Автономный инвертор тока

.В.Ч ле М.: Фне Втономыть тро ью ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТпО изОБРетениям и ОткРытиПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР ТОКА(57) Изобретение относится кным инверторам тока и может бприменено в регулируемом элекприводе переменного тока. Цел ляется повышение КПД. Устройство содержит три пороговых элемента 1 с гистерезисной характеристикой, под-. ключенных к управляющим входам коммутатора 3, три пороговых элемента 6, подключенных через распределитель 7 импульсов управления,к входам блоки-, ровки коммутатора 3. Распределитель 7 импульсов управления : выполнен на базе КЯ-триггеров, На входы обратной связи пороговых элементов 1 и пороговых элементов 6 поступают сигналы с с датчиков 4 тока, расположенных на выходных шинах коммутатора 3, При работе устройства в одной из фаз ком-мутации отсутствуют, а две другие фазы, работая в релейном режиме, формируют заданные токи нагрузки 5, За счет этого уменьшается количество коммутаций силовых ключей,9. 5 ил.40 Изобретение относится к областипреобразовательной техники и можетбыть применено в регулируемом элект- .роприводе переменного тока 5Целью изобретения является повьппение КПД автономного инвертора токаза счет уменьшения количества коммутаций силовых ключей коммутатора.На фиг. приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 - пример реализации трехфазного коммутатора с тремя входами управления, дополнительно снабженного тремя входамн блокировки; на фиг.3 - пример реализации запоминающего блока; нафиг.4 - эпюры напряжений на элементах автономного инвертора; на фиг 5 вдиаграммы потенциалов коммутатораиа комплексной плоскости, 20Автономный инвертор тока (АИТ)(фиг.1) содержит три пороговых элемента с гистерезисной характеристи кой, входы задания которых предназначены для подключения к выходам задаЮщего блока 2, трехфазный мостовойкоммутатор 3 с тремя входами управления, дополнительно снабженный тремявходами блокировки, выходные шины которого предназначены для подключения 30к нагрузке 5. С выходными шинами 3связаны три датчика 4 тока. В составАИТ .входят также три пороговых элемента 6, входы задания которых объединены с входами задания соответствующих пороговых элементов 1, а входы обратной связи подключены к:выходам соответствующих датчиков 4 тока, и распределитель 7 импульсов ут 1 равления с тремя входами и тремявыходами.Устройство работает следующим образом,На выходах задающего блока 2 фор"мируется трехфаэная симметричная система синусоидальных сигналов1 д задания выходных токов АИТ..Ф еЧьф сС датчика тока 4 сигналы - 1, -дв,д пропорциональные токам в выходсф .50ных шинах коммутатора 3, На выходекаждого гистереэисного элемента. 1ймеется логический сигнал с уровнями "1" и "О". В состояние "1" элемент 11 устанавливается при 55.+ ЬД )+шеюгде Ь- размах пульсаций выходноготока АИТ. го переход в состояние 11 11 .ч Ь 1011 происходит при 1 с 12 Выходкой сигнал элемента 6 также логический, он принимает значение "1" при 1 1 ч+ Б, и значение "О" приЬ 11 с 1 + П причемр ) - 2 Выходные сигналы элемента 16 посту" пают на входы распределителя 7. Алгоритм его работы следующий: при нуле" вых сигналах на входах распределителя 7 на всех его выходах может быть состояние "О", либо на двух выходах состояние "О", а на одном "1" (см, фиг.3). При появлении "1" на одном из входов на соответствующем выходе также устанавливается "1", а остальные выходы переводятся в состояние"О", При появлении на двух входах одновременно на двух соответствующих выходах устанавливается "1" а на одном - "О". Выходные сигна 1лы распределителя 7 поступают на соответствующие входы блокировки коммутатора 3. На его входы управления поступают выходные сигналы соответствующих пороговых элементов 1. Силовые ключи 9 каждой фазы работают в противофазе, т.е. если включен верхний (по схеме фиг.1 и 2) силовой ключ 9, подключенный к положительной шине питания, то нижний, подключенный к отрицательной шине11 1 11 питания , выключен . При наличии 1 на входе блокировки коммутатора 3 нижний ключ 9 соответствующей фазы включен , а верхний выключен независимо о т сигнала на входе управления , этой фазы ( см , фиг . 2 ) . При нулевом сигнале на входе блокировки состояние силовых ключей 9 данной фазы определя ется сигналом на соответствующем входе управления , а именно : единице соответствует включенное состояние нижнего и выключенное состояние верхнего ключа 9 , нулю с оо тв е тств ует включенное состояние верхнего и выключенное состояние нижнего ключа 9 . По цепи, о 61 аз ов анной ключом 9 , выходными шинами коммутатора 3 и об мотками нагрузки 5 , протекают выходные токи АИТ . Току , вытекающему из коммутатора 3 , соответствует отрица тельный сигнал (- 1 ) соответствующего датчика 4 тока , в тек ающему в коммутатор 3 , соответствует положительный сигнал (- 1 ) соответствующего датчика 4 тока .В исходном состоянии при нулевых3%+сигналах 1, 1, 1задания токов амплитуды равны нулю) до подачи напряжения Е на шины "+Е" и "-Е" пи 5 тания на входы обратной связи всех элементов 1 поступают нулевые сигналь - , - 1 , - 1 , Выходы элементов 1 в исходном состоянии установ" лены в состояния "1"-"1"-"1", а вы ходы распределителя 7 - в состояния "0"-0-0" (схема установки исходных состояний не показана), т.е. состояния ключей 9 всех фаз определяются выходными сигналами "1", при 15 этом верхние силовые ключи 9 выключены, а нижние включены. При подаче . питающего напряжения Е на шины "+Е" и "-Е" ток в нагрузке не появляется, так как она замкнута через включен ные ключи 9 на шину "-Е".При скачкообразном изменении амплитуды сигналов задания токов 1 д, ,%1, 1, на величину, большую чем Б в момент Т как показано на фиг.4, выходные сигналы пороговых элементов 1 и б определяются возникшими на их входах рассогласованиями. В,ситуации, показанной на фиг.4, выходы элементов 1 фаз А .и С установят-. 30 ся в "О", а выход элемента 1 фазы В останется в состоянии "1". Выходы пороговых элементов б Фаз А и С останутся в состоянии "0", а выход порогового элемента 6 фазы В перейдет в ЗБ состояние "1". На выходе распределителя 7 также установится "1". В этом случае верхний ключ 9 Фазы В выключен, а нижний включен. Состояние ключей 9 фаз А и С определяется выход 40 ными сигналами пороговых элементов 1 фаз А и С, т.е. в этихфазах верхние ключи 9 включены, а нижние выключены. Под действием напряжения питания Е в выходных шинах коммутатора453 нарастают токи 1 д, 1,. По достижении током фазы А в момент , ве.4 Ьдличины 1 + вверхний ключ 9 этой 50 А 2фазы выключается, а нижний включается. т.е. в фазе А реализуется замкнутая система регулирования тока с релейным регулятором. При этом ток фазы А будет пульсировать в трубке .+ Ьд1 ф --- . В момент времени 1 по 4 2достижении током фазы С величины Ь 1 +Фаза С также втянется всрелейный режим и ток фазы С будетт.+Ь 1 пульсировать в трубке 1 + с"- Коммутации ключей 9 в фязе В не происходят; так как на входе блокировки фазы В коммутатора 3 постоянно присутствует "1". Ток фазы В равен сумме токов двух других фаз и находится в трубке 1 1 Ь д. Диаграммы средних потенциалов на выходных шинах коммутатора 3 относительно отрицательной шины питания "-Е" представлены на Фиг.5 а. Постоянные потенциалы шин питания на комплексной плоскости изображены точками +Е и -Е, совпадающими с действительной осью. Так как нижний ключ 9 фазы В постоянно включен, то точка О , изображаюср.щая средний потенциал выходной шины В коммутатора 3, совпадает с точкой -Е. Так как средние выходные токи АИТ образуют трехфазную симметричную систему, то при симметричной нагрузке и средние линейные напряжения Бь, Бзс, Усд на выходе коммутатора 3 образуют равносторонний треугольник, который вращается в направлении, указанном стрелкой. Кдгда треугольник напряжений придет в положение "1", показанное на фиг.5 б, нижний ключ 9 фазы С окажется постоянно включенным и дальнейшее уменьшение потенциала (, станет невозможным. Для поддержания заданной системы токов при постоянно включенном нижнем ключе 9 фазы В треугольник напряжений должен повернуться в положение, показанное на фиг.5 б пунктиром. Такой потенцил(, не моср.с жет быть создан, поэтому ток фазы С начнет выходить из трубки 1 + 2 1как показано на фиг4, В момент вре кмени Т станет+ Б поэтому йа выходе порогового элемента 6 фазы С появится единица. Продолжительность этого состояния определяется задержками на переключение ключей 9. На выходе фазы С распреде лителя 7 также появится "1", а выход фазы В распределителя 7 перейдет в состояние "0", Т.е. постоянно включится нижний ключ 9 фазы С, а состояние ключа 9 фазы В станет определять 1462456тока. изобретения25 Формула Автономный инвертор тока., содержащий трехфазный тиристорный коммутатор, три пороговых элемента с гистерезисной характеристикой, первые входы которых подключены к соответствующим выходам задающего блока,30 ся выходным сигналом порогового элемента 1 фазы В и Фаза В будет поддерживать свой ток в трубке.%, 1в релейном режиме, а тск 5ь - 2фазы С будет определяться суммой токов фаэ А и В. На комплексной плоскости треугольник, показачный пунктиром, перейдет в положение "2", эк,вивалентное в электрическом отноше нии, так как нагрузка не имеет нулевого провода. Описанное чередованиенекоммутирующей Фазы происходит каж дые 120 эл.град. 15Таким образом, в каждый момент времени отсутствуют коммутации двух из шести сило:вых ключей 9 коммута"ора 3, что приводит к уменьшению коммутационных потерь на 1/3 и ведет к 20 повышению КПД автономного инвертора три датчика тока, подключенные к выходным шинам трехфазного мостовогокоммутатора, выходы которых подключены к вторым входам пороговых элементов с гистерезисной характеристикой,распределитель импульсов, управления,входы которого подключены к соответствующим выходам пороговых элементовс гистереэисной характеристикой, авыходы подключены к соответствующимвходам трехфазного мостового коммутатора, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения КПД путемуменьшения количества коммутацийсиловых ключей коммутатора, в неговведены три пороговых элемента, входы которых подключены к одноименнымвходам соответствующих пороговых элементов с гистерезисной характеристикой, блок Формирования сигналов эап-рета управляющих импульсов, а распределитель импульсов управления снабжен тремя входами запрета, причем выходы пороговых элементов подключенык соответствующим входам Формирователя сигналов запрета, а выходы формирователя сигналов запрета подключены к соответствующим входам запрета распределителя импульсов управления.1