Инвертор напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 А 1 67 М 7/515 И ра кы О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР НИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Сибирский завод комплектного элепривода "Сибстанкоэлектропривод"(56) Авторское свидетельство СССРЬ 1144176; кл. Н 02 М 7/527, 1983,Сандлер А.С., Гусяцкий Ю.М. Этроприводы с полупроводниковымравлением. Тиристорные инвертоширотно-импульсной модуляцией. -Энергия, 1968, с, 18, 19, рис. 2-4,ЕНИЯ 1 " " фГЪ щ(57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в тиристорных преобразователях главного привода станков с числовым программным управлением. Целью является улучшение массогабаритных показателей путем повышения коммутирующей способности и снижения коммутационных перенапряжений, прикладываемых к коммутирующим тиристорам. Устройство содержит трехфаэные главный и коммутирующий тиристорные мосты 5-16, резисторы 17, 18, эашунтированные обратными диодами 19, 20. Три .С-цепи 21-26, включенные междувыводами переменного тока мостов. Блок 30 управления состоит из регулятора 31 частоты и распределителя 32, 33 импульсов. По окончании процесса коммутации разряд конденсаторов .Сцепей происходит по апериодическому закону, вследствие чего напряжение на коммутирующих конденсаторах не снижается ниже входного напряжения, 2 з,п.флы, 4 ил.Изобретение о гносится к преобразовательной технике и может быть использовано в тиристорных преобразователяхглавного привода станков с числовымпрограммным управлением.Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей путемувеличения коммутирующей способности иснижения коммутационных перенапряжений, прикладываемых к коммутирующим тиристорам.На фиг. 1 изображена функциональнаясхема инвертора напряжения; на фиг, 2 -диаграмма управления, поясняющаяпроцесс преобразования постоянногонапряжения в трехфаэное переменное;на фиг, 3 - диаграмма, поясняющая электромагнитные процессы при выключениисиловых тиристоров; на Фиг. 4 - структурная схема системы управления.Инвертор напряжения (фиг. 1) содержит источник 1 питания, подсоединенныйк входным выводам 2 и 3С-фильтра 4,состоящий иэ последовательно включенных фильтрового конденсатора и токоограничивающего реактора, трехфаэныеглавный и коммутирующий тиристорныемосты 5 - 16 (главные тиристоры 7, 8, 11, 12,15 и 16, коммутирующие тиристоры 5, 6, 9,10, 13 и 14), подключенные выводами постоянного тока главного тиристорного моста квходным выводам, резисторы 17 и 18 и обратные диоды 19 и 20, включенные параллельно и подключенные между выводамипостоянного тока трехфазных главного икоммутирующего тиристорных мостов, триС-цепи 21 - 26, состоящие из последовательно соединенных коммутирующих реакторов и конденсаторов и подключенныемежду выводами переменного тока трехфаэных главного и коммутирующего тиристорных мостов, трехфазную нагрузку7-29, подсоединенную к выводам переменного тока трехфазного главного тиристорного моста, систему 30 управления,подсоединенную выходными выводами куправляющим входам тиристоров,Система 30 управления (фиг. 4) состоит иэ регулятора частоты 31 и распределителя 32 и 33 импульсов, подсоединенного в20 25 30 50 каждом канале управления выходными выводами через усилительно-раэвязывающие элементы 34-43 к управляющим входам анодных и катодных групп коммутирующих и главных тиристоров трехфазных тиристорных мостов. Входы распределителя импульсов подсоединяются к выходу регулятора частоты, на вход которого подается сигнал задания выходной частоты автономного инвертора (АИ Н),Инвертор напряжения работает следующим образом.Согласно диаграмме импульсов управления О (фиг, 2) с соответствующей нумерацией на интервале времени то - О включены главные тиристоры 7, 12 и 15, вследствие чего ток нагрузки замыкается по цепи 1, 2, 7,27, 28,12,3, 1, а также по контуру 1,2,15, 29, 28, 12, 3, 1, При этом конденсаторы 22, 24 и 26 заряжены полярностью напряжения, указанной на фиг. 1, В момент времени т 1 согласно диаграмме фиг, 2 выключают тиристар 15, Для этого подают импульс управления на коммутирующий тиристор 13, При включении тиристора 13 конденсатор 26 начинает перезаряжаться по контуру (диаграммы токов Е и напряжений О с соответствующей нумерацией фиг. 3) 26, 15, 19, 13, 25, 26, вытесняя ток нагрузки из тиристора 15, В момент выключения тиристора 15 ток нагрузки 29 переводится в коммутирующуюС-цепь 25, 26 изамыкается по контуру 1, 2, 19, 13, 25, 26, 29, 28, 12, 3, 1, а избыточный ток перезарядаконденсатора замыкается по цепи 26,.15, 19, 13, 25, 26, вследствие чего к тиристору 15 на время протекания избыточного тока переэаряда прикладывается обратное напряжение, необходимое для восстановления вентильных свойств асимметричноготиристора. В момент времени 1 з избыточный ток переэаряда становится равен току нагрузки, вследствие чего конденсатор 26 перезаряжается током нагрузки (см. кривую Ос,";,6, 1 с 26) по контуру 1,2, 19, 13, 25,26,29, 28, 12, 3, 1. В момент времени ц, когда напряжение на конденсаторе ниже, чем входное напряжение Од включается очередной главный тиристор 16, вследствие 55 чего начинается форсированный преза29 замыкается по контуру 29, 28, 12, 16, 29. 10В момент времени и напряжение на крнразряжается по цепи,26, 25, 13, 17, 4, 16, 26.Поскольку величина резистора 17 выбирается из условия, чтобы ток спадал по апери 20 35 40 45 50 момент времени т 9, т 1 о, 111, с 12 коммутаци-:онные электромагнитные процессы проис-. 55ходят аналогично. ряд и дозаряд конденсатора 26 до напряжения выше, чем входное напряжение Од. В момент времени т 5 напряжение на коммутирующем конденсаторе 26 становится равным входному напряжению АИН (Од), начинается спад тока нагрузки в контуре коммутации, вследствие чего спадающий ток нагрузки переводится в контур 1, 2, 19, 13, 25, 26, 29, 28, 12, 3, 1,а ток нагрузки фазы денсаторе 26 достигает максимального значения, вследствие чего конденсатор 26 одическому закону, напряжение в момент,времени 17 равно входному напряжению АИН (О). При этом тиристор 13 восстанавливает свои вентильные свойства по контуру 26, 25, 13, 17, 4, 16, 26, Вследствие этого к тиристору 13 прикладывается незначительный всплеск напряжения, а к противоположному тиристору 14 прикладывается сумма напряжений, равная входному напряжению Од, падению напряжения на резисторе 17 и падению напряжения на индуктивностях соединений силовой цепи.Кривая напряжения на тиристоре 14 показана на фиг. 3. По мере протекания тока через резистор 17 к тиристору 14 прикладывается дополнительное напряжение, превышающее Од,По мере спада обратного тока, обусловленного энергией, запасенной в фазе 29, в момент времени т 7 ток в тиристоре 16 меняет знак и начинает процесс нарастания тока в фазе 29 по контуру 1, 2, 7, 27, 29, 16, 3, 1. На этом процесс выключения тиристора 16 заканчивается. В момент времени та выключают тиристор 12, для этого подают сигнал управления на тиристор 10. При этом тири- стор 12 выключается по контуру 24, 23, 10,20, 12, 24. При этом ток обратного восстановления тиристора 10 протекает по контуру 10, 23, 24, 11, 4, 18, 10, вследствие чего к тиристору 9 прикладывается всплеск коммутационных напряжений, равный входному напряжению Ос и падению напряжения на резисторе 18. Для снижения всплеска коммутационных напряжений резисторы 17 и 18 выполняются безындуктивными. В. Устройство управления автономным инвертором напряжения работает следующим образом, На вход регулятора 31 выходной частоты подается сигнал задания О, в 25 30 результате чего он формирует последовательнбсть нормированных и сдвинутых по времени логических сигналов управления, поступающих на вход распределителя 32, 33 импульсов. С выхода распределителя 32 импульсов через усилительно-раэвязывающие элементы 34-39 на управляющие входы тиристоров подаются импульсы управления ГА,ГврГсКдКВКссоответственно на управляющие входы тиоисторов 7, 11, 15, 5, 9, 13) с выхода 33 -Гд,ГврГс,КдКвКс соответственно на управляющие входы тиристоров 8, 12, 16, 6, 10, 14) При этом импульсы К и К 1 формируются соответственно по задним фронтам импульсов управления Ги Г,По окончании процесса коммутации разряд конденсаторовС-цепей происходит по апериодическому закону, вследствие чего напряжение на коммутирующих конденсаторах не снижается ниже, чем входное напряжение Од. Использование в качестве коммутирующих тиристоров асимметричных позволяет также снизить уровень коммутационных напряжений, поскольку в процессе восстановления вентильных свойств к коммутирующим тиристорам прикладывается всплеск напряжений, не превышающий падение напряжения на резисторах 17 и 18, что позволяет улучшить массогабаритные показатели инвертора напряжения.Формула изобретения 1, Инвертор напряжения, содержащий подключенный к входным выводам трехфазный главный тиристорный мост, выводы переменного тока которого подключены к выходным выводам и через коммутирующие последовательныеС-цепи - к выводам переменного тока трехфазного коммутирующего тиристорного моста, к анодной группе которого подключен катод первого обратного диода, а к катодной группе - анод второго обратного диода, блок управления, состоящий из последовательно включенных регулятора частоты и распределителя импульсов управления,выполненного обеспечивающим формирование последовательности сдвинутых и нормированных по длительности импульсов управления трехфазным главным тиристорным мостом, по задним фронтам которых обеспечивается формирование коротких импульсов управления трехфазным коммутирующим тиристорным мостом, при этом выходы распределителя импульсов управления через усилительно-развяэывающие элементы соединены с управляющими входами трехфазных1676044 ю а оФиг.У главного и коммутирующего тиристорных мостов, оил и ч а ю щи й с я тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей путем увеличения коммутирующей способности и снижения коммутационных перенапряжений, прикладываемых к коммутирующим тиристорам, в него дополнительно введены два резистора, шунтирующих обратные диоды, анод первого из которых подключен к положительному,У 1 Р с 5 Щ О д 4 а катод второго - к отрицательному входнымвыводам,2. Инвертор по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что в качестве тиристоров коммутирую 5 щего и главного мостов использованы асимметричные тиристоры,3. Инвертор по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что резисторы выполнены безындук 1 О тинными,1676044 оставитель И.Жеребинаехред М.Моргентал Редактор М.Липович ректор Н.Корол изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 аказ 3011 ВНИИП Тираждарственного комитета по изобре113035, Москва, Ж, Ра Подписноениям и открытиям при ГКНТ СССРкая наб., 4/5