Способ управления инвертором и устройство для его осуществления

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт, саид-ву(22) Заявлено 180679 (21 2782375/24-07с присоединением заявки Йо(23) Приоритет Р 11 М Кп з Н 02 Р 13/18 Государствеииый комитет СССР по дедам изобретений и открытий.572(088.8) Дата опубликования описания 301282 В.Г. Яцук, Ю.И. Гром, Н.Г. Ватуля,С.Б. Лавренко и В.ф. Петренко 72) Авторы изобретения дЩ д ,уЩ,1 ЙМЕНТИа.ТЗДЩ 1 ифЯАт фяккавси(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯИзобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в инвЕрторах, предназначенных для регулирования частоты вращения асинхронных электродвигателей, преимущественно высокоскоростных, например электрошпинде-. лей металлообрабатывающих станков.Известен способ управления ин.вертором, при котором сначала осу ществляют коммутацию основных тнристоров, а затем выполняют дозаряд коммутирующего конденсатора от-независимого источника напряжения дозаряда.Известно устройство для осуществления этого способа, которое содержит неуправляемый выпрямитель с ем-. костным Фильтром, подключенный параллельно конденсатору через токо- ограничивающий дроссель 11.Недостатком этих способа и устройства является неуправляемость процесса дозаряда. Для устойчивой работы инвертора постоянную времени цепи дозаряда приходится выбирать намного больщей постоянной времени цепи коммутации. Это ограничивает предел выходной частоты инвертора. При увеличении верхнего предела вы. ходной частоты уравнивают постоянные времени цепей коммутации и дозаряда, однако это приводит к существенным перенапряжениям на коммутирующем конденсаторе и увеличиваетмощность источника дозаряда вследствие одновременного протекания процессов коммутации и дозаряда. щ Известны также способ и устройство, в которых процесс дозаряда является управляемым и осуществляетсячерез тиристоры. При таком способеуправления Фиксируют момент окончания процесса коммутации и включаютцепь дозаряда. Самовыключение цепидоэаряда осуществляется при спаданиитока через дозарядный тиристор до, нуля 23. Недостатком указанного способаявляется низкая надежность при напряжениях на коммутирующем конденсаторе, близких по величине к напряжению источника дозаряда, выбираемо го равным номинальному напряжению основного источника. В этих режимах процесс самовыключения тиристоров затягивается из-за малых обратных напряжений, что приводит к срыву по 30 цепи дозаряда.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является способ управления инвертором, содержащим силовые тиристоры, узел коммутациис коммутирующими конденсатором и тиристорами и узел дозаряда коммутирующего конденсатора с дозаряднымтиристором, заключающийся в том, чтопоочередно отпирают силовые тиристоры, коммутирующие тиристоры, фиксируют момент окончания коммутации,а затем производят дозаряд коммутирующего конденсатора.Наиболее близкое к предлагаемомуустройство, реализующее способ управления инвертором, содержит силовые тиристоры, узел коммутации скоммутирующими конденсатором и тиристорами, блоки управления силовымии коммутирующими тиристорами, узелдозаряда коммутирующего конденсатора с дозарядным тиристором и блокуправления дозарядным тиристором 1.3 3.Недостатком известных способа,и устройства является то, что напряжение на коммутирующий конденсатор от источника дозаряда подаютпосле окончания каждой коммутациисиловых тиристоров независимо отразности напряжения источника дозаряда и напряжения на коммутирующемконденсаторе. Поэтому в случаях,когда эта разность напряжений близка к нулю, процесс самовыключениядозарядных тиристоров затягиваетсяи приходится принимать специальныемеры для принудительного их выключения. Это приводит к усложнению инвертора и снижению его надежности.Цель изобретения - повышение надежности работы инвертора путем обеспечения четкого самовыключения цепи дозаряда.Указанная цель достигается тем,что согласно способу управленияавтономным инвертором, содержащимсиловые тиристоры, узел коммутациис коммутирующими конденсатором итиристорами и узел дозаряда коммутирующего конденсатора с дозарядным тиристором, заключающемуся втом, что поочередно отпирают силовыетиристоры, коммутирующие тиристоры,Фиксируют момент окончания коммутации, а затем производят дозаряд коммутирующего конденсатора, при дозаряде коммутирующего конденсатораизмеряют напряжение на коммутирующем конденсаторе, определяют разность этого напряжения и напряженияисточника дозаряда, сравнивают полученную разность с эталонной величиной и отпирают дозарядный тиристор в том случае, если эта разностьравна или больше эталонной величины,Поставленная цель реализуется вустройстве для управления инвертором, содержащим силовые тиристоры,узел коммутации с коммутирующимиконденсатором и тиристорами, блоки5 управления силовыми и коммутирующими тиристорами, узел дозаряда коммутирующего конденсатора с дозарядным тиристором и блок управленияузлом дозаряда, в которое введены10 дополнительно токоограничивающий резистор, пороговый элемент и управляемый ключ, соединенные последовательно и включенные между анодом иуправляющим электродом дозарядного15 тиристора, причем выход блока управ.ления узлом дозаряда соединен с управляющей цепью дополнительного управляемого ключа.На фиг. 1 приведена схема инверто 20 ра, в котором реализуется способ;на Фиг. 2 - временные диаграммы управляющих сигналов и напряжения накоммутирующем конденсаторе,Инвертор выполнен по трехфазной25 мостовой схеме на силовых тиристорах 1-6, эашунтированных обратнымидиодами 7-12. К выводам переменноготока моста подключен мост распределительных тиристоров 13-18, выводыЗ 0 постоянного тока которого соединеныс выводами постоянного тока мостасиловых тиристоров через разделительные тиристоры 19 и 20, а такжес узлом коммутации через коммутирующий дроссель 21. Узел коммутациивыполнен в виде однофазного мостана коммутирующих тиристорах 22-25,в диагональ переменного тока которо.го включен коммутирующийконденсатор 26. Выводы постоянного тока моста коммутирующих тиристоров черездозарядный дроссель 27 и дозарядныйтиристор 28 связаны с выводами дляподключения источника доэарядногонапряжения. Между анодом и управляю 45 щим электродом тиристора 28 включена последовательная цепочка, образованная дополнительными ключом,например тиристором 29, пороговымэлементом, например стабилитроном50 30, и токоограничивающим резистором31, Управление тиристором 29 производится от блока 32 управления узладозаряда.Инвертор работает следующим образом.Пусть перед очередной коммутацией включены тиристоры 1, 3, 6 и конденсатор 26 заряжен с полярностью,указанной на Фиг. 1, Напряжение ис точника дозаряда выбирают, как правило, равным номинальному напряжениюосновного источника питания инвертора. Для запирания, например, тиристора 1 подают управляющие импуль 65 сы на тиристоры 17, 20, 23, 24. Приэтом начинается процесс перезарядакоммутирующего конденсатора 26, Когда ток перезаряда конденсатора 26,нарастая, достигает значения, равного току, нагрузки, отпирается обрат-ный диод 7, При этом к тиристору 1прикладывается обратное напряжение,равное падению напряжения на диоде7. Когда ток конденсатора 26, умень,шаясь по колебательному закону, вновьстановится равным току нагрузки, ток через диод 7 прекращается. На этомпроцесс коммутации заканчивается, Напряжение на коммутирующем конденсаторе Ж в этот момент меньше начального на величину, определяемую потерями в .контуре коммутациИ. Длясохранения неизменной коммутационной способности инвертора .необходимо дозарядить коммутирующий конденсатор 26 от источника напряжения дозаряда. Дозаряд происходит лишь в том случае, если разность напряжения источника .дозаряда и напряжения коммутирующего конденсатора в этот момент равна или больше заданной величины, определяемой уставкой срабатывания порогового элемента 30 (стабилитрона). При срабатывании стабилитрона 30 включается тиристар 29, на управляющий электрод которого к этому моменту подается управляющий импульс от блока 32 управления.По окончании процесса дозаряда напряжение на коммутирующем конденсаторе 26 несколько выше напряжения питания (фиг. 2), так как процесс доэаряда носит колебательный характер. Йеличина превышения напряжения определяется уставкой срабатывания порогового элемента 30 и составляет около 10 напряжения источника питания. Это превышение напряжения является обратным для дозарядного икоммутирующих тиоисторов, чем обеспечивается четкое самовыключениецепи дозаряда. Если же при подаче управляющего импульса разность напряжения источника дозаряда и напряжения на коммутирующем конденсатоременьше уставки срабатывания порогового элемента 30, то процесса дозаряда не происходит, Энергия коммутирующего конденсатора в этом случае достаточна для очередной коммутации. Таким образом, при использованиипредлагаемого устройства повышаетсянадежность инвертора, поскольку восстановление запирающей способности доэарядного и коммутирующих ти 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ристоров происходит всегда при необходимом обратном напряжении. Кроме того, так как дозаряд производится выборочно, снижаются потери вцепи дозаряда. формула изобретения. 1. Способ управления инвертором, содержащим силовые тиристоры, узел коммутации с коммутирующими конденсатором и тиристорами и узел доза- ряда коммутирующего конденсатора с дозарядным тиристором, заключающийся в том, что поочередно отпирают силовые тиристоры, коммутирующие тиристоры, фиксируют момент окончания очередной коммутации и затем производят дозаряд коммутирующего конденсатора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности, при дозаряде коммутирующего конденсатора измеряют напряжение на коммутирующем конденсаторе, определяют разность этого напряжения и напряжения источника дозаряда, сравнивают полученную разность с эталонной величиной и отпирают дозарядный тиристор в том случае, если эта разность равна или больше эталонной величины.2, Устройство для осуществленияспособа управления инвертором, содержащим силовые тиристоры, узелкоммутации с коммутирующими конденсатором и тиристорами, блоки управления силовыми и коммутирующими тиристорами, узел дозаряда коммутирующего конденсатора с дозарядным тиристором и блок управления узломдозаряда, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что; с целью повышения надежности, в него введены дополнительнотокоограничивающий резистор, пороговый элемент и управляемый ключ, соединенные последовательно и включенные между анодом и управляющим электродом дозарядного тиристора, причемвыход блока управления узлом дозаряда соединен с управляющей цепьюдополнительного управляемого ключа.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Глаэенко Т.А., Гончаренко Р,Б.Полупроводниковые преобразователичастоты в электроприводах. Л., "Энергия", 1969, с. 139, рис. 72.2. Патейт СЮА У 2254839,кл. Н 02 Р,13/16, 1973,3. Лвторское свидетельство СССРР 744875, кл. Н 02 М 7/515, 1979, 985921985921 уир. г уг 7 р. Р Од р. Рулр.Ру 7 Б Составитель А. СытинТехред И,Гайду КорректорА. Ф Редактор А. Ог Эаказ 1018 ВНИИП по 3035, г. Ужго П "Пат Проектная,Филиа рФутур. ю Рупр.Оуир. ФРупр.Руар. Ругр Р Ругу. й,Р Рупр. Я РупрТираж 721Государственноглам изобретенийсква, Ж, Рауш П комите откр кая наодписное та СССРытий б , д, 4