Инверторная система

(5 ц 4 Н 02 М 7/5 КОМИТЕТ СССРНИЙ И ОТКРЫТИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫ ПО ДЕЛАМ ИЗОБР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К РНАЯ СИСТЕМАе относится к преобразован м. б. использовано в усого управления группой элеременного тока. Целью яв(54) ИНВЕРТО (57) Изобретени тельной технике тановках частотн ктроприводов пе фиг. РСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(71) Ивановский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института по автоматизированному электроприводу в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте (72) В. Н. Башин,ЯО 1309216 ляется улучшение спектра выходного тока и обеспечение селективности отключения элементов инверторной системы при к. з. Устройство содержит последовательно соединенные задатчик 10 частоты инвертора, задающий генератор 11, десятичный счетчик 2. Выходы счетчика 12 подключены к первым входам логических элементов (ЛЭ) 2 И 15 - 18. К вторым входам ЛЭ 15 - 18 подключены соответствующие выходы блока 14 импульсно-фазового управления. Выходы ЛЭ 15 - 18 и второй выход счетчика 12 подключены к входам ЛЭ 5 ИЛИ 19, ЛЭ 15 - 18 и 19 объединены в блок 20.Выходы ЛЭ 19 подключены к первым входам ЛЭ 2 И 21, а к вторым их входам подключены прямые и инверсные выходы датчиков 22 тока. На выходе ЛЭ 21 выделя- Ж ется сигнал управления тиристорами инвертора, запирание которых происходит через кафф одинаковые промежутки времени, равные пе- ффффф риоду высокой частоты. 2 з. п. ф-лы, 6 ил. фдфИзобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в установках частотного управления группой электроцриволов переменного тока.Цель изобретения - улучшение спектра выходного тока и обеспечение селективности отключения элементов инвсрторной системы при коротких замыканиях.На фиг. 1 дана схема ицвертора инверторной системы; на фиг. 2 - схема блока управления этим инвертором, на фиг. 3 схема инверторной системы; на фиг. 4 пример формирования последовательности управляющих импульсов тиристоров фазы А ицвертора цри угле нагрузки 0 эл. грал.; ца фиг. 5то жс, прц угле нагрузки 90 эл. грал.; ца фиг. 6 -- го же, при угле нагрузки 80 эл. грал.Тиристорц 1 - 6 (фиг. 1) образуют мост 7 осцовцых тиристоров, цо переменному току подключенный к мосту 8 диодов обратного тока ц нагрузке 9.Залатцик 10 частоты инвертора (фиг. 2) подключен к входу задающего генератора 11, выход которого подключен к десятичному счетчику 12. Залатчик 13 напряжения подключен к управляющему входу блока 14 импульсно-фазового управления, на опорный вход которого подается сигнал с импульсного залатчика частоты црерынателя ). На выходе блок 14 выделяется парафазный сигнал С/ и Ор. Первый выход сцетчика 12 цолключец к первому входу первого логического элемента 2 И 15, третий - к первому входу второго логического элемента 2 И 6, четвертый -- к первому входу третьего логического элемента 2 И 7, а шестойк первому вхолу четвертого логического элемента 2 И 18. К вторым входам элементов 2 И 15 и 16 подключен прямой выход блока4 - (7 р, а элементов 2 И 17 и 18 -- инверсный выход блока 14 (7 р, Выходы элементов 2 И 15 8, а также второй выход счетчика 12 подключены к входам 5-ти входового логического элемента 5 ИЛИ 19. Указанные элементы 2 И и 5 ИЛИ обьединены в блок 20, причем другие блоки 20 подклкцены к блоку 14 и счетчику 12 ацалогичцо с той лишь разницей, цто выхолы счетчика сдвигаются последовательно ца один номер по кольцу. Выходы элементов 5 ИЛИ 19 подключены к первым входам логицеских элементов 2 И 21, к первой половине вторых входов которых подключены прямые выходы датчиков 22 тока, а инверсные выходы (последцих) подключены к второй половине. На выходе элементов И 21 выделяется сигнал управления тиристорами 1 - -6 инвертора.На фиг. 3 показано подключение к линии 23 постоянного тока инверторцой подсистемы 24, осуществляемое посредством выклкцателя 25. Выход последнего зашуцтировац конденсатор 26 и через реактор 27, зашунтироваццый диодом 28, подключен к прерывагелю 29, входные и выходные выводы которого подключены к четырехпроводной линии 30 импульсного тока. К последней подклюцены инверторы 31. Подключение 5 их осуществляется посредством выключателей 32.В одну из шиц питания постоянного токаинвертора и моста 8 включены соответственно реактор 33, зашунтированный диодом 34 и реактор 35, зашунтированный диодом 36, Пара выводов цетырехцепевого выключателя 32, подключаемых к шинам постоянного тока моста 8, зашунтирована конденсатором 37. Выходы инверторов инверторных подсистем 24 полклк)цены к нагрузкам 38.15 Принцип работы устройства поясняетсядиаграммами.На фиг. 4 показаны кривая 39 заданного напряжения, импульсная последовательность 40 анодного тиристора(фиг. 1), импульсная последовательность 41 католного тиристора 4 (фиг. 1), кривая 42 тока фазы А при угле нагрузки 0 эл. грал., сигнал 43 знака тока фазы А, последовательность 44 управления анодцым тиристором 1 (фиг.), последовательность 45 управления катод ным тиристором 4 (фиг. 1) и кривая 46выходного напряжения для фазы А.На фиг. 5 приведены кривая 39 заданного напряжеция, импульсная последовательность 40 ацодного тиристора 1 (фиг. 1), импульсная последовательность 4 католцого 30 тиристора 4 (фиг. 1), кривая 47 тока фазы А при угле нагрузки 90 эл. грал., сигнал 48 знака тока фазы А, последовательность 49 управления ацодцым тиристором(фиг. 1), последовательность 50 управления, католцым тиристором 4 (фиг. 1) и кривая 51 выход ного напряжения лля фазы А.На фиг. 6 представлены кривая 39 заданного напряжения, импульсная последовательность 40 анолцого тиристора 1 (фиг. 1), им.пульсцая последовательность 42 католного тиристора 4 (фиг. 1), кривая 52 тока фазы А цри угле нагрузки 180 эл. град., сигнал 53 знака тока фазы А, последовательность 54 управления анолцым тиристором 1 (фиг. 1). последовательность 55 управления католцым тиристором 4 (фиг. 1)и кривая 56 выходного напряжения лля фазы А.Инверторная система работает следующим образом.Напряжение постоянного тока от источника питания через линию 23 постоян 50 ного тока, выключатель 25 и реактор 27 поступает ца вход прерывателя 29. Здесь постоянное напряжение превращает в импульсное путем прерывания токов в положительном и отрицательном проводах, прицем частота и скважность выходных импульсов 55 прерывателя цеизмснны.Далее импульсное напряжение через линию 30, выключатель 32 и реактор 33 поступает ца вход моста 7 основных тирис 1309216торов, гле импульсное напряжение превращается в трехфазное широтно-молу.ировднное, причем частота его регулируется набором нужного количества импульсов прерывателя 29 (высокой частоты), а всличи. 5 на - задержкой включения тиристоров 1 - 6 относительно фронта импульсов высокой частоты. Реакт 51 ная энергия нагрузки 38 Возвращается в источник через мост 8 лиодов обратного тока, обратный лиол 36, выключатель 32, линию 30, обратный диод 28, выключатель 25 и линию 23. Г 1 ри коротком замыкании в прерывателе 29, линии 30 или инверторе за счет наличия реактора 27 напряжение на линии 23 сохраняет своо рабочую величину, поэтому в момент замы канин послелцес не приводит к царушсни)о работы цеповрежлеццых инвсрторцых подсистем 24, а значит и ицверторов, питдкщи- ся от них. Кроме того, после отключения поврежденцого прерывателя ця линии 23 возникает импульс перенапряжения за счт соб 20 ственной инлуктивности проводов этой линии, Например, если замыкание случйлось в прсрывателс 29, то эта, индуктивность запасает значитльну)о часть энергии, которая после откл)о(сция ыклгочатсля 25 проявля ется В иле импульса перенапряжения, который поступает ца входы неповрежденных ицверторцьх полсистсм 24. Это перенапряжение срезатся инлуктивцо-емкостцыч фильтром из конденсатора 26 и реакторачО якжс це приводит к;гожногхкл 1 очецию цспг)Врежленных прсрыватслсй.При коротком амыкации за реактором 35 оцо цс и)и)юл)гг к сни)ксц)гю напряжения ца линии 3(, тяк кдк цап р 5 жспцс КОрОткоО замыкдциг 1 сцовцом падает ца реакторе 35.При Отк,)ючсции же короткого замыкания 35 выключатлм 32 на линйи 30 возникает импульс пренаряжения за с т ндмагцичсц- нОЙ О Врсм 5 коротко(о зя)ькяци 51 сс соб.стецной ицлуктивности. .-то перенапряжение срезается ццлуктивно-сх;костным фц,ьтром из реактора 35 и конденсатора 37 цеповрсжлнных инвсрторов, что тдкжнс прцВол)т к и ложному отключению. 11 ри коротком замыкании за реактором 33 (это замыкание цаиболес вероятно, тяк как В мосту 7 имсктгся лля этого три короткозамыкдО)цис цепи из пар тириторов 1 и 4, 3 и 6, 5 и 2, ток короткого замыкания не лостигаст прелельного значения тока прсрывателя 29 и в момент очеред)Ой коммутации, так кдк инлуктивцость реактора 33 и запас по коммутационной спосооности прс рыватсля 29 (Обычно 20 30%) выбирается исходя из этих условий. Далее срдбдгывдет защита и блкируст управляющие импульсы тиристороосновного моста 7. Таким образом, короткое замыкание в мосту 7 (наиболее вероятное) ца выводах ицверторд 31 и нагрузке 38 отключается самим прерывателем 29 с временем . меньшим или равным периоду высокой частоты Т, (при 1 н = 2 КГц, 1 огк = Тц -- 500 МКС), ЧТО обеспечивает це только селективность, но и существенно новьшает термостойкость тиристоров прерывателя 29 и инверторов 31.В соответствии с изложенным индуктивность реактора 33 должна быть на порядок ниже эквивалентной индуктивности 1 кк цагр)зки 38. При соединении асинхронного двигателя в звезд".1.=0,11. букв=0,151 кгле 1и иду ктив ность короткого зам ыкания фазы электродвигателя переменного тока,Исхоля из падения напряжения в режиме короткого замыкания за реактором 33 инлуктивюсть реактора 27 должна быть,7 -- 0,1 =0,015(.,я ицлх ктивцосп, реактора 351-ь 5 = 101. г =- 10 0,11 зз -- 1.зз = 0,15 ЬсТакие параметры лросселей и реакторов обеспсчцвают тсрмостойкость и селективность при коротких замыканиях в инверторцой системе.Из принципа работы инверторцой системы следует, что здпирдцие тиристоров 1- - 6 ицверторов 31 происолит через равные цромежмтки Впсмсни, раВные пеГ)иолу Вьсокои частоты. На фиг. 4 эти запирающие импульсы совпадают о срезами импульсов диаграмм 40 ц 41 и изображены в виде вертикальных линий. В 1)гОке 14 фронт сиц. хр:,.)п,х,-;О.)дл . лля ., л и, с срезом заданного импульсд напряжения. а лл выхода ия -- с фронтом его, т. е. здесь ырабдт 1 аетс 5 лвя импульса, ширина (ц рвого г, пропорциональная заланному иди р 51 )кц и 0, 11 Второго г - разности Тн (ц. гл(.к - псРНОл ВысокоЙ частот 1.Ф 17(7.)г ц, 7 17 гг з 01)ютснгг,г. Инвсрторндя система, состояцьяя из 7)г ццсрторцых полсистем, каждая из которы содержит п трехфдзцых инверторов в Вцлс осювцого моста и моста лцолов обратного тока, последовательно соелиненные меж;р собой гстырецспевой выключатель цепей постоянного тока указанных лву мос. тов ицверторд и лвухцепсвой прерыватель пепи питания основным мостов гг инверторов, лвухцепевой выклгочатсль, связывающий силовой вхол прсрыателя с выводами лля подключения к линии постоянного тока, причем пара входных выволов четьрехцепевого выкл)очдтел, связанная с цепью постоянного тока моста диодов обратного тока, полключсна к входным выводам прерывателя, В ол)юй из иин питания основного моста кажлого из н инверторов включен зашунтировяццый лиолом лросссль, а блок управленцкаждым инвертором включает в себя задатчик частоты прерывателя, задатчик частоты инвертора, управляемый модулятор ширины импульсов и шестиканальный распределитель импульсов, выходы которого через шести- канальный логический узел, выполняющий функции дешифратора, связаны с управляющими входами соответствующих тиристоров инвертора, отличающаяся тем, что, с целью улучшения спектра выходного тока, каждый инвертор снабжен датчиками тока с парафазными выходами и шестью выходными двухходовыми логическими элементами 2 И, причем выход каждого канала логического узла подключен к первому входу одного из шести упомянутых элементов 2 И, второй вход одной половины которых подключен к прямому выходу упомянутых датчиков тока, а второй вход другой половины - к инверсному выходу этих датчиков.2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутый шестиканальный распределитель выполнен в виде последовательно соединенных задающего генератора и десятичного счетчика с коэффициентом деления 6, упомянутый модулятор ширины импульсов - в виде последовательно соединенных задатчика напряжения и блока импульсно - фазового управления с парафазным выходом, тактовый вход которого соединен с выходом задатчика частоты прерывателя, а каждый канал упомянутого логического узла выполнен состоящим из четырех двухходовых логических элементов 2 И и пятивходового логического элемента 5 ИЛИ, причем первые входы этих логических элементов 2 И подключены к 1+К, 3+К, 4+К и 6+К-му выходам указанного счетчика, где К - номер блока логического узла, а входы элементов 5 ИЛИ - к выходам элементов 2 И и 2+К- му выходу счетчика.3. Система по п. 1, отличающаяся тем,что, с целью обеспечения селективности отключения узлов инверторной системы при коротких замыканиях, выход упомянутого двухцепевого выключателя и пара выходных выводов четырехцепевого выключателя под- эО ключены через введенные С - фильтрысоответственно к входным выводам прерывателя и к выводам постоянного тока моста обратного тока каждого инвертора, а дроссели С-фильтров зашунтированы введенными диодами.роизводс Составитель Г. МыцьТехред И. ВерееТираж 66ного комитета СССР по делам иМосква, Ж - -35, Раушская набрафическое предприятие, г. Уж