Автономный инвертор тока

(19) ( 1)51)5 Н 02 М 7/515 РЕ ЕН К АВТОРСКОМУ СВ ЕЛЬСТВ тва аз но от рон- ного н ние и ру" ной сится к преобразоват быть использовано разователях частоты,питания асинхронй средств наземного общепромышленных я является повышеовом режиме за счет ующей способности коммутации.ена принципиальная втономного инвертоиаграмма импульсов ГОСУДАР СТВ Е ННЫ Й КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО(56) Авторское свидетельство СССРВ 1612363, кл, Н 02 М 7/515, 09.01.89(54) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР ТОКА(57) Изобретение относится к преобвательной технике и м.б. использоватиристорных преобразователях часпредназначенных для питания асинных тяговых двигателей средств наземэлектротранспорта и общепромышлемеханизмов. Целью является повышнадежности за счет повышения коммутющей способности блока принудител Изобретение отно тельной технике, може в тиристорных преоб предназначенных для ных тяговых двигателе электротранспорта и механизмов. Целью изобретени ние надежности в пуск повышения коммутир блока принудительной На фиг, 1 привед схема силовых цепей а эа тока; на фиг. 2 - дкоммутации. Инвертор содержит коммутирующий трансформатор 3 с первичными и вторичными обмотками 4 - 7, соединенными с возвратными тиристорами 9, 10 и разрядными диодами 11, 12, Коммутирующие тиристоры 13, 14 соединены с двумя коммутирующими 1 С-цепями 15, 16 и 17, 8 с параллельно подключенным переэарядным тиристорами 19, 20. Трехфазный мост распределительных диодов 21 - 26 соединен с трехфазным мостом главных тиристоров 27 - 32. К зарядной обмотке 8 трансформатора 3 подключен зарядный тиристор 37 с диодом 38, подключенный к конденсатору 36, По окончании процесса коммутации включается тиристор 37, и конденсатор 36 перезаряжается через обмотку 8, Если в этот момент напряжение на конденсатореС-цепи ниже напряжения на конденсаторе 36, то конденсаторС-цепи заряжается, 4 ил.управления Оу с соответствующей элементам нумерацией, поясняющая принцип Од действия устройства, и диаграмма напря- Ы жений О, поясняющая процесс преобразова-ния постоянного напряжения в трехфаэное переменное; на фиг. 3 - функциональная, схема блока управления устройством; на фиг. 4 - диаграммы токов и напряжений О, поясняющие принцип действия и электромагнитные процессы, происходящие в устройстве,Автономный инвертор тока содержит сглаживающие реакторы 1 и 2, подсоединенные к выводам для подключения ис 169723310 точника питания, коммутирующий трансформатор 3 с первичными и вторичными обмотками 4-7 и зарядной обмоткой 8, подсоединенными к одним выводам возвратных тиристоров 9, 10 и разрядных диодов 11, 12. Аноды и катоды тиристоров 9 и 10 и диодов 11 и 12 попарно объединены и подсоединяются к другим выводам сглаживающих реакторов 1 и 2. Инвертор содержит также коммутирующие тиристоры 13, 14, подсоединенные анодом и катодом к выводам двух коммутирующих 1 С-цепей 15, 16 и 17, 18 с подключенными параллельно пере- зарядными тиристорами 19, 20, К об.цим точкам соединения конденсаторов и реакторов 1 С-цепей подсоединяются выводы вторичных обмоток 4 и 7 трансформатора 3. Другие катод и анод коммутирующих тиристоров 13, 14 подсоединяются к выводам постоянного тока трехфазного моста распределительных диодов 21-26 и к выводам первичных обмоток 5 и 6 коммутирующего трансформатора 3, Выводы переменного тока трехфазного моста распределительных диодов обьединены с выводами переменного тока трехфазного моста главных тиристоров 27 - 32 и предназначены для подключения трехфазной нагрузки 33 - 35, Выводц конденсатора 36 подсоециняются к выводам источника заряднсго напряжения и к выводу зарядной обмотки коммутирующего трансформатора 8. Встречно-параллельно включенные зарядные тиристор 37 и диод 38 подсоединяются между выводами конденсатора 36 и зарядной обмотки 8, Выводыы постоянного тока трехфазного моста 27-32 подсоединяются к вторым выводам 1.С-цепей 15, 16 и 17, 18, а также подключаются к выводам сглаживающих реакторов 1 и 2,Блок управления устройством фиг. ,Ц содержит двухканальный оегулятор частоты 39, выход которого подсоединен к входу двухканального распределителя импульсов управления с каналами 40 и 4. Выходы канала 40 подсоединены через усилители-формирователи 42 - 45 к управляющим входам тиристоров 19, 27, 29, 31 и через первый одновибратар 46 и усилитель-формирователь 47 подсоединяется к управляющим входам возвратного тиристора 9, Выходы канала 41 через усилители-формирователи 48-51 подключены к управляющим водам тиристоров 20, 28, 30, 32 и через первый одновибратор 52 и усилитель-формирбватель 53 подсоединяются к управляющему входу тиристора 10. управляющие входы коммутирующихтиристоров 13 и 14 подсоединяются через 15 20 25 30 Зь 40 усилительно-развязывающие элементы 54 и 55 к выходам одновибраторов 46 и 52. В блок управления входит также двухвходовой логический элемент ИЛИ 56, подсоединенный входами к выходам одновибраторов 47, 53 и выходом через дополнительные одновибратор 57 и усилительно-развязывающий элемент 58 - к управляющему входу зарядного тиристора 37,Инвертор согласно диаграмме, приведенной на фиг. 2, работает следующим образом,Предположим, что на интервале времени Ьвключены тиристоры 27 и 30, вследствие чего ток нагрузки протекает от полюса источника питания через реактор 1 по цепи: 27-33-34-30-2- минус источника питания, При этом конденсаторы 15 и 17 заряжены полярностью напряжения, указанной на фиг, 1, В момент времени тл согласно диаграмме управления выключают тиристор 30, Для этого первоначально включают п.резарядный тиристор 20, вследствие чего конденсатор 17 перезаряжается по цепи: 17 - 18-20 - 17. В момент окончания перезаряда конденсатора на противоположную полярность (фиг, 4, момент времени т 2) включают тиристор 13, вследствие чего конденсатор 15 через тиристор 13 перезаряжается по цепи: 15 - 16 - 13 - 21 - 27 - 15, Ток тиристора 27 начинает спадать фиг, 4), и в момент равенства тока нулю тиристор 27 выключается. При этом избыточный ток конденсатора 15 замы кается по цепи: 15-16 - 13 - 6 - 11-15, вследствие чего к выключенному тиристору 27 на время восстановления его вентильных свойств прикладывается обратное напряжение, равное напряжению первичной обмотки 6 (Об) коммутирующего трансформатора 3: плюс Об прикладывается через диод 21 к минусу тиристора 30, а минус через диод 11 - к аноду тиристора 27,При выключении тиристора 27 ток нагрузоки выключаемой фазы переводится в цепь; плюс источника питания - 1-15 - 16 - 13 - 21 - 33 - 34 - 30 - 2- минус источника питания. При этом конденсатор 14 перезаряжается (фиг, 4) до исходной полярности напряжения, превышающего в 1,7 - 1,8 раза О где 0 - входное напряжение источника питания), вследствие чего тиристор 13 выключается.Поскольку напряжение на конденсаторе 16 имеет неизменную полярность, то при включении тиристора 10 ток обмотки 7 коммутирующего трансформатора замыкается по цепи: 7 - 17-10 (фиг. 4, диаграмма 17), Коэффициент трансформации коммутирующего трансформатора выбирается таким, чтобы обратное напряжение, прикладыва 1697233емое к выключаемому тиристору, было равноОок = О 15/К 2,1,где О 15 - напряжение конденсатора 15;К 2 л - коэффициент трансформации коммутирующего трансформатора между обмотками 4, 6 и 5, 7.По окончании процесса коммутациисогласно диаграмме импульсов управления на интервале времени 12 - 1 з подаетсяимпульс управления на зарядный тиристор 37. В результате конденсатор 36 через тиристор 37 перезэряжается черезобмотку 8 коммутирующего трансформаторэ,Если напряжение на конденсаторе 17по окончании процесса коммутации (ввидумалого тока нагрузки) ниже, чем Озб Ка,7,где Озб - напряжение на конденсаторе 36, 20то конденсатор 17 заряжается по цепи; 7 -10-17-10 - 7,Параметры обмотки 8 выбираются так,что конденсатор 36 перезаряжается в колебательном режиме на противоположную полярность, вследствие чего тиристор 37выключается, и затем через обмотку 8 и диод 38 конденсатор 36 перезаряжается доисходной полярности напряжения, Внутреннее сопротивление источника питания 30конденсатора 36 выбирается таким, чтобыпроцесс переэаряда конденсатора носилколебательный характер. Коэффициенттрансформации между зарядной обмоткой8 и возвратными обмотками 4 и 7 выбирается из условия обеспечения начальногонапряжения на конденсаторах (Осо), обеспечивающего выключение тиристоров смаксимальным током нагрузки, Длительность импульсов управления. возвратными 40тиристорами выбирается больше, чем х(т- полупериод перезаряда колебательногоконтура), вследствие чего обеспечиваетсяпри включении тиристора 37 цепь для поочередного дозаряда коммутирующих конденсаторов,На интервале времени тз - т 4 включаетсятиристор 30, для чего включают перезарядный тиристор 20, а затем с выдержкой вре мени т - коммутирующий тиристор 14, При этом коммутирующий конденсатор 17 пере- заряжается по контуру: 17 - 12 - 5 - 14 - 18 - 17, вследствие чего к выключаемому тиристору 30 прикладывается напряжение 55 первичной обмотки 5 коммутирующего .трансформатора 3. Одновременно с коммутирующим тиристором включается возвратный тиристор 9, вследствие чего вторичная обмотка коммутирующего трансформатора 4 подключается к источнику постоянного напряжения, в качестве которого используется конденсатор 15,Затем на интервале тл - т 5 (согласно диаграмме на фиг. 2) включается зарядный тири- стор 37 и по цепи; 4 - 9 - 15 - 4 осуществляется дозаряд конденсатора 15.При пуске автономного инвертора тока подается запрет по цепи питания на формирователи импульсое управления главными тиристорами 27 - 32, при этом тиристоры узла принудительной коммутации переключаются в соответствии с диаграммой, представленной на фиг, 2, вследствие чего конденсаторы 15 и 17 дозаряжаются до напряжения, равного Озб К 4,8 и Озб К 7,б.1, К 4,8 и К 7,б - коэффициент трансформации между обмотками трансформатора),Блок управления автономным инвертором тока работает следующим образом. На вход устройства подается сигнал задания выходной частоты преобразователя О, в зависимости от которого на входы распределителя 40, 41 импульсов управления подается последовательность сдвинутых во времени импульсов управления. С выхода распределителя логические сигналы управления поступают на входы усилителей-формирователей и согласно диаграмме на фиг.2 на управляющие входы тиристоров 27, 29, 31, 28, 30, 32. В моменты времени т 4 тз, т 5, т 7, т 9 распределитель 40, 41 формирует импульсы управления, поступающие на управляющие входы одновибраторов 46, 52, формирующих задержку, равную т. С выходов одновибраторов 46 и 52 импульсы управления через усилительно-развязывающие элементы 54 и 55 поступают на управляющие входы коммутирующих тиристоров 13 и 14 и через усилительно-развязывающие элементы 47, 53 - на управляющие входы возвратных тиристоров 8 и 9, С выходов усилителей-формирователей 47 и 53 импульсы управления поступают на входы деухеходового логического элемента ИЛИ 56. С выхода элемента 56 сигнал управления поступает на вход одновибратора 57, формирующего задержку более чем 4/3 т, и затем через усилительно-развязывающий элемент 58 - на управляющий вход зарядного тиристора 37. Импульсы управления с выходов усилителей-формирователей 47 и 53 формируются по длительности равными 5/3 т, вследствие чего.при включении тиристора 37 осуществляется дозаряд коммутирующих конденсаторов 15 и 17.Формула изобретения Автономный инвертор тока по авт. св. М 1612363, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности в пусковом режиме за счет повышения коммутирующей способности блока принудительной коммутации, коммутирующий трансформатор снабжен зарядной обмоткой, подключенной через введенные зарядный тиристор и встречно-параллельно соединенный с ним зарядный диод к выводам для подключения источника зарядного напряжения зашунтированным введенным конденсаторам, а блок управления снабжен дополнительными одновибратором усилительноразвязывающим элементом и двухвходовым логическим элементом совпадения, подсоединенным входами к выходам первых 5 одновибраторов, формирующих импульсы управления на возвратные тиристоры, и выходом через дополнительный одновибратор, выполненный формирующим задержку 3/4 г, где т - длительность 10 полупериода перезаряда колебательногоконтура, образованного коммутирующей С-цепью, и дополнительный усилительно-развязывающий элемент - к управляющему входу зарядного тиристора, 151697233 аз 4314 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина Реда кт3 Составитель И,ЖеребинаТ.Зубкова Техред М.Моргентал, Корректор Н.Корол