Многофазный мостовой инвертор

(54)(57) МНТОР, содержстоек, каждв себя целоненных перви второго отиристора,вторым обра.ка которых ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТ(71) Горьковский политехнический институт им. А.А. Жданова(56) 1. Бедфорд Б., ХосЬт Р. Теория автономных инверторов. М., Энергия 1969, с. 197-203.2. Тиристорные преобразователи в .электроприводе, Под ред. Р.С.Сарбатова, М., "Энергия", 1980, с,87-92,3. Белов М,М., Блинов И.В., Гущин А,В., Ссорин Н.А. Преобразователи частоты со ступенчатой волной выходного напряжения. - Сб, "Элементы и системы электрооборудования", Горький, ГПИ нм. А.А. Жданова, с. 138-143. ОГОФАЭНЬП 1 МОСТОВОРащий девять тиристорая из которых включаетчку последовательно соедиого тиристора, первоготсекающих диодов, второгошунтированную первым итными диодами, общая точсоединена с общей точкой отсекающих диодов и подключена ксоответствующему входу блока суммирующих трансформаторов, коммутирующиеС-цепи, включенные между катодамипервых тиристоров, а также между анодами вторых тиристоров всех стоек,и блок управления, имеющий 18выходных каналов с напряжениями в виде периодических последовательностейимпульсов длительностью 160 эл.град.одинаковой частоты, со сдвигом пофазе последовательностей импульсоз каждого последующего канала в20 эл. град., соединенных с управляющими электродами первых и вторыхтиристоров, обеспечивающий алгоритм Еработы инвертора, при котором первыетиристоры включаются с взаимным сдвигом по фазе в 40 эл.град. в порядке возрастания номеров стоек 1-9,вторые тиристоры относительно первых Яв каждой стойке включаются со сдвигом 180 эл.град., о т л и ч а ю . -щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения путемувеличения допустимого диапазонаизменения характера нагрузки, соеди.нение тиристоров коммутирующимиС-цепями выполнено в следующей последовательности порядковых номеровтиристорных стоек: 1-5-9-4-8-3-7-2-6-1.1 1136281 3Изобретение относится к устройст эл.град., что нвам преобразования энергии постоян- испольэонать его прного тока на входе в энергию перемен" ку с сощс 0,56 беэного тока на выходе с использованиемвыходного напряжени,полупроводниковых приборов и можеттельно сужает обласбыть использовано для частотного Ре инвертора.гулирования высокоскоростных асин- Кроме того, прихронных и синхронных электродвигя- инвертора его выходтелей, а также в качестве источникаимеет прямоугольнуювторичного питания радиоэлектронной 1 ф держит гармоники вцаппаратуры. Наиболее близкимИзвестен тиристориый инвертор, по технической сущисодержащий четыре инвертирующих мос му результату являета с индивидуальной коммутацией. Каж мостовой инвертор,дый инвертирующий мост выполнен из 1 вять тиристорных сттрех тиристорнцх стоек. Стойка сос- которых включает втоит иэ последовательно соединенных ледовательно соединпервого и второго тиристоров, шун . Ристора, первого итированных первым и вторым обрат- щих диодов,-второгоными диодами. Выходное напряжение О тированную первым иимеет Форму. кривой, близкую к сину- ми диодами, общая тсоидальной, и угол проводимости соединена с общей ткаждого тиристора равен 180 эл.град е диодов и подключеначто позволяет использовать инвертор щему входу блока сдля работы на нагрузку с 0 соЩ 1 2 к форматоров. Между кбеэ искажения Формы выходного напря- тиристоров, а такжежения Я .вторых тиристорон вОднако в этом инверторе для пере- ны коммутирующие ьСключения рабочего тиристора требует- , содержит также блокся по крайней мере один коммутирую- ды которого соединещий тиристор, что значительно ус- нрпо входами всех тложняет устройство и повышает его торные стойки образстоимость. нык инвертирующих м Такое выполнение инвертора обеспечивает суммирование прямоугольных напряжений трехфазных инвертирующих мостов, что позволяет получить форму кривой выходного напряжения, близкую к синусоидальной, и исключить гармонические составляющиениже 17-го порядка Я . Однако в указанном ииверторе угол проводимости какдого тиристора равен 120 эл.град., что также не позволяет использовать его при работе на нагрузки с соус) 0,56,беэ искажения формы вьпсодного напряжения и,сужает стоимость область применения инвертора.Однако в данном инверторе угол Цель изобретения - расширение области применения инвертора путем Известен такксе трехфазный инвертирующий мост смеждубаэовой коммута- Зэ цией, содержащий три тиристорные стойки. Каждая стойка состоит из цепочки последовательно соединенных первого тиристора, первого и второго отсекающих диодов и второго тиристора, которая шунтирована первым и вторым обратным диодами. Общая точка обратных диодов соединена с общей точкой отсекаощих диодов и образует выходной вывод инвертора. Ка- ф 5 тоды первых тиристоров всех трех стоек соединены .коммутирующими 14 С-цепями в следующей последовательности 1-2-3-1. Аноды вторых тиристоров всех стоек соединены коммутирующи О ми цепями аналогично. Такое выполнение инвертора позволяет совместить в одном тиристоре функции рабочего и коммутирующего тиристора, что упрощает инвертор и снижает его 55 проводимости тиристоров не превышает е позволяети работе на нагруз.искажения формыя, а это значить применениятаком выполненииное напряжениеформу, т.е. сосшего порядка.к изобретениюости и достигаемотся многофазныйсодержащий деоек, каждая из.себя цепочку пос-,енных первого ти-второго отсекаютиристора, шунвторым обратнцочка которыхочкой отсекаощихк соответствую"уммирующих трансатодами первыхмежду анодамисех стоек включе-цепи. Инверторуправления, вцхоны с управляюиристоров, Тирис"уют три трехфазоста с междуфазовой коммутацией. Катоды первых тиристоров, а также аноды вторых тиристоров трех стоек каждого моста соединены коммутирующими 4 С-цепями в следующих последовательностях порядковых номеров тиристорных стоек: 1-2-3-1; 4-5-6-4; 7-8-9-7.1281 4 образуя выходной вывод стойки, который подключен к соответствующемувходу блока 18 суммирующих трансформаторов. Между катодами тиристоров12 всех стоек включены коммутирующие1.С-цепи 19-27 в следующей последовательности порядковых номеров тиристорных стоек: между первой и пятой, пятой и15 девятой, девятой и четвертой, четвертой и восьмой, восьмой и третьей,третьей и седьмой, седьмой и второй,второй и шестой, шестой и первой или1-5-9-4-8-3-7-2-6-1.В аналогичной последовательностимежду анодами тиристоров 15 всехстоек 1-9 включены коммутирующиеС-цепи 28-36,Управляющие входы тиристоров 12 и25 15 инвертора подсоединены к блоку37 управления (фиг.2), выполненномув виде соединенных последовательнозадающего генератора 38, делителя39 частоты импульсов, распределителя 40 импульсов, дешифратора 41 иоконечного усилителя-формирователя 42импульсов.Задающий генератор 38 выполнен посхеме генератора регулируемой часто 35ты на однопереходном транзисторе 43и содержит резит 6 ры 44-47 и конденсатор 48. 3 1136увеличения допустимого диапазонаизменения характера нагрузки.Поставленная цель достигаетсятем, что в многофазном мостовоминверторе, содержащем девять тиристорных стоек, каждая из которыхвключает в себя цепочку последовательно соединенных первого тиристора, первого и второго отсекающихдиодов, второго тиристора, шунтированную первым и вторым обратнымидиодами, общая точка которых соединена с общей точкой отсекающих диодови подключена к соответствующему входу блока суммирующих трансформаторов,при этом между катодами первых тиристоров, а также между анодамивторых тиристоров всех стоек вклю.чены коммутирующие -1 цепи, и блокуправления, выход которого соединенс управляющими входами тиристоров,соединение тиристоров коммутирующими1 С-цепями выполнено в следующей последовательности порядковых номеров тиристорных стоек: 1-5-9-4-8-3-7-2-6-1.Блок управления содержит соединенные последовательно задающий генератор, делитель частоты импульсов, расйределитель импульсов, дешифратор и оконечный усилитель-формирователь импульсов.Соединение тиристоров в указаннойпоследовательности порядковых номеров тиристорных стоек обеспечивает увеличение угла проводимости тиристоров до 160 эл. град., что поз. -воляет использовать его при работена нагрузки с 0. со0,86 без искажения формы кривой выходного напряжения и,тем.самым, расширить областьприменения инвертора,40На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого инверторана фиг. 2 - принципиальная схема блока управления инвертора, на Лиг. 3 -диаграммы, поясняющие принцип работы блока управления, на Лиг. 4 -диаграммы импульсов управления силовыми тиристорами инвертора и выходного напряжения инвертора. 1 50Инвертор содержит тиристорные стойки 1-9, включенные между плюсовой 10 и минусовой 11 щинамь источника постоянного напряжения. Каждая тиристорная стойка 1-9 состоит 55 из цепочки последовательно соединенных анодного тиристора 12, отсекающих диодов 13 и 14 и катодного тиристора 15, шунтированйой обратными диодами 16 и 17. Тиристоры 12 и .15 являются одновременно рабочими и коммутирующими. Общая точка отсекающих вентилей 13 и 14 соединена собщей точкой обратных диодов 16 и 17,Распределитель 40 импульсов содержит кольцевой счетчик, выполненный на триггерах 49, логические элементы 2 И-НР) 50, интегрирующие цепочки 51 и 52 и подсоединенные к выходам триггеров 49 триггеры 53, счетные входы которых соединены через инвертор 54 с выходом генератора 38, Выходы распределителя 40 импульсов соединены с входом дешифратора 41.Дешифратор 41 выполнен на восемнадцати элементах 2 И-НЕ 55 выхоУ ды которых соединены с входными зажимами оконечного усилителя-формиро вателя 42 импульсов.Оконечный усилитель-дюрмирователь 42 импульсов выполнен по схеме одно- каскадного усилителя.и состоит из транзистора 56, импульсного трансформатора 57, диода 58 -и резистора10 Управляющие импульсы с четными номерами из последовательности импульсов 80-97 поступают в порядке возрастания номеров на тиристоры 120 анодной группы вентильных стоек 1-9 соответственно, Четные управляющие импульсц имеют сдвигпо фазе 40 эл. град.( в " ).9Управляющие импульсы с нечетными номерами иэ последовательности им пульсов 80-97 поступают на тиристо 59. Выходы формирователя импульсов соединены с цепями управления силовых тиристоров 12 и 15 многоФазного инвертора (фиг. 1).Инвертор работает следующим обра зом.Задающий генератор 38 вырабатывает импульсы 60 частотой 18(фиг. 3). Частота импульсов задающего генератора 38 плавно регулируется резистором 44. Импульсй 60 поступают на делитель 39 частоты импульсов и инвертор 54. Делитель 39 частоты импульсов делит частоту импульсов на три, после чего импульсы 61 поступают на триггеры 49. С выхода инвертора 54 импульсы поступают на счетные входы триггеров 53, На прямых и инверсных выходах триггеров 49 и 53 вырабатывается 20 последовательность импульсов 62-79 длительностью 7, Для управления тиристорами 12 и 15 многофазного инвертора необходимо восемьнадцать импульсов длительностью 160 эл. град. 5 Д( в " ), сдвинутых один относительно с Улдругого на 20 эл. град. ( - ) .Формирование указанных импульсоа осуществляется в дешиФраторе 41, выполненном на основе логических ЗО элементов 2 И-НЕ 55, и оконечном усилителе-Формирователе 42. Так, для формированияпервого управляющего импульса 80 (Фиг. 4) сигналы 62 и 79 подаются .на входы соответст" З 5 вующего элемента 2 И-НЕ 55, а с выхода элемента 2 И-НЕ сигнал поступает на вход оконечного усилителя-формирователя 42, С выхода последнего импульс 80 поступает на управляю О щий вход тиристора 12 стойки 1. Таким образом, сочетанием сигналов .62-79 образуется последовательность из восемнадцати управляющих импульсов 80-97, поступающая на управ ляющие входы тиристоров 12 и 15. ры 15 катодной группы стоек 1-,9 и также имеют сдвиг по фазе 40 эл.градЧетные управляющие импульсы, поступающие на тиристоры 12, и нечетные управляющие импульсы, поступающие на тиристоры 1.5 одной и той же стойки, имеют сдвиг по Фазе 180 эл.град.В момент поступления импульса на управляющий вход тиристора 12 стойки 1 в проводящем состоянии находятся тиристоры 12 стоек 7 - 9, а тиристор 12 стойки 1 открывается и переводится в проводящее состояние. Через 160 эл. град. после поступления управляющего импульса 80 на тиристор 12 стойки 5 поступает управляющий импульс 88, поскольку сдвиг по Фазе четных управляющих импульсов тиристоров 12 каждой стойки 1-2 равен 40 эл.град а стойка 5 является четвертой по счету от стойки 1.Тиристор 12 стойки 5 открывается и конденсатор коммутирующей И -цепи 19 разряжается по контуру реактор С -цепи 19 - тиристор 12 стойки 1 - тиристор 12 стойки 5. Начальный ток разряда конденсатора С-цепи 19 запирает тиристор 12 стойки 1 и открывает обратный диод 17стойки 1. Затем по контуру реактор С-цепи 19. - отсекающий диод 13 стойки 1 - обратный диод 17 стойки 1 тиристор 12 стойки 5 конденсатор И-цепи 19 полностью разряжается. Процесс коммутации тиристора 12 стойки 1 заверп 1 ается. Тиристор 12 стойки 1 закрыт.Таким образом, угол проводимости тиристора 12 стойки 1 равен 160 зл.град,Аналогичным образом происходит коммутация тиристора 12 стойки 5 с поступлением управляющего импульса 96 на вход тиристора 12 стойки 9. Угол проводимости тиристора 12 стойки 5 также составляет 160 эл.град. Таким образом, процесс происходит в последовательности порядковых номеров тиристорных стоек 1-5-9-4-8-3-7- -2-6-1, Угол проводимости каждого тиристора 12 всех стоек составляет 160 эл. град.Моменты коммутации тиристоров 15 в каждой стойке 1-9 отстают по фазе на 180 эл,град. от моментов коммутации тиристоров 12, и процесс коммутации происходит в той же последовательности: 1-5-9-4-8-3-7-2-6-1, Напряжения на выходах стоек 1 4 и 717 1136281 8имеют относительный сдвиг по фазе,ступенчатую форму и не содержит гарравный 120 эл.град и образуют пер- ионических составляющих ниже 17-го вую трехфазную систему напряжения, порядка при угле проводимости кажВторуя трехфазную систему напряжения дого тиристора, равном 160 эл.град, образуют выходные напряжения стоекРасширение угла проводимости инвер,5 и 8, третью - выходные напряже- фтора до 160 эл.град позволяет,исйольния стоек 3, 6 и 9. Три трехфаз- зовать его для работы с нагрузкой, ные системы напряжений суммируются коэффициент мощности которойв выходных обмотках блока .18 сумми- О с соу б ",86 без искажения формы рующих трансформаторов. Выходное 10 выходного напряжения и тем самым напряжение инвертора 98 (Фиг.4) расширить область применения инверимеет близкую к синусоидальной пяти- тора.)13628 б 7 И гЗ 83 В 85 Ж 7 й ВНИИПИ Заказ 10299/43 Тираи 646 Поддисное фО филиал ППП "Патентф, ф . Уийород, ул. Проектная