Тиристорный инвертор

(22)Заявлено 18.03.80 (21) 2895710/2 Й51)М. Кл,/515 иМ присоединением з23)Приоритет вударванвН квинтет СССР о двлам нзабретеннй и етнрытнФ12.81. Бвллетень Мия описания 25 12 бликован 3) УДК 621., .31 М 572 (088.8) опублик 2) Авторы изобретен и И.И. Кантер и И.И. Артю атовский политехнический институт(71) Заявитель Й) ТИРИСТОРНЫЙ ИНВЕРТО ость нагрузки, но обратного выпряф т к увеличению ус и элементов преэтих иосновнь относится к силовой ной технике и предлектроснабжения позко изменя ейся на Изобретениепреобразовательназначено для этребителей с ре ющегрузкой.Известйы инверторы, в которыхдля стабилизации выходного напряжения применен короткозамкнутый выпрямитель, подключенный к выходнымзажимам через регулирующие дроссели Г 11,К недостаткам этих устройств относятся значительные масса и габариты регулирующих дросселей,Известны также преобразователичастоты, в которых устройство компенсации реактивной мощности выполнено в виде обратного выпрямителя, выводы постоянного тока которого черезсглаживающие дроссели подключены квходным зажимам преобразователя 1,23и 3)Однако в реобразователяхчерез мост х тиристоров проходит активная мощни активная мощностьмителя, что приводитановленной мощностобразователя.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь частоты, содержащий мост основных тиристоров, связанный с входными зажимами через сглаживающий дроссель, коммутирующие конденсаторы, на выходе мост компенсирующих тиристоров, выводами постоянного тока замкнутый на регулирующий дроссель, а выводами переменного тока подклю- ченный к выводам переменного тока моста основных тиристоров, а также задающий генератор, блок управления мостом основных тиристоров, блок управления мостом компенсирующих тиристоров, фазосдвигающий узел, схему срав. нения иблок обратной связи Щ.Недостатками известного устройства являются низкое быстродействие и боль 3 8926шая вероятность самовозбуждения приработе на двигательную нагрузку.Улучшение динамических характеристикможет быть достигнуто путем уменьшения величины дросселя, подключенногок выводам постоянного тока компенсирующего моста, однако это сопровождается возрастанием амплитудных значений токов тиристоров и дополнительными искажениями Формы кривой вы Оходного напряжения преобразователя,что, в частности, снижает надежностьустройства.Цель изобретения - повышение функциональной надежности преобразователя 1 зпутем улучшения его динамических характеристик,Поставленная цель достигается тем,что преобразователь частоты, содержащий мост основных тиристоров, связанный с входными выводами со сглаживающим дросселем в цепи питания, коммутирующие конденсаторы на его выходе.,мост компенсирующих .тиристоров, выводами постоянного тока замкнутыи на 25регулирующий дроссель, а выводами переменного тока подключенный к выводампеременного тока моста основных тиристоров, а также задающий генератор,блок управления мостом основных тиристоров, блок управления мостом компенсирующих тиристоров, Фаэосдвигающий узел, схему сравнения и блок обратной связи, снабжен дополнительнымтиристором, катод которого соединенс анодной группой моста компенсирующих тиристоров, а анод через дополнительно введенный индуктивный элементподключен к катодной группе мостакомпенсирующих тиристоров, а такжеФормирователем импульсов включенныммежду выходом задающего генератора ичправляющим переходом дополнительного тиристора, причем указанный индуктивный элемент выполнен в виде дополнительной обмотки регулирующего дросселя, причем блок обратной связи выполнен в виде схемы измерения длительности импульсов, вход которогоподключен к выводам постоянного токанизковольтного диодного моста, трех воднофазных трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены в треугольник и подключены к выводам переменного тока низковольтного моста,а также высоковольтного диодного моста выводы постоянного тока которогочерез резисторы в обратной полярности подключены к выводам постоянного 23 4тока моста основных тиристоров, а выводы переменного тока через первичныеобмотки однофаэных трансформаторовсоединены с выходными выводами преобразователя, причем выход схемы измерения длительности импульсов образует выход блока обратной связи,На фиг, 1 представлена схема преобразователя частоты; на фиг. 2 -графики токов и напряжений, поясняющие его работу,Преобразователь частоты содержитмост основных тиристоров 1-6, связанный с входными выводами через сглаживающий дроссель 7, коммутирующие конденсаторы 8-10, мост компенсирующихтиристоров 11-16, выводами постоянного тока замкнутый на регулирующийдроссель 17, а выводами переменноготока подклюценный к выводам перемен-ного тока моста основных тиристоров1-6, а также задающий генератор 18,блок 19 управления мостом основныхтиристоров, блок 20 управления мостомкомпенсирующих тиристоров, фазосдвигающий узел 21, схему 22 сравненияи блок 23 обратной связи. Преобразоваель снабжен дополнительным тиристом. 24, катод которого соединен санодами тиристоров 11, 13 и 15, аанод через дополнительно введенныйиндуктивный элемент 25, выполненныйв виде дросселя 17, подключен к катодам тиристоров 12, 14, 16. Формирователь 26 импульсов включен между вы".ходом задающего генератора 18 и управляющим переходом дополнительноготиристора 24.Блок 23 обратной связи содержит схему 27 измерения длительности импульсов, вход которой подключен к выводам постоянного тока низковольтного диодного моста 28-33, однофазные трансформаторы 34-36, вторичные обмотки которых соединены в треугольник и подключены к выводам переменного тока моста 28-33, а также высоковольтный мост на диодах 37-42, выводы постоянного тока которого через резисторы 43 и 44,а обратной полярности подключены к выводам постоянного тока моста основных тиристоров 1-6, а выводы переменного тока через первичные обмотки трансформаторов 34 и 36 соединены с выходными выводами преобразователя. Выход схемы 27 измерения длительности импульсов образует выход блока 23 обратной связи.8926Преобразователь частоты работает следующим образом.Импульсы управления на тиристоры компенсирующего моста 11-16 подают со сдвигом Е относительно управляю щих импульсов моста 1-6, причем: к(ю,- ),где К - коэффициент передачи фазосдвигающего узла 12;9 - текущее знацение угла эапирания, измеренное блокомсвязи;ф 0 - некоторое наперед заданноезначение угла 5 .При таком способе синхронизации ф управляющих импульсов между углом запирания Ь основного моста 1-6 и углом управления компенсирующего моста11-16 существует связь, определяемая зависимостью: Ю+ Р:60 о +Величина 0 выбирается таким образом,цтобы угол управлениябыл раовен 90 при угле запирания В- В, вследствие чего зависимость между уг- фэ лами д.и 9 приобретает вид:= 900 + (К+1)(Р"-)Отсюда следует, цто компенсирующее устройство (11, 16 и 1.7) произ- зф водит отбор реактивной мощности от конденсаторов 8-10 только в разгрузоцных режимах, когда угол запирания ВЭ". Прис 5 влияние его на электромагнитные процессы в преобразова. теле при отключенном тиристоре 24 может быть сведено к минимуму соответствующим выбором параметров дросселя 17Введение цепочки тиристор 24 - индуктивный элемент 25 позволяет образовать параметрическую отрицательную обратную связь по углу запирания во всем диапазоне его изменения. Импульсы управления на тиристор 24 поступают от задающего генератора 18 через формирователь импульсов 26 с шестикратной частотой в моменты, соответствующие моментам коммутации основных тиристоров 1-6, Если к моменту подачи управляющего импульса на тиристор 24 какая"либо пара тиристоров компенсирующего моста 11-16 находится во включенном состоянии, то напряжение на его выводах постоянЯ ного тока имеет отпирающую полярность для тиристора 24. После включения тиристора 24 индуктивный элемент 25 подключается параллельно 23 бдросселю 17, в результате чего результирующая индуктивная нагрузка компенсирующего моста(11-16) резко уменьшается и происходит форсированный отбор реактивной мощности от конденсаторов 8-10.Показанные на фиг. 2 графики токов и напряжений соответствуют интервалу работы преобразователя, который начинается с подаци управляющих импульсов на тиристоры 2 и 3. На этом же интервале рассматривается и функционирование блока 23 обратной связи,В интервал, предшествующий рассматриваемому, в проводящем состоянии находились тиристоры 3 и 6. Пос- .ле подачи импульсов управления начинается коммутация тиристоров 2 и 6;.причем тиристор 2 вступает в работу, ,а тиристор 6 - выключается. Если для упрощения пренебречь падением напряжения на тиристорах в прямом направлении, то в рассматриваемый интервал времени напряжение на тиристоре 6 будет таким же, как напряжение на конденсаторе 1 О. Так как выводы постоянного тока высоковольтного диодного моста 37-42 соединены в обратной йолярности с выводами постоянного тока моста основных тиристоров 1-6, то после включения тиристора 2 напряжение на конденсаторе 1 О становится отпирающим для диода 41. После его включения образуется цепь: конденсатор 10, тиристор 2, резистордиод 41, первичная обмотка трансформатора 36, в результате чего по ф вторичной обмотке трансформатора 36 протекает импульс тока, длительность которого равна углу запирания моста 1-6. Раэнополярные импульсы, снимаемые со вторичных обмоток трансформаторов 34-36, выпрямляются и суммируются низковольтным диодным мостом 28-33, в результате чего на его выходе образуется последовательность импульсов шестикратной частоты, Длительность каждого из сформированных импульсов равна времени, предоставляемому схемой преобразователя на данном интервале его работы для восстановления запирающих свойств основных тиристоров 1-6.Устройство 27 измерения длительности импульсов преобразует полученную последовательность импульсов в сигнал, форма представления которо 892623го соответствует конкретной реализации элементов 21 и 22.Предлагаемая схема преобразователя частоты выгодно отличается от известной прежде всего наличием силовой импульсной обратной связи по углу запирания, что обуславливает высокие динамические характеристики и устойчивость при работе на двигательную нагрузку. 16Так как дроссель 17 используется для компенсации только некоторой части реактивной мощности конденсаторов 8-10, то максимальная величина тока, протекающего через дрос З сель 17, в предлагаемой схеме в 2- 3 раза меньше, чем в преобразователе по известной схеме. Вследствие этого КПД предлагаемой схемы, при одинаковых параметрах компенсирующих дросселей принципиально выше, чем у известных.Формула изобретенияТиристорный инвертор, содержащий мост основных тиристоров с коммутируоцими конденсаторами, включенными между его выходными выводами и со сглаживающим дросселем в цепи питания, мост компенсирующих тиристоров, выводами постоянного тока замкнутый на регулирующий дроссель, а выводами переменного тока подключенный к выво-.3 дам переменного тока моста основных тиристоров, а также задающий генератор, блок управления мостом основных тиристоров, блок управления мостом компенсирующих тиристоров, Фазосдвигающий узел, схему сравнения и блок обратной связи, о т л и ч а ю щ и й= я тем, что, с целью повышенияФункциональной надежности путем улучшения динамических характеристик пре 45 образователя, он снабжен дополнительным тиристором, катод которого соединен с анодной группой моста компенсирующих тиристоров, анод через дополнительно введенный индуктивный элемент подключен к катодной группе моста компенсирующих тиристоров, а также формирователем импульсов, включенным между выходом задающего генератора и управляющим переходом дополнительного тиристора, причем блок ьбратной связи выполнен в виде схемы измерения длительности импульсов, вход которой подключен к выводам постоян" ного тока низковольтного диодного моста, трех однофазных трансформаторов, вторичные обмотки которых,соединены в треугольник и подключены к выводам переменного тока низковольтного диодного моста, а также высоковольтного диодного моста, выводы постоянного тока которого через резисторы в обратной полярности подключены к выводам постоянного тока моста основных тиристоров, а выводы переменного тока через первичные обмотки однофазных трансформаторов соединены с выходными выводами преобразователя, причем выход схемы измерения длительности импульсов образует выход блока обратной связи.2, Преобразователь частоты по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что дополнительно введенный индуктивный элемент выполнен в виде дополнительной обмотки регулирующего дросселя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Преобразовательные устройствав электроэнергетике. М., "Наука",1964, с. 40, рис. 1.2. Ковалев Ф.И. и др. Судовые статические преобразователи. Л "Судостроение", 1965, с. 129 ф рис. 49.3. Патент США У 3768001,кл. Н ОЪ М 7/48, 1973.4. Патент США й 3740638,кл, Н 02 М 7/22, 1973.892623 Уул фФ, РЮ уер. Я оставитель Г. Мыцыехред А,Савка Редактор Н. Кончицка ректор Г, Назаров4 Заказ 11276 Тираж 733 Подписи ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д.