Способ управления инвертором

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) Ц 2 М 7 Е 5ТЕНИЯ Изо ке и мож питания ретение ет быть и индукци изобрет при раб вер ГРУ зку.Наф принципственнО ты, в кот управлен схема уст фиг. 3 - щие сущн иг, 1 а, б и иальных схе с удвоением орых может ия; на фиг ройства, ре временные ость спосо редставлены прм инверторов сои без удвоениябыть применен2 - функционщего спо имеры ответ- частоспособ альная соб; на ясняю- вертоализую диагрба упра мы, и енияром.Инверторные с входнымфильтра тирист ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) Томашевский Ю,Б, Система управленияоднофазным мостовым инвертором, - Вопросы преобразовательной техники и частотного злектропривода; Межвуз. научн. Сб. -Саратов, Саратовский политехн. Ин-т, 1983.с. 54-58.(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОР 01)1(57) Изобретение относится к электротех 11 ике и может быть использовано в источникахпитания индукционных установок. Цельюизобретения является повышение КПД инвертора. Способ управления инверторомзаключается в формировании и подаче импульсов управления на тиристорц риагонэотносится к злектротехниспользовано в источниках онных установок,ения - повышение КПД иноте на изменяющу 1 ося нафиг. 1 а содержит связаныводами через дроссель 1 ный мост на четырех 1 ириЛЕЙ ЛОСТЭ С фаЗОВЫ;:Л: гг )Э,)ПЕ 1 Иода 1 ЕЗЬ 1 ХОдпой ЧаСОТ 1 1 ,;"1),:ЮЩИЙ ТИРИСТРО С фаЗОГ 1 ЬК С )1 Гпг;)тэ ьно моментов ПОда 11 1;),Т 111)ИСТОО МОСта, 3".даю 1 ра)Зр)11 г) ) паэо 11 напряженияа к)м;.лу 11 у 01,)де 110 а г О г) 1, 1 з ): 01,)1. с О) 1 0 и, . 1 з;, Олимпульсы нэ стаб 1)" 1 руошии 11 р 10 О,1по 1 аются, При зОл 1 зл )П 1 днэ коюл иру 10 цем конде 1 втор; 1 трИСТ;:,"ОБ 1 Сот, 1 Эот Г:-), Пд;)11,1);, )1,), )Зт 1 Р 1 СОР 033 1 ЛОСТа РЕГУЛ 1 Г 1 ОТ В 1.)ЗР( З 1 ГГном диапазоне в функции улзан 1. Окови напрчжения, при Ом Ори 1 зоз 1 зс . 1частоту уменьша 1 от до ми 11;1)111010 з 1;11 .ения, после достижения кого 1 о 11 у 1,ц 11,УКРЗаННЫХ техов И НаГ 1)11;1".; Ч РГ ГУ.-.)т з пределах 0 25 Тг Р. О, 3 1 ) сторах 2-5 с коммутируощим дрог;.: ";. 5, нагрузкой 7 и коммутиругп 1 к к. н 11 ",. ром 8 в диагонали переме 11 Огз го.л а 1:- же две последова гел 1110 цеп 1 1 з онденсатора 9 фильтра, зл . "-,ного 11 р 0000- ля 10 и стабилизиру 1 ощего пОисгора 11 и дросселя 12. Инвортор резонансного т1 э, ПЕрИОд ВЫХОдНОИ ЧОСтОтЫ 111 Ввртора Т ОП- ределяется полньм циклом работь тиристоров 2 - 5 (инвертор без удвоения частоть:1.Инвертор по фиг, 1 б содержит сгяв","- ный с входными выводами через г 100 ссе 1 13 фильтра и коммутируюшии дросззл., 14 тиристорный мост на четырех тирстогах 15 - 18 с коммутирующим к 01 нде 1 сатором ,9 в диагонали переменного тока, Меж точкой соединения дроссалей 13 и ,: и 01; .0- тельным входным выводом 1 Х 110:,.последовательная цепь из нагрузки 20, дросселя 21 и конденсатора 22 фильтра, а также стабилизирующий тиристор 23. Между анодной группой моста и точкой соединения дросселя 21 и конденсатора 22 включена последовательная цепь из конденсатора 24 и отсекающего диода 25, точка соединения которых связана с отрицательным входным выводом через дополнительный дроссель 26, Наличие указанной цепи обеспечивает жесткость внешней характеристики при изменении сопротивления нагрузки в сторону уменьшения, За цикл работы всех тиристоров 15 - 18 в нагрузке 20 получают два полных периода выходного напряжения (инвертор с удвоением частоты),Устройство для реализации способа (фиг. 2) содержит управляемый задающий генератор 27, распределитель 28 импульсов, подключенный к выходу задающего генератора и входам формирователей 29 и 30 импульсов, выходы которых соединены с входами выходных каскадов 31 и 32, соединенных с инвертором 33, датчики 34 напряжения нз комл 1 утирующем конденсаторе и датчик 35 тока тиристоров, выходы которых соединены с входами суммирующего элемента 36, Выход элемента 36 подключен к входу блока 37 сравнения, на второй вход которого поступает сигнал уставки от источника 38 задания, Выход блока 37 соединен с управляющими входами задающего генератора 27, ключевого элемента 39 и блока 40 регулируемой задержки, Вход элемента 39 соединен с выходом задающего генератора 27, а выход - с входом блока 40, выход которого соединен с входом формирователя 41 импульсов. Выход формирователя 41 соединен с входом выходного каскада 42, выход которого связан с управляющим электродом стабилизирующего тиристора в инверторе.Способ управления инвертором реализуется следующим образом.Допустим, что инвертор (фиг. 1 а) работает без паузь 1, т.е, сразу после прекращения колебательного тока коммутирующего контура инвертора, включающего дроссели 6 и 10, нагрузку 7 и конденсаторы 8 и 9, и выключения тиристоров одной из диагоналей моста (например, 2 и 5) включаются тиристоры (например, 3 и 4) второй диагонали, Ток через нагрузку 7 и коммутирующий кон-, денсатор 8 имеет вид, показанный на фиг. Зб. Положение импульсов управления тиристорами моста показано на фиг. За. Каждым импульсом тока коммутирюущий конденсатор 8 перезаряжается и форма напряжения на нем имеет вид, показанный нз фиг 3 е, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 При этом напряжение на коммутирующем конденсаторе 8 изменяет знак через 0,25 Т периода выходной частоты инверторд после каждого отпирания тиристоров 2,5 или 3,4 диагоналей моста. Если инвертор работает на номинальную нагрузку, то напряжение на элементах и потери минимальны, Инвертор имеет максимальный КПД.Изменение сопротивления нагрузки, например, в сторону уменьшения приводит к возрастанию добротности коммутирующего контура, "раскачке" напря,кения нд элементах и токов через них, д также увеличению потерь, При включении стггилизирующего тиристорз 11 образуется замкнутый контур циркул;цион ого переззряда коммутирующего кондея",д орз 8 - контур, включающий тиристор. 2, б, 1", дроссели 6, 12 и нагрузку 7 или тиристор 3, 4, 11, дроссели 6 и 12 и нагрузку 7 не содержащий источник питания. Сушествование указанного контура повышзег вход ное сопротивление инвер 1 ора при изменении нагрузки и обеспечивает требуемую жесткость внешней хдрдктеристики, При этом изменение сопротивлс:ния нагру.- ки и; водит к уменьшени о пот; бдения и ваотором энергии от источниэ питания потери в элементэх возрзстзюг нз ме 1 ьш, дна ение,Жесткость внешней характеристики ".звисит от коэффиц ентд г згпределения индуктивности в схеме инверора К = Ы/,ОО+ Ыг) и значения индуктиьности дросселя 12 Ь 2 При этом О 2 следует выбира.ь достаточно малой, чтобы обеспечить оовень сбратного напряжения на выключидшихся тиристорах в пределах 20-30 Р (ндиболес оптимальный уровень обрдгнсо ндг;,.жения на тиристорах в интервале восстз овления управляющих свойств), Фдктиче к .;" влияния на процессы в коммутирующем контуре не оказывает. Уменьшение К обеспечивает большую жесткость внешней характеристики и более высокий КПД .ри работе инвертора на нагрузку, отличд,ощуюся от номинальной. Однако в этом случае в номинальном режиме через стабиле ".ирующий тиристор протекает существенный циркуляционный ток, с дижзя ого выходну е мощность и повышая суммарные потери в элементах. КПД инвертора оказывается низким, В данном способе в номинальном режиме стабилизирующий тирис;ор не включают (импульсы управления на него не подаются).Коэффициент К выбирают из требований получения наибольшей жестковат внешней характеристики инверторд при работе на изменяющуюся нагрузку, Здддю 15 10 разрешенный диапазон токов и напряжений, в котором импульсы управления на стабилизирующий тиристор не подаются, При работе в разрешенном диапазоне минимум потерь в элементах поддерживают путем регулирования частоты в функции изглеренных тока тиристоров моста и напряжения на коммутирующем конденсаторе 8. Этим же обеспечивается жесткость внешней характеристи ки.При возрастании указанных параметров частоту подачи импульсов управления снижают до минимального значения, После достижения предельных значений в функции указанных тока и напряженияачиают уменьшать фазовый сдвиг г между моментами подачи импульсов управления на тиристоры 2 - 5 и моментом подачи импульса управления на стабилизирующий тиристор 11 от 0,25 Т до 0 (в наиболее неблагоприятном режиме при нагрузке, максимально отличающейся от номинальной), Изменение иллюстрируется диаграмглам на фиг. 3 г, д е, ж, где показано положение импульсов управления стабилизирующего тирисгора 11 и циркуляционного тока через нсго,Если импульс управления, поступаощий на тиристор 11, сдвиут по Фазе на угол т, близкий к 0,25 Т, то коглглутируощий кснденсатор 8 практически перезаря:е (фиг Зв, г, д), поэгому стабилизирующий гристор 11 включается на"роткое время и приводит незначительный цируляционный ток, Влияние на процессы в инверторе циркуляционного тока незначительно и потери от него несущественны, Однако;, есткость внешней характеристики г 1 эвьша тся.Дальнейшее уменьшение т приворит к увеличению длительности проводящего состояния тиристора 11 и амплитуды тока через него (фиг, 3 в, ж), возрастает входное сопротивление инвертора и снижаогся потребление энергии от источника п 1 тания и потери в элементах инвертора, При этом циркуляционный ток зависит от режима. всегда минимально возможен, что обеспечивает низкие потери в элементах и высокий КПД инвертора, Измеренные ток и напряжение являются наиболее представительными параметрами, контроль которых позволяет оптимально контролировать соотношение выходная мощность - мощность потерь.Устройство для реализации способа функционирует следующим образом,Управляемый задающий генератор 27 вырабатывает импульсы с периодом Т, которые через распределитель 28 подаются на формирователи 29 и 30 и через выходные 15 20 25 30 с.) 40 45 50 55 каскады 31 и 32, усиливающие импульсы до требуемой амплитуды, на тиристоры диагоналей моста инвертора 33. Формирователи 29 и 30 служатдля формирования импул,сов необходимой длительности, обеспечивающей экономичное и надежное включение тиристоров инвертора 33, Если напряжение на коммутирующем конденсаторе и ток тиристоров инвертора 33 ниже нижних предельных уровней, что соответствует номинальному режиму работы инвертора, элемент 39 отключает выход задающего генератора 27 от входа блока 40. При этом запрещена подача импульсов управления на стабилизирующий тиригтор Г возрастанием напряжения на комму 1 ируоцем конденсаторе или тока тиристорое моста инвертора 33, когда режигл работы инвертора не соответствует номинальному, что вызывается, например, измеением сопротивления нагрузки от ном .эч ного значения для инвертора 33, возраста от сигналы на выходах датчиков 34 и 35, следовательно, и на выходе элемента 36 и блока 37, Если при этом напряжение на коммутирую. щегл конденсаторе и ток гиристоров мен в;е верхних предельных уровяей, элемент 39 находится в исходном состоянии и выход генератора 27 отключен от входа блока 40. Импульсы управления на стабилизирующий тиристор не поступают. Регугируется е ф - кции измеренных напряженг я и ток, частота задающего генератора 27 по си налу рассогласования гле;кду напряжением с выхода элемента 36 и напряжением с в чхода источника 38 и с выхода блока 37 При этом с возрастанием тока иапряжения чзстог генератора 27 снижаетсч и наоборот,При превышении напряжением на коммутирующем конденса 1 оре или током тиристоров верхних предельных уровней, что соответствует более высокому уровню сигнала на выходе блока 37, злелент 39 подключает выход генератора 27 к входу бло;а 40, Импульсы генератора 27 через блок 40, формирователь 41 и выходной каскад 42 поступают на стабилизирующий тирстор, Далее осуществляется регулирование в функции измеренных тока и напряжения угла фазового сдвига т между моментами отпирания тиристоров моста и стабилизирующего тиристора по сигналу с выхода блока 37. Уровень сигнала на выходе блока 37, соответствующий моменту срабатывания элемента 39, обеспечивает задержку импульсов генератора 27 блоком 40 на 0,25 Т, Дальнейшее увеличение сигнала на выходе блока 37 при возрастании напряжения на коммутирующем конденсаторе или тока тиристоров мос 1 а приводит к уменьше 1626311нию фазового сдвига т в диапазоне от025 Т до 0,При использовании описанного способа КПД инвертора при работе на изменяющуюся нагрузку повышается на 5-7, Во 5всех возможных режимах работы минимиэируется или отсутствует циркуляционныйток, прот.люций через стабилизирующийтиристор В геэультате поддерживается огтимальное соотношение гыходная мощность - мощность потерь при требуемойжесткости вшней характеристики, Приэтом жесткость внешней характеристикиможет быть повышена так как коэффициентраспреде;ения индуктивностей К в схеме 15может иметь меньшее значение при сохранении выходной мо.цности и КПД на самомвысоком (воэмо кнор) ров е в номинальном режиме,Повышается также надежность работы 20инвертор-. и,.ч. н нается установленнаямощность обор 1 доь низ эа счет более жесткой внеч и.й .аракгаристики в диапазонеизменения параметров нагрузки и выполнения инвертора на заданную мощность, 25Формула изобретенияСпособ правленич инверторс , содержащим тирисорный мост с ко;:лутирующим конденсатором и стабилизирующимтиристором, заключающийся в том, то формируют импульсы управления и подают ихна тиристорь диагоналей моста с фазовымсдвигом в половину периода Т выходной частоты инвертопа и на стабилизирующий тиристор с фазовым сдвигом относительно моментов подачи импульсов управления на тиристоры моста, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД инвертора, задают нижние и верхние предельные уровни напряжения на коммутирующем конденсаторе и тока тиристоров моста, измеряют напряжение на коммутирующем конденсаторе и ток тиристоров моста, сравнивают измеренные величины с заданными предельными уровнями, если измеренные напряжение и ток меньше нижних предельных уровней, запрещают подачу импульсов управления на стабилизирующий тиристор, если измеренные величины выше нижних и ниже верхних предельных уровней, регулируют в функции измеренных напряжения и тока частоту подачи импульсов управления тиристорами моста, причем при возрастании тока и напряжения частоту уменьшают и наоборот, если измеренные напряжение или ток выше верхних предельных уровней, фиксируют частоту подачи импульсов управления тиристорами моста на достигнутом уровне, разрешают подачу импульсов управления на стабилизирующий тиристор, регулируют в функции измеренных тока и напряжения значение фазового сдвига г в пределах 0,25 Т г , причем с возрастанием напряжения или тока величину Х уменьшают,1626311 Щгг. 3Составитель В.Мироноведактор С.Пекарь Техред М,Моргентал Корректо оль ри ГКНТ СС Производс аказ 282 ВНИИПИ Го Тираж 378 Подписноерственного комитета по изобретениям и открытия 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 но-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101