Способ управления автономным инвертором

СОЮЗ СОжтСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХРЕСПУБЛИК 19) (11)Н 02 М 7/48 НЦй НОМИТЕТИЯМ И ОТНРЫТИСР ГОСУДАРСТВПО ИЗОБРЕТЕПРИ 01 НТ ЕНИЯ ниЯ еР ПИСАНИЕ ИЗОБР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Кулик В.д, и ВеселовскийАнализ работы тиристорного инвтора с удвоением частоты при шротном регулировании напряжениТруды УАИ, вып. 91, сб.5, 1976Авторское свидетельство СССЮ 765974, кл, Н 02 М 7/48, 197 Изобретение относится к электротехнике и может бьть использовано для повышения надежности работь устройств на базе автономных тиристорных инверторов при изменении сопротивления нагрузки в широких пределах.Известен способ управления автономным инвертором, основанный на изменении угла включения прямых венти" лей анодной группы по отношению к моменту включения прямых вентилей катодной группы моста.Недостатком этого способа управления является то, что при введении угла между моментами вклюцения прямых вентилей анодной и катодной группы "отстающий" вентиль включается в тот момент, когда в коммутирующем конден(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АВТОНОМНЫМИНВЕРТОРОМ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано вустройствах преобразования энергиипостоянного тока в энергию переменного тока, Цель изобретения - повышение надежности инвертора при работе на резкопеременную нагрузку.Способ заключается в том, что импульсы управления противотактных диагоналей на управляющие переходы тиристоров поступают только тогда, когдаинтервал времени, в течение которого к проработавшему вентилю прикладывается обратное напряжение, будетне меньше заданного. 3 ил,саторе уже имеется ток, поэтому скорость нарастания анодного тока в "отстающем" вентиле в момент включения резко увеличивается и, чем больше угол, тем вьше скорость нарастания анодного тока, Это приводит к существенному возрастанию тепловых потерь и коммутационных перенапряжений.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ управления автономным инвертором, в котором для повышения надежности работы инвертора последовательность имгульсов управления встречными вентилями Формируют относительно момента выключения прямых либо снимают совсем, в зависимостиот величины эквивалентного сопротив"- ления нагрузки.Этот способ позволяет сохранять время, предоставляемое для выключения прямых вентилеи й, не меньшеы5 допустимого в небольших пределахизменения (увеличения) сопротивления нагрузки. Причем запас определяется двумя паузами, первая " интервал времени между моментами выключения прямого и включения своего встречного вентиля, вторая - между моментами выключения этого встречного вентиля и включения прямого противотактного.При увеличении эквивалентного сопро" тивления нагрузки до значений, когда ток прямых вентилей затягивается настолько, что с момента спада тока прямых вентилей одного такта до ноля, до щ момента включения прямых противотактных вентилей, остается время, мень" щее, чем несбхсдимо для восстановления управляющих свойств вентилей. Ни Формирование дополнительной последо" 25 вательности импульсов; сдвинутыхотносельно момента выключения прямых, ни снятие этих импульсов с 1 встречных вентилей не защитит инвертор от срыва инвертирования. Режимы иэ" менения эквивалентного сопротивления нагрузки возможны при работе инвертора на практически все типы технологических нагрузок. Одним из основных недостатков способа является невозмож-. ность его применения в инверторах, З где в качестве встречных вентилей используются диоды, а также в схемах с отсекающими диодами.Цель изобретения - повышение надежности работы инвертора на резко" переменную нагрузку.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления автономным инвертором, выполненном на двух. встречно включенных вентильных фф мостах с коммутирующими элементами в диагонали заключающемуся в том, что формйруют последовательность импульсов для управления прямым мостом или полумостом путем изменения интервала времени,.предоставляемого для восстановления управляемости отработавших прямых, вентилей, сравнивает его с необходимым (заданным), импульсы управления напоследующую пару венти- Ы лей моста (вентиль полумоста) подают, через тот же интервал времени, если время предоставляемое для восстанов" ления управляемости отработавших вентилей, больше необходимого задан" ного).На фиг. 1 представлена схема устрЫ- ства реализующего способ, на фиг,2 и 3 - диаграммы работы устройства.Устройство содержит плумостовой тиристорный инвертор с входными фильтровыми дросселями 1, связанными с вентилями 2 и 3 прямого полумоста, общая точка которых через ЬС-контур 4 смещения связана с обвей точкой обратных вентилей 5 и 6, подключенных к трансФорматору 7, конденсатор с,коммутирующие. ЬС-контуры 9 и 10, которые в свою очередь эашунтированы фильт" ровым конденсатором 8 ичерез соответствующие отпайки первичных обмоток выходного трансформатора 7 связаны с разноименными выводами пары встречных вентилей и входными дросселями 1, вто" ричная обмотка выходного трансформатора .подключена к нагрузке 11. Параллельно каждому прямому вентилю подключен датчик 12 обратного напряжения, выход которого связан с входом преобразователя 13, второй вход которого связан с генератором 1 ч непрерывной последовательности импульсов, а выход преобразователя 13 соединен со счетным входом ш-разрядного счетчика 15, выход задающего генератора 1 б соединен с входами пересчетного блока 17 и двунаправленного ключа 18, выход которого соединен с входом эле.- мента И 19, второй вход которого соединен с выходом блока 17, выход эле- мента 19 соединен с входом распредели" тельного блока 20 и входом предустановки блока 17, выходы распределитель" ного блока 20 связаны с управляющими входами соответствующих прямых вентилей инвертора и предустановочными входами счетчиов 15 противо 1 актных каналов определения времени, предоставляемого для выключения прямых вентилей, выходы счетчиков 15 соединены через элемент ИЛИ 21 с ключом18.На Фиг. 2 и 3 представлены диаграм" мы, поясняющие работу устройства в режимах: номинальном,(фиг,2), когДа значение эквивалентного сопротивления нагрузки не превышает значения харак" теристического сопротивления последовательного коммутирующего ЬС-.контура, и резкого возрастания длитель-ности протекания тока прямых вентилей (фиг,3), на которых изображены сверФормирование импульсов управле" 55 ния для тиристора 3 происходит следующим образом, Сигнал разрешения для Формирования управляющего импульса вентиля 3 поступает со счет 513ху вниз последовательность импульсов,сформирова нных задающим генератором 16,импульсы, сформированные блоком 17,определяющие частоту работы вентилейинвертора импульсы, сформированныена выходе двунаправленного ключа 18,импульсы, поступающие с выхода блока20 на вентиль 2 и на сброс счетчика15 противотактного канала определениявремени, предоставляемого для выключения вентиля 3 импульсы, поступающие с выхода распределительного устройства на противотактный вентиль 3и соответственно сброс противотактного счетчика 15; диаграмма, поясняющая характер изменения напряжения навентиле 2, диаграмма, поясняющая характер изменения напряжения на вентиле 3; последовательность импульсов,сформированных генератором 14, сиг, налы на выходе датчика 12, длитель ность которых определяется длительностью отрицательного (встречного)напряжения, приложенного к вентилям2 и 3, пачки импульсов, сформированные генератором 14 и вырезанные изпоследовательности импульсов с помощью преобразователя 13, равные подлительности времени, в течение которого к вентилям 2 и 3 приложеноотрицательное (обратное) восстанавливающее напряжение, импульсы, сформированные при сравнении (прегышении)реального времени, предоста вляемогодля восс та новлен ия упра вляемостивентилей 2 и 3 с заданным (в импульсов) на выходе счетчика 15.В номинальном режиме работы инвертора эквивалентное сопротивлениенагрузки, приведенное к его диагонали, не превышает значения характеристического сопротивления коммутирующего контура, определяемого соотношением параметров (1,С) контуров 9и 10. Длительности тока как прямых,так и встречных вентилей примерноравны половине периода собственнойчастоты коммутирующего контура и приизменении сопротивления нагрузки отноминального в небольших пределахизменяются незначительно. При этом втечение времени протекания тока черезвстречный вентиль к прямому прикладывается обратное (встречное) напряжение за счет конденсатора 4 (Фиг2,с, - с),На выходе датчика 12 в .течениеэтого времени присутствует потенциал логическойи потенциал логического "0", когда на тиристоре отсутствует обратное напряжение, Сигнал "1"с выхода датчика 12 поступает на входпреобразователя 13, который представляет собой двунаправленный ключ, навторой вход которого подается непрерывная последовательность импульсов сгенератора 14. На выходе преобразователя 13 формируется пачка импульсов,количество которых пропорциональновремени, в течение которого к прямомутиристору прикладывается встречноенапряжение, а начало и конец этойпачки совпадают с моментами появления и исчезновения встречного запирающего напряжения, Пачка импульсовс преобразователя 13 поступает навход счетчика 15, на выходе которого появляется потенциал логической"1" с приходом в-го импульса на счетный вход, Частота генератора 14 задается такой, что длительность последовательности в импульсов соответствует временитребуемому для восстановления управляемости использованного тиристора. В номинальном режиме, когда схемное время, предоставляемое для выключения тиристоров,З 0 всегда больше паспортного на используемый тип тиристора, с помощью датчика 12 и преобразователя 13 из непрерывной последовательности импульсов, сформированной генератором 14,З 5 вырезается пачка импульсов, соответствующая интервалу восстановленияуправляемости тиристора, например, 2,После того как на вход счетчика 15придет в-й импульс, на его выходе40 формируется потенциал , разрешающий формирование очередного управляющего импульса для тиристора 3. Таким,образом, реализуется измерение времени, предоставляемого для выключе 45 ния тиристора 2, и сравнение этоговремени с заданным, т.е. с интервалом времени, равным длительностипачки в импульсов, после чего идетразрешение на Формирование управляю"50 щего импульса для тиристора 3, поскольку время, представляемое длявосстановления управляемости тиристора 2 больше заданного, 7 173цика 15 через элемент 21 на разрешающий вход двунаправленного ключа18. С этого момента импульсы сзадающего генератора 16 поступаютна один из двух входов элемента 19,но управляющий импульс для вентиля3 не будет сформирован до тех пор,пока на втором входе элемента 19не появится сигнал логической "1",сформированный блоком 17. На выходеблока 17 формируются импульсы с частотой, в и раз меньшей частоты задающего генератора 16, но равнойчастоте управления вентилями инвертора, Итак, при появпении потенциала логической "1" на втором входеэлемента 19, на его выходе Формируется сигнал, который через блок 20поступает на управляющий переходвентиля 3, на предустановку счетчика15 канала измерения времени вентиля 2.и на сброс блока 17.Рналогичные процессы происходятпри формировании управляющего импульса для вентиля 2.При значительном возрастании эквивалентного сопротивления нагрузки,что соответствует резкому изменениюхарактера сопротивления нагрузки,значительно возрастает длительностьтока прямых тиристоров (в 2 и болеераз), поэтому импульс управления,пришедший на противотактный тиристорв момент, соответствующий установленной частоте управления тиристороминвертора в номинальном режиме,приведет к срыву инвертирования, т,е,предыдущий тиристор еще будет находиться в проводящем состоянии илине восстановит еще своих управляющихсвойств, а на последующий тиристоруже придет отпирающий импульс, т.е,оба тиристора окажутся в проводящемсостоянии, что может привести к вы"ходу их из строя,. Поэтому с момента появления обратного запирающего напряжения на тиристоре 2 (фиг.3) и до тех пор, покачисло импульсов в пачке, сформированной на выходе двунаправленного ключа13., не станет равным ш, что соответствует заданному времени для выключения тиристора, разрешения наФормирование последующего управляющего импульса для тиристора 3 не будет,т.е, задающий генератор 16 будет формировать непрерывную последовательность импульсов. Блок 17 Формирует598 г 8 Способ управления автономным. инвертором, состоящим из управляемогопрямого и неуправляемого обратногомостов или полумостов с коммутирующими элементами в. общей диагонали,заключающийся в том, что формируютпоследовательность импульсов управления тиристорами прямого мостаили полумоста с заданной частотой,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения надежности работыинвертора на резкопеременную на 5 О 15 О 25 ЗО 35 40 45 единицу на выходе в момент, соответствующий моменту очередного управляю-, щего импульса, т.е, моменту Формирования импульса управления последующего тиристора в номинальном режиме, но двунаправленный ключ 18 не разрешит прохождение импульса с генератора 16 на соответствующий вход элемента 19, пока не придет разрешающий сигнал с выхода счетчика 15, т.е. импульс управления на последующий тиристор 3 пройдет после того, как время, предоставленное для выключения предыдущего тиристора 2 будет не менъше заданного, Диаграммы поясняющие работу способа при высоких значениях эквивалентного сопротивления нагрузки, представлены на Фиг,3, где в момент 11 прекращается ток прямого вентиля и начинается интервал восстановления его управляемости,т,е, к нему прикладывается встречное напряжение. С этого же момента поступает разрещение на прохождение импульсов с генератора 14 на счетный вход счетчика 15, т.е, начинается отсчет времени, предоставляемого для восстановления вентиля. В момент й на выходе блока 17 формируется потенциал логической "1", но сигнал с генератора 16 через ключ 18 на второй вход элемента 19 пройдет только тогда, когда счетчик 15 насчитает ш импульсов, что соответствует паспортному времени, необходимому для выключения вентиля 2, после чего сигнал Формируется на выходе элемента 19, на выходе блока 20 для управления вентилем 3 и предустановки счетчика 15, происходит прелустановка блока 17Для Формирования управляющего сигнала для вентиля 2 происходят аналогичные процессы.Формула изобретениячьи иоР Ву Рад йюу 9 1 грузку, задают минимальный интервал времени, достаточный для восстанов" ления управляющих свойств используемых тиристоров, Фиксируют момент приложения обратного напряжения к выключаемому тиристору и начинают отсчет времени заданного минимального интервала и измеряют время, в течение которого к указанному тири" 735985 30стору приложено обратное на пряжение, разрешают включение последующего тиристора при формированииочередного импульса управления с за",данной частотой, если измеренноевремя больше заданного интервала, впротивном случае следующий тиристорвключают в момент окончания задан 1 О ного интервала,в