нулю, исчезает падение напряжения на обмотке 14, исчезает сигнал на дополнительной обмотке 16 и элемент НЕ 23 начинает вырабатывать свой выходной сигнал, который подается на другой вход элемента И 20.2 на первый вход которого уже подан сигнал 19.2, в результате чего на выходе элемента И 20.2 появляется сигнал. Этот сигнал усиливается в выходном усилителе 21.2 и подается на управляющий переход тиристора 2. Тиристор 2 включается и набирает ток нагрузки. Далее работа схемы протекает аналогично описанной.На Фиг.З приведена схема инвертора с системой управления, постро енной на базе известной. Новыми элементами в базовой системе управления являются логический элемент НЕ 23 и дополнительный элемент И 24. Пуск системы управления осуществляется от задающего генератора 25,узел защиты 26 снимает сигналы управления с главных тиристоров 1 и 2 ваварийной ситуации. Работа схемыпо фиг.З аналогична работе схемыпо Фиг.1. Отличие только в том, чтовыходной сигнал логического элемен-та НЕ 23 заведен на вход элементовИ 20.1, 20.2, установленных в каналах включения главных тиристоров,через дополнительный элемент И 24,на другой вход которого заведен сигнал из канала узла защиты 26. Принормальной работе инвертора сигнализ узла защиты постоянно действуетна другом входе дополнительного Введение в систему управления инвертором сигнала о наличии обратного напряжения на главных тиристорах позволяет запретить прохождение сигналов управления к главным тиристорам на время до исчезновения обратного напряжения на них, что гарантирует надежную работу инвертора и обеспечивает его работоспособ. ность прн введении в схему трансфор- матора обратного напряжения. А введение трансформатора позволяет почти,2512 бб фие,вдвое-втрое уменьшить время выключения (коммутации главных тиристоров, следовательно, приблизительно во столько же снизить установленную мощность коммутируемых элементов. Существенным является также то, что при помощи трансформатора удается обеспечить такое обратное напряжение .на коммутируемом тиристоре, какое необходимо для достижения паспортного, т,е, гарантированного заводом-ибготовителем, времени выключения тиристора. В бестрансформаторных схемах время выключения тиристора больше паспортного в 2-3 раза и более. Таким образом, введение в схему инвертора трансформаторов обратного напряжения с предлагаемой обратной связью по системе управления позволяет проектировать преобразователь с гарантированной коммутационной способностью, т,е. с более высокой надежностью,Формула изобретенияИнвертор напряжения для питаниянагрузки с переменным коэффициентоммощности, в цепи обратных диодов которого включена первичная обмоткатрансформатора, создающего обратноенапряжение на главных тиристорах1 О при их коммутации, а вторичная обмотка этого трансформатора через воз.вратные диоды подключена к источнику питания, о т л и ч а ю щ и й -с я тем, что, с целью повышения15 надежности путем снятия управляющихсигналов с главных тиристоров приналичии на них обратного напряжения,трансформатор снабжен дополнительнойобмоткой, которая через введенный20 логический элемент НЕ соединена свходами введенных логических элементов И, которые установлены в каналах управления главных тиристоров,1251266 Составитель Г.МыцьРедактор М.Бандура Техред О,Гортвай ректор М.Самборск Тираж 631 дарственного коми изобретений и отк ва, Ж, Раушска 423/55 ВНИИПИ Госу по делам 113035, МоскПодписнота СССР каз наб., д. 4 Проектная, 4 Производственно-полиграФическое предприятие, г.ужгор