Инвертор

(71) Научно-исследовательский, проектно"конструкторский и технологический институт тяжелого электромашиностроения Харьковского заводаЭлектротяжмаш" им. В,И. Ленина(56) Авторское свидетельство СССРВ 3141539, кл. Н 02 М 7/155, 1986.Авторское свидетельство СССРВ 3103333, кл. Н 02 М 7/535, 1977.Заявка Японии Р 51-32207,кл, Н 02 М 7/515, 1976."Е 1 еИгзсЬе ВаЬпеа", 82 (1984),Н.6, 8. 170-171, ГЦ. 2. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕК АВТОРСКОМУ СВИ(57) Изобретение относится к преобразовательной технике и м.б. использовано в электроприводе с частотнорегулируемыми асинхронными электродвигателями. Целью является снижение массы и объема. Устр-во содержитмосты главных 1-6 и распределитель"ных 7-12 тиристоров и мост обратныхуправляемых вентилей 13-18. Коммутационные конденсаторы 19, 20 и коммутационные запираемые по управлению тиристоры 21, 22 образуют двепоследовательные цепочки. К конденсаторам 19, 20 через дозарядные тиристоры 27, 28 подключены вспомогательные источники 25, 26 подзаряда,задатчик 32 частоты соединен с распределителем 33 импульсов и блокомсчет протекания через них тока нагрузки. При этом снижена доля заряда,поступающего от источников 25, 26, иисключены избыточные токи в процессекоммутации. 1 ил. 3 1504767 34 временных задержек. Формирователи , 35-38 импульсов включения подключе ны к соответствующим тиристорам. Заряд коммутационных конденсаторов5 19, 20 осуществляется в основном заИзобретение относится к преобра-. зовательной технике и может быть ис. пользовано в электроприводе с частот, но-регулируемыми асинхронными эле 15 , ктродвигателями.Цель изобретения - снижение массы и объема.На фиг. 1 приведена принципиаль ,ная схема инвертора; на фиг. 2 - временные диаграммы импульсов, действующих в схеме, приведенной на фиг. 1.Для простоты на фиг. 1 опущенызащитные ЦС-цепочки, токоограничи вающие дроссели и другие второстепенные для понимания сути изобретения элементы.Инвертор содержит главные тиристоры 1.-6, распределительные тиристоры 7-12 и обратные управляемые вентили 13-18, образующие мосты, соединенные между собой на стороне переменного тока. Главный и обратный мосты соединены между собой также на стороне постоянного тока. Коммутационные конденсаторы 19, 20 и коммутационные запираемые по управлению тиристоры,21, 22 образуют две последовательные цепочки, включенные меж ду разноименными полюсами постоянного тока главного и распределительного мостов. Встречно-параллельно коммутационным тиристорам 21, 22 включены зарядные диоды 23, 24 соответственно. Вспомогательные источники 25, 26 подзаряда через дозарядные тиристоры 27, 28 соответственно подключены к коммутационным конденсаторам 19, 20. Напряжение источников 25, 26 стабильно. Разделительный50 диод 29 включен между полюсами постоянного тока распределительного моста. Источник 30 питания инвертора подключен к полюсам постоянного55 тока главного и обратного мостов. Величина напряжения источника 30 питания может изменяться в широких пределах. Принято, что источник 30 питания обладает обратной проводимостью. Нагрузка 31 (обычно этоасинхронный двигатель) подключенак фазам переменного тока главного,обратного и распределительного мостов. Задатчик 32 частоты соединенс распределителем 33 импульсов иблоком 34 временных задержек. Одначасть выходов распределителя 33 импульсов соединена с входами формирователя 35 импульсов включенияраспределительных тиристоров 7-12,другая - с входами формирователя 36импульсов включения и отключениякоммутационных запираемых тиристоров 21, 22, с входами формирователя37 импульсов включения обратных управляемых вентилай 13-18 и дозарядных тиристоров Ж, 28, с входамиформирователя 38 импульсов включения главных тиристоров 1-6, Блок 34содержит три канала: первый каналвременной задержки Свключения коммутационных тиристоров 21, 22; второй канал временной задержки С отключения коммутационных тиристоров21, 22, третий канал временной задержки С включения обратных управля 3емых вентилей 13-18 и главных тиристоров 1-6 на время заряда коммутационных конденсаторов 19, 20 токомнагрузки 31. Выходы первого С ивторого С, каналов временной задержки блока 34 соединены с входамиформирователей 36-37, Выход третьего Сканала задержки блока 34 соединен с входами формирователей 37и 38, Выходы всех формирователей35-38 соединены с управляющимиэлектродами соответствующих тиристоров.Инвертор работает следующим образом.,В исходном состоянии схема обесто -чена, напряжение источника 30 питания равно нулю, конденсаторы разряжены, управляющие сигналы и импульсы включения и отключения тиристоров1504 767 5отсутствуют. При подаче управляющего сигнала 11 на вход задатчика 32 частоты пбследний вырабатывает синхронизирующие сигналы С частота слегф5 дования которых изменяется в зависимости от управляющего сигнала 11. С приходом синхронизирующих сигналов Сраспределитель 33 выдает сигналы Ри П 7, , которые сдвинуты один относительно другого на время Т 1 6и повторяются с периодом Т = -Э где Г - частота выходного напряжения инвертора. Сигналы 0 , усиливаются в формирователе 35, с выходов которого импульсы Р , включения распределительных тиристоров 7-12 соответственно подаются на их управляющие электроды, и тиристоры 7-12 20 включаются в заданные моменты времени. Блок 34 выполняет функцию задержки синхронизирующих сигналов Споследовательно на время С , й и затем на время й. Причем й - С. 25 Задержки выдаются в виде сигналов Ср, С С соответственно (фиг. 2). По истечении задержки Сформирова" тель 36 вырабатывает положительный импульс включения коммутационного 30 запираемого тиристора 21 или 22 в зависимости от заданной программы, Задержка С учитывает особенности включения запираемых тиристоров, у которых время включения меньше,чем у обычных тиристоров, используемых в качестве распределительных. Вслед за.положительным импульсом включения формирователь 36 вырабатывает положительный импульс, поддерживающий запираемый тиристор во включенном состоянии. Длительность положительных импульсов Е, определяющих включенное состояние запираемого тиристора, задается задержкой С. По ис течении задержки Сформирователь 36 вырабатывает отрицательный импульс отключения соответствующего коммутационного запираемого тиристора 21 или 22, за.которым следует отрицательный импульс, поддерживающий запираемый тиристор в отключенном состоянии, По истечении задержки С действует задержка С . С поомощью задержек С, Со, С передние фронты сигналов Э,задерживаются на время 1+ С, + й э, после чего они усиливаются в формирователе 38, с Выходов которого импульсы Рвключения соответственно главных ти-,.ристоров 1-6 подаются на их управляющие электроды, и тиристоры 1-6 включаются в заданные моменты времени,Аналогично формирователь 37 вырабатывает узкие импульсы включения обратных управляемых вентилей 13-18 идоэаряднык тиристоров 27, 28 синхронно с передними фронтами импульсоввключения соответственно главныхтиристоров 1-6. Включение дозарядныхтиристоров 27, 28 обеспечивает заряд коммутационных конденсаторов 19,20 бт источников 25, 26 соответственно до напряжения этих источников(полярность показана на фиг. 1). Приподаче напряжения от источника 30 питания главные тиристоры, например тиГТ Т 1ристоры 1-3 на интервале- , -на 1321 бирают ток нагрузки 31. В моментТснимается включающий импульс Р, суправляецего электрода главного тиристора 1, подается включающий импульсР на распределительный тиристор 7.ТВ момент - + й включается коммута 2ционный запираемый тиристор 21, Поцепи конденсатор 19 - диод 29 - тиристор 7 - тиристор 1 - тиристор 21конденсатор 19 начинает протекать разрядный ток конденсатора 19В тиристоре 1 разрядный ток конденсатора протекает встречно току нагрузки и вы-тесняет его из тиристора 1. Тиристор1 обесточивается, отключается и начинает восстанавливать управляющиесвойства, При этом к нему в обратном направлении приложено напряжениеконденсатора 19. Для обеспечения паспортного времени отключения тиристора 1 обратное напряжение должно бытьбольше заданного уровня, поэтому напряжение на конденсаторе 19 и 20, а следовательно, напряжение источников 25 и 26 принимается большим заданного уровня с учетом разряда конденсаторов в процессе коммутации. Разряд конденсатора 19 в течение времени й происходит током нагрузки, вытесненным из тиристора 1 по цепи конденсатор 19 - диод 29 втиристор 7 нагрузка 31 - тиристор 2 - источник 30 - тиристор 21 - конценсатор 19. Время й , задаваемое блоком 34озадержки, больше паспортного времени отключения главного тиристора. Втмомент - + й + Т коммутационный тиб Дистор 21 запирается по цепи управ 1 ения под действием отрицательного Импульса отключения и далее поддеркивается в отключенном состоянии.При этом ток нагрузки в коммутируемой фазе переходит в цепь конденсатор 20 - ;тиристор 7 - нагрузка 31 - тиристор10 ,2 - диод 24 - конденсатор 20, Конденсатор 20 при этом заряжаяется в течение времени 1 э. Поскольку йз = С, то конденсатор 20 при допущении о неизменности тока нагрузки в процессе коммутации накопит такой же заряд, какой потерял конденсатор 19 перед этим. От предыдущей коммутации конденсатор 20 был разряжен, теперь он ,заряжается. При идеальном согласова,нии времени й с временем , в уста,новившемся режиме работы нагрузки 31 конденсатор 20 за время г. зарядится ,до исходного напряжения, равного напряжению вспомогательного источника 25 26. Практически принимается й поэтому конденсатор 20 заряжается током нагрузки до меньшего напряжения, чем в идеальном случае. В моментТЬ 6 Э- + 1 + 1 + С подаются импульсы включения Р, Р,1 Р на управляющиеэлектроды главного тиристора 4, обрат ного управляемого вентиля 13 и дозаряд ного тиристора 28 соответственно. При этом диод 24 и рапределительный тиристор 7 запираются напряжением конденсатора 20, приложенным к ним в обратном направлении по цепи конденсатор 20 - диод 24 - обратный вен 40 тиль 13 - тиристор 7 - конденсатор 20, обратный управляемый вентиль 13 набирает реактивный ток нагрузки и шунтирует главный тиристор 4 до тех пор, пока реактивный ток не спадет до нуля, после чего главный тиристор 4 включается и набирает активный ток нагрузки в коммутируемой фазе противоположной полярности. Включение тиристора 28 обеспечивает дозаряд50 конденсатора 20 до заданного источником 26 уровня. Схема готова к очередной коммутации.В предложенном инверторе заряд коммутационных конденсаторов осуществляется в основном за счет протекания через них тока нагрузки, благодаря чему доля заряда, поступающего от вспомогательного источника подэаряда снижена, избыточные токи в процессе коммутации исключены. Формулй изобретенияИнвертор, содержащий мосты главных тиристоров и обратных вентилей, соединенные между собой соответственно выводами переменного и постоя- ного тока, мост распределительных тиристоров, соединенный с главным и обратным мостами выводами переменного тока, коммутационные запираемые тиристоры и коммутационные конденсаторы, образующие две последовательные цепочки, включенные между выводами постоянного тока главного и распределительного мостов, причем конденсаторы соединены с источниками подзаряда, а также задатчик частоты, соединенный с распределителем импульсов и блоком задержек включения и отключения коммутационных тиристоров, формирователи импульсов включения и отключения главных, распределительных и коммутационных тиристоров, входащ соединенные с выходами распределителя и блока задержек, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения массы и объема, он снабжен разделительным диодом, включенным между выводами постоянного тока моста распределительных тиристоров, и зарядными диодами, включенными встречно-параллельно коммутационным тиристорам, упомянутые последовательные цепочки коммутационных тиристоров и конденсатороввключены между равноименными полюсами постоянного тока главного и распределительного мостов, обратные вентили выполнены управляемыми и подключены к выходам введенного формирователя импульсов включения, который своим входом соединен с выходами распределителя импульсов и блока задержек, причем в последний дополнительно введен канал задержки включения соответствующего обратногоуправляемого вентиля, следующего после отключения коммутационного тиристора, на время, равное времени включенного состояния коммутационного тиристора, при этом дополнительно введенный канал задержки соединен также с входом формирователя импульсов включения главных тиристоров.1504767 т,гт 5 Т ИМуск Кор Редакто нич ковск е о ГКНТ СССР Вте юбееещт юееаиаМВЮВроизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 Составител Техред М. 5263/54 Тираж 647Государственного комитета по изобретениям 113035, Москва, Ж, Раушская на и открыти б. д. 4/