Инвертор

Дата опубликования описания 07.0(72) Авторы изобретен В. П. Комлев и Турсков Владимирский политехнический и Заявитель(54) ИНВЕР и Изобретение относится к силовоипреобразовательной технике и можетбыть использовано для питания активно-индуктивной нагрузки, в частностиэлектродвигателя переменного тока.Известен преобразователь тока, содержащий одноФазный мост на тиристорах с конденсатором в диагонали,датчик тока и одноФэзнус и мостовуютиристорную ячейку (,реверсо,":), в диагональ которого гключена нагрузка,управляемый тиристорный ключ и диод,а также связанный с датчиком токаблок управления тиристор;ми, включающий в себя блок сравнения, зарающий генератор, блок логики и выходной усилитель 11,Недостатком этого преобразовате.ля является наличие статической ошибки при отслеживании током нагрузкисинусоидального сигнала задания, увеличиваюаейся на участках синусоиды,соответствую.-их знаоениям фазовогоугла У/2 (шо и Зл/2 (оК 2 л, и как следст вием э того, у худш ение гармонического состава тока нагрузки.Увеличение пульсаций выходного токапреобразователя при указанных вышезначениях фазового угла обусловленоотсутствием ограничения амплитудыпульсаций, полностью определяемой визвестном техническом решении параметрами активно-индуктивной нагрузквеличиной емкости дозирующего конденсатора и участком сигнала задания. Следующий недостаток известного преобразователя заключается вснижении надежности устройства еслествие отсутствия ограничения максимальной частоты переключения вентилей однофазного тиристорного мостапри изменении параметров нагрузки вшироких пределах. Увеличение частоты переключения выше определенногопредела приводит к резкому возрастанию динамических потерь в этих ветилях и может вызвать их тепловойпробой, 3 1003Наиболее близким к предлагаемомуявляется автономный инвертор, содержащий подключенные последовательнок входным выводам однофазный мостна тиристорах с конденсатором в диагонали и однойазную мостовую тиристорную ячейку, в диагональ которойвключены последовательно активно-индуктивная нагрузка и датчик тока, буферный диод, шунтируюе ий вышеупомяну" 10тую ячейку, а также блок управлениятиристорами, включающий в себя задающий генератор, один выход которогосвяван с входом блока сравнения, другой вход которого соединен с выходомдатчика тока, причем другой выход задающего генератора соединен с блокомзадержки импульсов, выход которогоподключен к распределителю импульсов, связанному с двумя формировате- Илямй ибульсов, а два других формирователя импульсов подключены к выхору блока сравнения через второйраспределитель импульсов 2 1,Инвертор имеет недостатки, отмеченные выше у известного преобразователя тока.Цель изобретения - улучшение гармонического состава тока нагрузкии повышение надежности, ЗОПоставленная цель достигается тем,что в инвертор, содержаэий однойаэнуюмостовую тиристорную ячейку, в диагональ переменного тока которой включена нагрузка, два тиристора, аноды которых связаны через конденсатор, ка 35тад первого из них соединен с анодамитиристоров вышеупомянутой ячейки, буферный диод и блок управления, состоящий из четырех формирователей импульсов, первый и второй иэ которых подключены к управляющим электродам тиристоров вышеупомянутой ячейки, атретий и четвертый - к управляющимэлектродам соответственно первого ивторого тиристоров, входы первого ивторого формирователей подключены квыходам распределителя импульсов, вхокоторого соединен с первым входомблока сравнения, связанного с задаю .щим генератором, второй вход блокасравнения соединен с выходом датчикатока нагрузки, введены коммутирующимидроссель, двухобмоточный дроссель,два диода,два элемента И,два одновибратора и элемент НЕ,причем анод первого Этиристора соединен с положительным вхбдным вывором,анод второго тиристорасоединен с конденсатором церез первую обмотку двухобмоточного дросселя, а катод - с отрицательным вход ным выводом, соединенным с положительным входным выводом через последовательно соединенные первый диод и вторую обмотку двухобмоточного дросселя, причем катод второго тиристора соединен с катодом второго диода, анод которого подключен к аноду буферного диода и через датцик тока к катодам тиристоров вышеупомянутой ячейки,а катод буферного диода подключен к точке соединения первой обмотки двухобмоточного дросселя и конденсатора, а также к первому выводу обмотки коммутирующего дросселя, второй вывод которой подключен к катоду первого тиристора, выход блока сравнения подключен к входу элемента НЕ и первому входу первого элемента И, выход которого соединен с входами третьего формирователя и первого одновибрато" ра, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента НЕ, а выход с входами четверто" го формирователя импульсов:и второго одновибратора,выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, задающий генератор соединен с входом распределителя импульсов.На фиг.1 представлена принципиаль-. ная схема преобразователя тока и фун функциональная схема блока управления8 на фиг. 2 временные диаграммы, иллюстрирующие принцип действия устрой" ства. Инвертор содержит фиг. однофазную мостовую тиристорную ячейку,выполненную на тиристорах 1-4 активно- индуктивную нагрузку 5,доэирующий конденсатор б,первый и второй дополнительные тиристоры 7 и 8 линейный дроссель 9 и двухобмоточный линейный дрос" сель 10,имеющий основную обмотку 11 и дополнительную обмотку 12,первый и второй диоды 13 и 14, буферный диод 15, а также блок управления тиристорами, включающий в себя датчик 16 тока, задающий генератор 17 синусоидаль ного напряжения, блок 18 сравнения, распределитель 19 импульсов, первый и второй формирователи 20 и 21 импульсов управления тиристорами 1 и 2, 3 и 4, третий и четвертый формирователи 22 и 23 импульсов управления дополнительными тиристорами 7 и 8, первый и второй элементы И 24 и 25, пер274 6 5 1003вый и второй одновибраторы 26 и 27и элемент НЕ 28,Устройство работает следующим образом.В момент времени 1(фиг.2 а,б,жвключаются тиристоры 1, 2 и 7 и кон-.денсатор б, предварительно заряженный до напряжения Е 1+К)/К где Енапряжение источника питания, а К=Ц 1 Ы- коэффициент трансформации 1 Одросселя 10 ) с полярностью, указанной на фиг,1, перезаряжается в контуреобразованном тиристором 7 и дросселем9, С этого момента времени ток в цепи 5 нагрузки увеличивается по экспо ненциальному закону с постоянной времени, определяемой параметрами цепи.5-2-16-13 - источник питания Е 1-5. Когда конденсатор перезарядитсядо обратного напряжения, приблизительноно равного Е (1+К )/К (момент временина фиг.2 а), под действием этого напряжения тиристор 7 запирается, а конденсатор 6 начинает перезаряжаться поцепи (+Е) - 6-9-1-5-2-16-13- ( Г ), уве 25личивая ток в нагрузке 5. НапряжениеО 11, пропорциональное току нагрузки5, с входа датчика 16 тока подаетсяна вход блока 18 сравнения, на другойвход которого с задающего генератора Эф17 поступает синусоидальный сигналзадания О (см.фиг.2 а). Блок 18. сравнения ймеет характеристику двухпозиционного реле с несимметричнымиотносительно сигнала задания О урозП35нями переключения (показаны на Фиг.2 апунктиром). Как только О.1 достигаетверхнего уровня переключейия (моментвремени й на Фиг.2 а ), происходит изменение сигйала О 1 Вна выходе блока 1840сравнения (см. Фиг.2 г /. Этот сигналчерез элемент НЕ 28 поступает на входвторого элемента И 25, осуществляющего его логицеское перемножение с выходным напряжением 02 первого одновибратора 26 (см,фиг,2.з,и,к).Одно 45вибратор 26 запускается передним Фронтом сигнала О,на выходе первого элемента И 24 (фиг.2 е ) и вырабатываетпаузу в напряжении У 26, блоки-:рующун) прохождение сигнала О на выход56второго элемента И 25 (Фиг.2 э,и,к)на время, равное =1/2 Г, гдегасеГ- максимальная частота переключения дополнительных тиристоров 7 и 8,при которой обеспечивается восстановление свойства управляемости и допустимый уровень динамических потерьв этих вентилях. Таким образом, пои возрастании частоты переключениясигнала О выше Г передний Фронтимпульса напряжения О 25 формируетсяне в момент времени з (фиг.2 а,к),а по окончании паузы в напряженииО 2 ь . Происходит ограницение цастотыпереключения сигнала О , по переднему фронту которого Формируются импульсы управления тиристором 8(Фиг.2 к,л). Временные диаграммы нафиг.2 построены для режима Г ( ФАналогичным образом работает второйодновибратор 27, ограничивающий частоту переключения сигнала О 2 на выходе первого элемента И 24, а следовательно, и частоту импульсов О 2 управления тиристором 7 (фиг.2 гд,еж ).В нормальном режиме (при Гт с,)в момент времени(фиг.2 а) включается второй дополнительный тиристор8 и происходит ускоренный перезарядконденсатора 6 до исходного напряжения Е(1+К)/К по цепи (+Е)-6-11-8-(-Е),В момент времени, когда конденсатор6 зарядится до напряжения Е, включается буферный диод 15 и ток цепи 5нагрузки начинает уменьшаться по экспоненциальному закону с постояннойвремени, определяемой параметрами цепи 5 "2" 16.-15-9-1-5.Как только достигает нижнего уровня переключенияблока 18 сравнения (момент временис на фиг.2 а); происходит включение тиристора 7 (фиг.2 а,г,д,е,ж )буферный диод 15 запирается и описанные выше процессы повторяются атечение всего полупериода напряжения задающего генератора 17.В следующий полупериод сигналазадания процессы в преобразователетока аналогичны, описанным, с тойлишь разницей, что включаются тиристоры 3 и 4 и направление тока вцепи 5 нагрузки изменяется. Интервал времени п-с (Фиг.2 а) вводится для восстановления. свойства управляемости тирйсторами 1 и 2,3 и 4.В преобразователе тока время перезаряда конденсатора 6 в контуре6-7-9-6 выбирается на порядок меньше, а в контуре 6-11-8 и источникЕ-б более чем на порядок меньше, времени его переэаряда через цепь 5 нагрузки. Это позволяет знацительноснизить установленную мощность дополнительных тиристоров 7 и 8 по отношению к основным 1-4,Стабилизация напряжения конденсатора б на указанном г ае уровне03274 Формула изобретения 7 10 осуществляется цепью вывода избыточной энергии дросселя 10, состоящей из дополнительной обмотки 12 этого дросселя и диода 14Фиг+1 . Диод 13 предназначен для предотвращения рассеивания избыточной энергии дросселя 10 в контуре 11-8"15",11. Инвертор, содержащий однофазную мостовую тиристорную ячейку, в диагональ переменного тока которой вклю чена нагрузка, два тиристора, аноды которых связаны через конденсатор, катод первого из них соединен с ано" дами тиристоров вышеупомянутой ячейки, буферный диод и блок управления, состоящий из четырех Формирователей. импульсов, первый и второй из которых подключены к управляющим электродам тиристоров вышеупомянутой ячейки, а третий и четвертый - к управляющим электродам соответственно первого и второго тиристоров, при еэтом входы первого и второго Формирователей подключены к выходам распределителя импульсов, вход которого соединен с первым входом блока сравнения, связанного с задающим генератором, второй вход блока сравнения соединен с выходом датчика тока нагрузки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения гармонического состава тока нагрузки и повышения надежности, в него введены коммутирующий дроссель, двухобмоточный дроссель, два диода, два элемента И, два одновибратора и элемент НЕ, причем анод первого тиристора соединен с положительным входным выводом, анод второго тиристора соединвнс конденсатором через первую обмоткудвухобмоточного дросселя, а катод - сотрицательным входным выводом; соединенным с положительным входным выводом через последовательно соединенные первый диод и вторую обмотку10 двухобмоточного дросселя, причем катод второго тиристора соединен с катодом второго диода, анод которогоподключен к аноду буферного диода ичерез датчик тока к катодам тиристоров вышеупомянутой ячейки, а катодбуферного диода подключен к точкесоединения первой обмотки двухобмоточного дросселя и конденсатора, атакже к первому выводу обмотки ком 2 О мутирующего дросселя, второй выводкоторой подключен к катоду первоготиристора, а выход блока сравненияподключен к входу элемента НЕ и первому входу первого элемента И, выход которого соединен с входами третьего Формирователя и первого одновибратора, выход которого соединен спервым входом второго элемента И,второй вход которого соединен с вызО ходом элемента НЕ, а выход - с входами четвертого формирователя импульсов и второго одновибратора, задающий генератор соединен с входомраспределителя импульсов,3 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРЮ 600678, кл. Н 02 М 7/757, 19732, Авторское свидетельство СССР576646, кл, Н 02 Н Р 515, 1972.1003274 Составитель В. Авдеевактор С,бско Техред С,Мигунова Корректор В. Бутяга жгород, ул,Проектная,т ПП ил каз 1585/42 Тира ВНИИПИ Государственног по делам иэобретений 113035, Иосква, 6-35, 701 Подписнокомитета СССРи открытийаушская наб., д, 4/5