Способ для управления вспомогательными тиристорами низковольтного автономного инвертора напряжения

) Заявл 51 М. Кл 4-0 осударстиениый комитет СССР по делам изобретений и открытий02 Р 13/18 присоединен 3) ПриоритеОпублик Дата опу 50482. Бюллетен 53 УДК б 21. 316,727 (088 8) 1504,82 ик ия описа 2) Авторыизобретен и Б. дынь и С.В, О О тов,осковский о 71) Заявит ге(54) СПОСОБ ДЛЯ ТИРИСТОРАМИ ИНВЕРя- гй ойспо"тиИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в схемах тиристорныхинверторов напр жения с однофаэной и трехфазной на рузкой.Изэестен способ для управления ав тономным инвертором напряжения, основными вентилями которого являются тиристоры, заключающийся в слежении за кривой опорного напряжения, причем форма выходного напряжения ин-, вертора и связанные с ней характеристики определяются способом управления основными вентилями инвертора 1).Недостатком данного способа является низкая надежность.Наиболее близким по техническ сущности к изобретению является соб управления вспомогательными ристорами автономного напряжения, каждое вентнльное плечо которого представляет однофаэный тиристорный мост, подключенный диагональю постоянного тока к источнику питания инвертора и содержащий в диагонали пе- ременного тока коммутирующую реактив ную цепочку из конденсатора и дросс/еля. Одноплечо моста образуют основные тиристоры, зашунтированные об 1 енина и ордена Октябрический институт ПРАВЛЕНИЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫМИНИЗКОВОЛЬТНОГО АВТОНОМНОГООРА НАПРЯЖЕНИЯ2 ратными диодами, а другое плечо -четыре вспомогательных (два коммутирующих и два сбрасывающих тиристора)причем коммутирующие тиристоры включены в прямом направлении по отношению к источнику питания.инвертора, ашунтирующие их тиристоры сброса - вобратном направлении. Данный способ 10 основан на подаче отпирающего импульса тока управления на коммутирующий тиристор, подключенный к одношине источника питания инвертора, свременной задержкой относительномомента подачи отпирающего импульсауправления на сбрасывающий тиристор,подключенный к другой шине источникапитания, причем продолжительностьэтой задержки импульсов превышаетпродолжительность полупериода свободных колебаний контура сброса 2),Недостатком данного устройстваявляется невысокая надежность.Целью изобретения является повышение надежности работы инверторапри повышенном КПД в режиме изменяющегося тока нагрузки.Поставленная цель достигается темчто в известном способе управленияизмеряют значение тока нагрузки и ЗО формируют интервал временной эадерж"ки между отпирающими импульсами управления на коммутирующий тиристор,. подключенный к одной шине источникапитания инвертора, и сбрасывающий тиристор, подключенный к противоположной шине источника питания, по закону, обеспечивающему неизменностьдлительности обратнога анодного напряжения на основных тиристорах приизменении тока нагрузки, причем максимальное значение указанной задержки ве превышает продолжительностиполупериода свободных колебаний контура сброса,На фиг. 1 показана принципиальнаясхема устройства, реализующего данный способ управления вспомогательными тиристорами инвертора; .на фиг.2 траектории коммутационного процесса,иллюстрирующие данный способ; нафиг. 3 - семейство зависимостей за Одержки импульсов управления на вспомогательные тиристоры от тока нагрузки, обеспечивающих заданные значениядлительности импульсов обратйого анодного напряжения на основных тиристорах.Автономный инвертор напряжения работает на нагрузку 1, и каждое еговентильное плечо представляет собойоднофазный тиристорный мост 2, подключенный диагональю постоянного тока к источнику питания инвертора. Вдиагонали переменного тока мост 2содержит коммутирующую реактивную цепочку 3 из конденсатора 4 и дросселя5. Одно плечо моста 2 образуют основные тиристоры б и 7, зашунтированные обратными диодами 8 и 9, а другое плечо образуют вспомогательныетиристоры 10-13, причем два из нихкоммутирующие тиристоры 10 и 11 - 40включены в прямом направлении по отношению к источнику питания инвертора, а шунтирующие их сбрасывающие тиристоры 12 и 13 - в обратном направлении. Управление вспомогательными45тиристорами 10-13 осуществляют отблока 14, входящего в состав системы управления инвертором. В составблока 14 входит формирователь 15 регулируемой задержки, который задаетинтервал задержки между импульсамиуправления, поступающими с блока 16управления сбрасывающими тиристорами и блока 17 управления коммутирующими тиристорами,соответственно насбрасывающие 12 и 13 и коммутирующие10 и 11 тиристоры в зависимости от величины тока нагрузки, контролируемогодатчиком, выходной сигнал с которогопоступает на вход формирователя 15Работа инвертора по данному спосо Обу, управления происходит следующимобразом,Пусть в начальный момент времениоткрыт основной тиристор б инвертора, который нужно запереть, комму тирующий конденсатоР 4 заряжен д, напряжения(О) при положительном потенциале на правой обкладкеТок через него не протекает. На фазовой плоскости (фиг. 2) этому состоянию конденсатора соответствует точка 1.Здесь и в дальнейшем буквенные и цифровые обозначения со штрихами означают, что управление вспомогатель.ными тиристорами инвертора осуществляют по предлагаемому способу, а обозначения со звездочками - по известному способу.В момент времени 1 (которому на фазовой плоскости соответствует точка 1 с одним или несколькими штрихами) начинается процесс. коммутации.Сначала из конденсатора 4 выводят избыточную знергию, для .чего с блока 16 подают отпирающий импульс управления на сбрасывающий тиристор 12.Конденсатор 4,начинает разряжаться по контуру сброса, отдавая энергию в источник питания инвартора. В момент (точка 2 с одним или несколькими штрихами на фиг. 2) с блока 17 управления подают импульс управления на коммутирующий тиристор 10. При его включении тиристор 12 оказывается под обратным напряжением Е и запирается, что приводит к прекращению сброса энергии из конденсатора 4 в источник питания. Интерзалу времени 1 р =- на фазовой плоскоСти соответствует дуга 1,2 и угол 8 (с одним или несколькими штрихами). Следует подчеркнуть, что в данном способе управления вспомогательными тиристорами угол 1 Ж, тогда как в противопоставляемом способе угол задержки 3 всегда принимает значение т.На интервале й -1(дуга 2,3 нафазовой плоскости) конденсатор 4 перезаряжается по контуру сброса, При этом. через основной тиристор б протекает ток, равный по величине разности 1-1, где 1 - квазисинусоидально изменяющийся во времени ток и коммутирующей цепочке.З. В моментз возрастающий ток 1 сравниваетсяпо величине с током нагрузки 1. Впоследующие моменты времени ,1,результирующий ток (1-1) оказывается обратным для тиристора б и переключается на диод 8, после чего тиристор б оказывается под обратным анодным напряжением, равнымпо величи не прямому падению напряжения на проводящем диоде 8В момент 1 токдостигает своего максимального значения 1 м (точка 4 на фиг., 2), а затем начинается его спад. В момент значение тока 1 сравнивается с током 1 , после чего диод 8 закрывается, а на тиристоре б появляется прямое анодное напряжение. Таким образом, обратное анодное напряжение на тиристоре б сохраняется на интервалепоскольку включение тиристора 10служит не только для запирания основного тиристора б, но также дляпрекращения сброса энергии из конденсатора 4 в источник питания.Способ обеспечивает постоянствовРемени о 5 (Угла 9) пРи Различныхтоках нагрузки и таким образом улучшает надежность работы инвертора.Как видно на фиг. 2 при коммутациидвух разных по величине токов нагруз-Оки 1 й.и 1 (1 ( 1) на тиристоре 6поддерживается неизменной продолжительность импульса обратного анодного напряжения (б=9") . Это достигается путем соответствующего изменения с помощью формирователя 15 регулируемой задержки значения угла 8(8"8 ф) . Так, при уменьшении угла 8или другими словами, при уменьшениивремени задержки между импульсами 7(управления на сбрасывающий и коммутирующий тиристоры Са) сокращаетсяпродолжительность процесса сбросаэнергии из иоммутирующего конденса"тора в источник питания, т.е. в конденсаторе остается больше энергии,используемой затем для запирания тиристора 6, что и требуется при увеличечии тока .нагрузки. Таким же образом при уменьшении тока нагрузкиможно путем увеличения времени 1 а.(угла 8 ) уменьшать до требуемых значений напряжение (7(О) и ток 1 сидобиваясь тем самым экономичногорасходования коммутационной энергиипри чалых токах нагрузки. Следовательно КПД инвертора, работающегона изменяющуюся по величине нагрузку,увеличивается при использовании предложенного способа управления.Из фиг. 2 видно, что при уменьшении угла 8 растет начальное напряжение на конденсаторе Ус(0), При этомвозрастают и максимальные напряженияна основных и вспомогательных тиристорах инвертора, Однако для низковольтных инверторов данное обстоятельство не является серьезным недостатком. Более того, возрастание прямого напряжения на тиристорах до определенного предела может улучшитьработу инвертора за счет ускорЕнияпереходного процесса включения тиристоров.Таким образом, данное изобретениепозволяет повысить надежность работыинвертора и улучшить его техникоэкономические показатели,- РД,ЯЯ ШЕФ с 5Т 6 7 для 11,-1,.-(, й; -.Ес( Д (1.5-, Я,-о дпяЕ 1 -Ту1 обр. -,15-1 =сотЫ Оф 2 САТИ где ., 0 а, .ф - текущие значения времени, напряжения и тока коммутирующего конденсатора; г, Ск (ко 5 заданные значения напряжения исто 1- ника питания, емкости коммутирующего конденсатора, индуктивности коммутирующего дросселя и продолжительности обратного анодного напряжения на силовых тиристорах " га и Г известные значения эквивалентных сопротивлений, учитывающих резистивные потери, соответственно в контурах сброса, коммутации и дозаряда; Т Формула изобретения 60 Способ для управления вспомогательными тиристорами низковольтного . автономного инвертора напряжения, .каждое вентильное плечо которого представляет однофазный тиристорный мост, подключенный диагональю по-, стоянного тока к источнику питания инвертора и содержащий в .диагонали переменного тока коммутирующую цепочку из конденсатора и дросселя, одно плечо моста образуют основные тиристоры, зашунтированные обратными диодами, а другое плечо - вспомогательные тиристоры (два коммутирующих и два сбрасывающих, включенных встречно-параллельно), заключающийся в том, что подают импульс уйравления на коммутирующий тиристор с задержкой относительно момента подачи импульса управления на сбрасывающий тиристор, о т л и ч а ю щ и й с,я тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения неизменности длительности обратного анодного напряжения на основных тириаторах, измеряют значение тока .нагрузки и формируют интервал упомянутой задержки импульсов по закону, полученному из решения системы уравнений:на которые наложены условия: ( , =(. ,); О( ) =Ей; Ъ с (ъ) сс(5) - 1 н921037 определенное значение тока нагрузкив заданном диапазоне изменения Ъ.миа. - 7 н,моим )ао. - искомая продолжительность временной задержки импульсов управления, соответствуюцая определенному значению 11 м . НИНПИ Заказ 237 б/72ираж 719 Подписное илиал ППП "Патент", Ужгород,ул.Проектн источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Забродин Ю.С. Узлы принудительной конденсаторной коммутации тиристоров. фЭнергия, 1974, рис.2-11,а.2, Там же, рис, 2-10,6.