Способ управления инвертором с двухступенчатой коммутацией и устройство для его осуществления

ОП ИСАНИЕИЗЬБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоциалистическикРеспублик в 904196Опубликовано 07 02 82 Бюллетень Юю 5 дата опубликования описания 10.02.8271) Заявител сесоюзный научно-исследовательский итут 4) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОМ С ДВУХСТУПЕНЧАТОЙ КОММУТАЦИЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИ эобрет относится к преобра вательнои технике и может быть использовано для управления инвертором напряжения с двухступенчатой коммутациейпри широком диапазоне изменения напряжения питания и тока нагрузки,5Известен способ и устройство дляуправления инвертором с двухступенчатойкоммутацией, в котором процесс коммутации вентилей определяется количествоми длительностью интервалов коммутации,зависящих от параметров инвертора, величины и характера нагрузки 11Недостатком извествого способа являются низкие энергетические показателипри изменении нагрузки и питающего на 15пряже ния.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому эффекту к чредлагаемому является способ управления20инвертором с двухступенчатой коммутацией, заключаюшийся в. том, чго выключая основной тиристор инвертора, формируют интервал задержки больший, чем время выключения основного тиристора инвертора, после чего включают противофаэный основной тиристор инвертора.Устройство, реалиэуюшее этот способ, содержит датчик тока нагрузки и регулятор выходного напряжения инвертора, выходы которых соединены со входами нуль-органа, первый выход которого подключен к первому входу распределителя импульсов, а второй выход через формирователь интервала задержки соединен со вторым входом распределителя импульсов 23Недостатком этого способа и устройства является то, что при расширении диапазона изменения напряжения питания, величины и характера нагрузки, фиксированная задержка времени, превышающая полупериод собственной частоты коммутапионного контура, приводит к уменьшению коммутационной устойчивости инвертора при минимальном напряжении питания, а при задержке меньшей полупериода собственной частоты увеличиваются потери904 1при номинальном значении напряжения питания. Эти недостатки особенно заметны, когда напряжение потребителя регулируется широтно-импульсным методом, когда частота коммутаций велика, а ком мутируемый ток меняется в широком диапазоне.11 ель изобретения - повышение энергетических показателей и надежности.Поставленная цель достигается тем, 10 ,что в способе управления фиксируют заданные уровни питающего напряжения и тока нагрузки, измеряют уровни питающего напряжения и тока нагрузки, сравнивают заданные и измеренные уров ни, в процессе формирования интервала задержки уменьшают (увеличивают) указанный интервал при снижении (увеличении) уровня питающего напряжения и/или тока нагрузки ниже (выше) заданного уоовня.Поставленная цель достигается также тем, что устройство для управления инвертора снабжено двумя преобразователями напряжения, а формирователь 25 интервалов .задержки снабжен управляющим входом, причем выход датчика тока нагрузки через первый преобразователь напряжения соединен с первым входом второго преобразователя напряжения, выход которого соединен с управляющим входом формирователя интервала задержки, а второй вход - с выходом регулятора выходного напряжения инвертора.Кроме того устройство снабжено датчиком уровня питающего напряжения, выход которого соединен со вторым входом второго преобразователя напряжения.На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема трехфазного мосто 46 вого инвертора с двухступенчатой коммутацией; на фиг. 2 - структурная схема устройства (вариант 1) при использовании для изменения длительности задержки датчика тока и регулятора выходного напряжения инвертораф на фиг, 3 - структурная схема устройства (вариантП) при использовании для изменения длительности задержки датчика тока и дат/чика напряжения питания на входе инвер50 тора.Способ управления инвертором напря- жения иллюстрируется на примере инвертора с широтно-импульсным регулированием напряжения. Инвертор выполнен на 55 основе трех, однофазных вентильных мостов 1 - 3, объединенных с помощью трансформатора 4 в трехфазную систему. 96 фК выходному трансформатору 4 через силовой фильтр 5 подключена нагрузка 6,.С помощью коммутирующих дросселей 7 и 8, групповых коммутирующих тиристоров 12 - 15 в процессе коммутации образуется колебательный контур, который на разных интервалах коммутации замыкается через основные тиристоры 16 и 17 или обратные диоды 18 и 19, либо через основные тиристоры 20 и 21 или обратные диоды 22 и 23.Устройство для управления инвертором (фиг, 2) содержит датчик 24 тока нагрузки инвертора, регулятор 25 выходного напряжения инвертора, нуль-орган 26, формирователь 27 интервала задержки, распределитель 28 импульсов, преобразователи 29 и 30, поеобразующие напряжение на входе и длительность импульсов задержки.Устройство для управления инвертором (фиг. 3) дополнительно содержит датчик 31 уровня питающего напряжения.Способ осуществляется следующим образом.Во внекоммутационном интервале времени ток проводят основные тиристоры 16 и 21 (17 и 20). В процессе коммутации начиняют проводить групповой коммутирующий тиристор 9 (10) и один из индивидуальных коммутирующих тиристоров 12 или 14 (13 или. 15).После того, как тиристор 16 выключается, контур перезаряда конденсатора 11 включает в себя диод 18, дроссель 7 тиристор 9, конденсатор 11 и тиристор 12.При уменьшении напряжения питания или увеличения тока нагрузки для увеличения коммутационной способности инвертора уменьшают задержку от начала процесса коммутации до момента подачи управляющего импульса на тиристор 17, При включении тиристора 17 конденсатор 11 дозаряжается через него. Когда потенциал правой обкладки конденсатора 11 становится более отрицательным, чем потенциал катода тиристора 17, ток через тиристор прекращает поступать и проводит диод 19. При увеличении напряжения питания задержку увеличивают. В момент подачи отпираюшего импульса на тиристор 17 противофазный запираемому тиристору 16, потенциал правой обкладки конденсатора 1 1 более отрицателен, чем потенциал катода тиристора 17, поэтому тирис.тор 1.7 не включится и дозаряд кон5 9 О 4денсатора током нагрузки будет происходить через диод 19,Изменяя задержку времени подачиотпирающего импульса на тиристор, противофазный запираемому,в зависимостиот режима работы инвертора, уменьшаютпотери и улучшают спектральный составпотребляемого тока, при обеспечениивысокой коммутационной устойчивости.Устройство, реализующее способ, работает следующим образом,В зависимости от сигналов датчика24 и регулятора 25 нуль-орган 26 формирует импульсы определенной длительности, которые через распределитель 28 15поступают нв управляющие электродытиристоров. Нуль-орган 26 запускает формирователь 27, длительность выходныхимпульсов которого зависит от сигналана выходе преобразователя 29. Если 20величина тока нагрузки не превышаетзаданного уровня, то преобразователь,29преобразует в сигнал управления формирователем 27 разность напряжения регулятора и напряжения заданного уровня, 25Когда величина тока нагрузки превышаетзаданный уровень, то уровень сигналана выходе преобразователя 29 опреде -.ляется преобразователем 30, которыйвоздействует на преобразователь 29. З 0Введение в структурную схему устройства управления датчика 3 1 позволяетболее точно формировать длительностьимпульсов задержки при изменении уровня напряжения питания. 35Способ управления инвертором и устройство для его осуществления по сравнению с известным по экспериментальнымданным снижает потери примерно на 10%,повышает коэффициент полезного действия 40на 2-3% и при одном и том же объемепреобразователя снижает температуру вего шкафу.Формула изобретения1. Способ управления инвертором с 45 двухступенчатой коммутацией, заключающийся в том, что выключают основной тиристор инверторв, формируют интервал задержки больший, чем время выключения основного тиристора инвертора, после 50 чего включают противофазный основной тиристор инвертора, о т л и ч в ю - ш и й с я тем, что, с целью повышенияэнергетических показателей и надежности,фиксИруют заданные уровни питающего55напряжения и тока нагрузки, измеряютреальные уровни питающего напряженияи тока нагрузки, сравнивают заданные и 196 6измеренные реальные уровни, в процессе формирования интервала задержки уменьшают (увеличивают) указанный интервал при снижении (увеличении) уровня питаюшего напряжения и/или тока нагрузки ниже (выше) заданных уровней.2. Устройство, реализующее способ по п, 1 (вариант 1 ), содержащее датчик тока нагрузки и регулятор выходного напряжения инвертора, выходы которых соединены со входами нуль-органов, первый выход которого подключен к первому входу распределителя импульсов, а второй выход через формирователь интервала задержки соединен со вторым входом распределителя импульсов, о т - л и ч в ю ш е е с я тем, что оно снабжено двумя преобразователями напряжения, а формирователь интервалов задержки снабжен управляющим входом, причем выход датчика тока нагрузки через первый преобразователь напряжения соединен с первым входом второго преобразователя напряжения, выход которого соединен с управляющим входом формирователя интервала задержки, а второй вход - с выходом регулятора выходного напряжения инвертора.3, Устройство, реализующее способ по и. 1 (вариант П ), содержащее датчик тока нагрузки и регулятор выходного напряжения инвертора, выходы которых соединены со входами нуль-органа, первый выход которого подключен к первому входу распределителя импульсов, а второй выход через формирователь интервала задержки соединен со вторым входом распределителя импульсов, о т л и - ч а ю ш е е с я. тем, что оно снабжено двумя преобразователями напряжения, датчиком уровня питающего напряжения, а формирователь интервала задержки снабжен управляющим входом, причем выход датчика тока нагрузки через пер, вый преобразователь напряжения соединен с первым входом второго преобразователя напряжения, выход которого соединен с управляющим входом формирователя интервала задержки, а второй вход второго преобразователя напряжения соединен с выходом датчика уровня питающего напряжения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Бедфорд Б., Хофт Р. Теория ав7Фзномных инверторов, М., "Энергия",1969, с. 97-104.2, Сандер А. СГусацкий Ю. М. 9041968Тиристорные инверторы с широтно-импульсной модуляцией, М., "Энергия",1968, с. 73,904196 едактор Е, Л ов За 16 Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,иал П Составитель В. М Техред,А. Бабинец Тираж 718рственного комитретений и откры Ж 35, Раущская ВНИИПИ Госуда по делам изоб13035, Москва,онов Корректор Н. Швыдкая Подписноеа СССРийнаб., д, 4/5