Тиристорный инвертор

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о 1183893(22) Заявлено 121079 (21) 2827762/24-07 с присоединением заявки Но -(51)М. Кл з Н 02 М 7/.15 Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения С.ф. Степанов и Б.Ю, Порозов Саратовский политехнический институт вите 54) ТИРИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР рторы, оровденса- угим ин ри или дртирист их устройак правило пиковые то этих схемМассо-га Изобретение относится к преозовательной технике и предназна одля частотного управления асинхронными электродвигателями,Известны тиристорные инверторыс транзисторным гашением, содержащие силовой трансформатор, к отводамвыходной обмотки которого подключенытранзисторы. В указанных инверторахотсутствуют коммутирующие конденсаторы, и потери энергии в коммутирующей цепи незначительны 1,Недостатком данных инверторовявляется ограниченная выходная мощность, которая определяется параметрами транзисторов, а они значительно уступают параметрам выпускаемых тиристоров. Известны тиристорныев которых для гашения тиспользуется, заряженнытор, подсоединяемый темспособом к выключаемому2 и 3,Однако в коммутирующствах указанных схем, кпротекают значительныеили частотный диапазонне превышает сотен герц баритные показатели этих коммутирующих устройств получаются значительными по отношению к показателям всейустановкиНаиболее близок по техническойсушности к предлагаемому инверторнапряжения с общим узлом коммутации,содержащий мост рабочих тиристоров, .мост коммутирующих тиристоров идиодный мост обратного тока, причемвыводы переменного тока всех указанных мостов пофазно соединенымежду собой и к ним подключен асинхронный двигатель, выводы постоян ного тока моста рабочих тиристорови диодного моста обратного тока подключены к регулируемому источникупостоянного напряжения, а выводыпостоянного тока моста коммутирую щих тиристоров через ограничивающийрезистор подключены к источникукоммутирующего напряжения, причемодновременно на эти выводы подключенакоммутирующаяС-цепочка 4.Недостаток этой схемы состоитв том, что коммутирующая цепочка,рассчитанная на коммутацию пусковыхтоков, после окончания режима пускаработает в неоптимальном режиме, 30 циркулирующие в ней токи в 7-15 разпревышают номинальные токи асинхронного двигателя.Если учесть, что коммутирующая 1 С-цепочка работает с шестикратной частотой и потери в ней резко возрастают с частотой, то становится целесообразным для пуска асинхронных электродвигателей мощностью в 1-3 кВт использовать комбинированную систему коммутации, Система коммутатации состоит из конденсаторного коммутирующего устройства и транзисторного, Конденсаторное коммутирующее устройства обеспечивает нормальную работу преобразователя с большими пусковыми токами и при перегрузках по току, так как время работы этого устройства мало, то оно выполняется из элементов, имеющих минимальные массо-габаритные показатели. Н номинальном режиме работает схема транзисторной коммутации, обеспечивающая минимальные потери при коммутации.Цель изобретения - расширение частотного диапазона и повышение КПД. Поставленная цель достигается тем, что тиристорный инвертор, содержащий мост основных тиристоров и мост вентилей обратного тока, шинами постоянного тока подключенный к вторичному источнику постоянного напряжения, мост коммутирующих тиристоров, шинами постоянного тока связанный со вспомогательным источником коммутирующего напряжения, причем выводы переменного тока всех мостов подключены к соответствующим выходным выводам инвертора, а также коммутирующую цепь и блок управления тиристорами мостов, включающий в себя задающий генератор и,распределитель импульсов, снабжен ключом в виде согласно-параллельно включенных тиристора и транзистора, который включенв цепь между одной иэ шин постоянного тока моста коммутирующих тиристоров и соответствующим выводом вспомогательного источника коммутирующего напряжения, в эту цепь включен введенный ограничивающий индуктивный эле.мент, упомянутая коммутирующая цепь выполнена в виде конденсатора, между обкладками которого включена цепочка из последовательно соединенных первого перезарядного дросселя и перезарядного тиристора, параллельно последнему подключена вторая цепочка из последовательно соединенных второго перезарядного дросселя,и диода, причем эта коммутирующая цепь подключена к одной шине постоянного тока моста коммутирующих тиристоров непосредственно, а к другой шине - через укаэанный ключ. При этом вентили моста обратного тока выполнены управляемыми,Кроме того инвертор снабжен шестивходовым логическим элементом ИЛИ, входами подключенным к соответствующим выходам блока управлениятиристорными мостами, двумя двухвходовыми .логическими элементамиИ, одни входы которых подключены квыходу шестивходового логическогоэлемента ИЛИ, двухвходовым логическим элементам ИЛИ, каждый входкоторого подключен к выходу одногоиз двух введенных реле времени, еговыход подключен к другому входупервого логического элемента И не 15 посредственно, а к другому входувторого логического элемента Ичерез введенный логический элементНЕ, а также двумя узлами формирования управляющих импульсов, узлом2 О задержки и датчиком тока, установленным в шине постоянного токамоста вентилей обратного тока,причем выход датчика .тока подключенко входу одного из реле времени,управляющие входы тиристора упомянутого ключа и перезарядного тиристора коммутирующей цепи подключенысоответственно через один узелформирования управляющих импульсови Через блок задержки с выходом первого логического элемента И, а выходвторого логического элемента И через второй узел формирования управляющих импульсов подключен к управ -ляющему входу транзистора указанногоключа.На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого инвертора 1на фиг. 2 - временные диаграммы,поясняющие алгоритм формирования4 О управляющих импульсов ключевыми элементами инвертора,Инвертор. содержит мост основныхтиристоров 1-6, мост тиристоров7-12 обратного тока, мост коммутирующих тиристоров 13-18, выводыпеременного тока указанных мостовпофазно соединены между собой иобразуют выход преобразователя. Ключиз параллельно соединенных тиристора 19 и транзистора 20 соединен последовательно с ограничивающей индуктивностью 21, включенной в цепьпостоянного тока источника 22 коммутирующего напряжения. Коммутирующая цепь представляет собой параллельное соединение конденсатора 23,зашунтированного цепочкой из последовательно соединенных перезарядных индуктивности 24 и тиристора 25,зашунтированного цепочкой из последовательно соединенных второй пере- зарядной индуктивности 26 и диода 27, подключена одним концом к источнику 22 коммутирующего напряжения, а другим - к точке соединения индуктивности 21 и транзистора 20.Управляющий вход транзистора 20 через первый формирователь 28 управляющих импульсов соединен с выходом логического элемента И 29, один из входов которого соединен с выходом шестивходового логического элемента ИЛИ 30, а другой - через логический элемент НЕ 31 с выходом двухвходового логического элемента ИЛИ 32 и с одним из входов другого логического элемента И 33, другой вход которого соединен с выходом шестивходового логического элемента ИЛИ 30, Выход логического элемента И 33 соединен через блок 34 задержки с управляющим входом тиристора 25 коммутирующей цепочки и Одновременно выход логического элемента И 33 через второй формирователь 35 управляющих импульсов соединен с управляющим входом тиристора 19, подключенного параллельно транзистору 20, а входы шестивходового логического элемента ИЛИ 30 соединены с одной из групп выходов задающего генератора, 36, другая группа выходов которого соединена с управляющими входами тиристорных мостов 1-6, 7-12, 13-18, Сигнальная цепь датчика 37 тока установленного в цепи постоянного тока регулируемого источника 38 постоянного напряжения, соединена через реле 39 времени с одним из входов двухвходового логического элемента ИЛИ 32, другой вход которого соединен с выходом другого реле 40 времени.Схема работает следующим образом.При включении преобразователя на управляющие входы основных тиристоров 1-6, тиристоров 7-12 обратного тока коммутирующих тиристо.ров 13-18 и на входы шестивходового логического элемента ИЛИ 30 подаются импульсы управления от блока 36 управления. Одновременно начинает работать реле 40 времени, которое своими контактами подает сигнал на один из входов двухвходового логического элемента ИЛИ 32. С выхода этого элемента сигнал поступает на вход лбгического элемента НЕ 31 и на один из входов логического элемента И 33, на другой вход которого поступают импульсы с выхода шестивходового логического элемента ИЛИ 30. С выхода логического элемента И 33 импульсы управления поступают на блок 34 задержки и на блок 35. С выхода последнего импульс поступает на управляющий вход тиристора 19, а с выхода блока 34 задержки через время задержки, равное времени выключения основных тиристоров, импульс управления поступает на перезарядный тиристор 25. Как только на входе тиристора 19 появляется импульс напряжения, он открывается и напряжение конденсатора 23 через коммутирующие тнристоры 13-18 прикладывается к выходампеременного тока моста рабочих тиристоров. Разность напряжений конденсатора 23 и регулируемого источника 38 постоянного напряжения прикладывается с обратным знаком кзакрываемому основному тиристору.Через время, равное времени выключения основных тиристоров, науправляющем входе перезарядноготиристора 25 появляется импульсуправления, который его открывает.Это приводит к образованию дополнительной цепи перезаряда конденса 15 тора 23 через индуктивность 24 и тиристор 25. Напряжение на обкладкахконденсатора меняет знак, а этов свою очередь вызывает выключениекоммутирующих тиристоров 13 -1820 и тиристора 25. Первоначальная полярность напряжения на Обкладках конденсатора 23 восстанавливается поцепям: конденсатор 23 - диод 27индуктивность 26 - индуктивность 24и другая цепь: конденсатор 23 - источник 22 коммутирующего напряжения - индуктивность 21 Реле 40 времени, закончив работу, отключаетуправляющий сигнал со входов логических элементов ИЛИ 32 и НЕ 31,что приводит к прекращению подачиимпульсов на тиристорн 25 и 19, аимпульсы управления с выхода шестивходового логического элемента ИЛИ30 начинают поступать через логический элемент И 29 и блок 28 управления на вход транзистора 20, При работе инвертора в режиме перегрузкипо току сигнал с датчика 37 токавключает реле 39 времени, которое40 обеспечивает подачу импульсов управления на управляющие входы тиристоров 19 и 25 и прекращает подачуимпульсов управления на управляющийвход транзистора 20.,Предлагаемый инвертор удачно со 45четает достоинства преобразователейс конденсаторной и с транзисторнойкоммутацией. Так как при транзисторной коммутации транзистор работа 50 ет. В импульсном режиме, тО мОжнОмаксимально испольэовать его импульс"ые свойства по току, при этом пои на коммутацию минимальные.Конденсаторная коммутация позволяеткоммутировать большие токи, но потери на коммутацию при этом выше.Разнесение времени работы конденсаторного коммутирующего устройства и транзисторного позволяет повысить энергетические показатели всего60устройства.ФОрмула изобретения1. Тиристорный инвертор, содержащий мост основных тиристоров и мост40 вентилей обратного тока, шинами постоянного тока подключенный к вторичному источнику постоянного напряжения, мост коммутирующих тиристоров,шинами постоянного тока связанныйсо вспомогательным источником коммутирующего напряжения, причем выводыпеременного тока всех мостов подключены к соответствующим выходным выводам инвертора, а,также коммутирующую цепь и блок управления тиристо 1рами мостов, включающий в себя задающий генератор и распределительимпульсов, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения частотного диапазона и повышения КПД,он снабжен ключом в виде согласнопараллельно включенных тиристораи транзистора, который включен вцепь между одной из шин постоянноготока моста коммутирующих тиристорови соответствующим выводом вспомогательного источника коммутирующегонапряжения, в эту же цепь включенвведенный ограничивающий индуктивныйэлемент, упомянутая коммутирующаяцепь выполнена в виде конденсатора,между обкладками которого включенацепочка из последовательно соединенных первого перезарядного дросселяи перезарядного тиристора, параллельно последнему подключена втораяцепочка из последовательно соединенных второго перезарядного дросселя и диода, причем эта коммутирующая цепь подключена к одной шинепостоянного така моста коммутирующих тиристоров непосредственно,а к другой шине - через указанныйключ,2. Инвертор по и, 1, о т л и ч аю щ и й с я тем; что вентили мостаобратного тока выполнены управляемыми3. Инвертор по пп. 1 н 2, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что он снабжен шестивходовым логическимэлементом ИЛИ, входами подключенным к соответствующим выходам блокауправления тиристорными мостами,двумя двухвходовыми логическимиэлементами И, одни входы которыхподключены к выходу шестивходовогологического элемента ИЛИ, двухвходовым логическим элементом ИЛИ, каждый вход которого подключен к выходуодного из двух введенных реле времени, его выход подключен .к другомувходу первого логического элементаИ непосредственно, к другому входувторого логического элемента Ичерез введенный логический элементНЕ, а также двумя узлами формированияуправляющих импульсов, узлом задержки и датчиком тока, установленнымв шине постоянного тока моста вентилей обратного тока, причем выходдатчика тока подключен ко входуодного из реле времени, управляющиевходы тиристора упомянутого ключаиперезарядного тиристора коммутирующей цепи подключены соответственно через один узел формирования управляющих импульсов и через блокзадержки с выходом первого логического элемента И, а выход второго логического элемента И через второйузел формирования управляющих импульсов подключен к управляющемувходу транзистора указанного ключа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР 9 320000 кл. Н 02 М 7/52, 1972.2. Авторское свидетельство СССР 1 Ф 15 б 230, кл, Н 02 М 7/00, 19 б 5.3, Высочанский В.С. Узлы коммутации инверторов напряжения. Электричество, 1975, Р 12, с. 28-33.4. Авторское свидетельство СССР Р 40 б 278, кл. Н 02 М 5/42, 1975.838973ВНИИПИ Заказ 44 6 9/8 Тираж 730 Подписное филиал ППП фПатент", г. Ужгород, ул, Проектная