Инвертор тока с широтно-импульсной модуляцией

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 175881 9) 2 М 7/515 151) 5 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОР ЕТЕЛЬС У ты гл льных ами пе- С-цепь м соедих из соченных дных 30, 28,29 и 6, 27 тиы 20 и 21 стоянноов блок ля ющим спользу его конмута груп ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Сибирский завод комплектного электро- привода "Сибстанкоэлектропривод" (72) Г.Н.Коваливкер, Г.В,Кузина, Ю.М,Иньков, А.М.Солодунов и В.В.Литовченко (56) Авторское свидетельство СССР М. 1279035, кл. Н 02 М 7/515, 1985.Авторское свидетельство СССР М 1683157, кл, Н 02 М 7/515, 1989.(57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для питания асинхронных тяговых двигателей, Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей путем улучшения формы тока в пусковых режимах. Инвертор содержит трехфазн ые мос ных тиристоров 5-10 и распредели диодов 14-19, обьединен)1 ые вывод ременного тока. Коммутирующая 20, 21 подсоединена к общим точка нения четырех цепочек, состоящи гласно-последовательно вклю коммутирующих 24, 25, перезаря 31, дополнительных перезарядных дополнительных коммутирующих 2 ристоров. Ускорительные тиристор подсоединены между выводами по го тока диодного и тиристоров мост 32 управления подключен к управ входам тиристоров. В устройстве и ются обе полярности коммутирующ денсатора для поочередной ком тиристоров анодной или катодной25 30 35 40 соединения двух последовательно соединенных коммутирующих тиристоров 24 и 25, а другим выводомС-цепь подсоединена к общей точке двух последовательно соединенных дополнительных коммутирующих, тиристоров 26 и 27, дополнительные последовательно соединенные перезарядные ти 45 ристоры 28 и 29, подключенные общей точкой, соединения к одному выводу комму 50 тирующей 1 С-цепи, два последовательно соединенных перезарядных тиристора 30 и 31, подсоединенные общей точкой соединения к другому выводу коммутирующейС- цепи и блок управления 32,55 подсоединенный выходными выводами к управляющим входам тиристоров инвертора тока,Трехфазный мост распределительных диодов 14-19 подсоединен выводами переменного тока к выводам переменного тока Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в тиристорных преобразователях частоты, предназначенных для питания асинхронных тяговых двигателей (АТД) средств наземного электротранспорта, а также для питания АТД общепромышленных механизмов, например башенных кранов высотного строительства.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем улучшения формы тока в пусковых режимах,На фиг.1 изображена принципиальная схема силовых цепей предлагаемого устройства; на фиг.2 - развертка пилообразных напряжений, поясняющих принцип действия блока управления, а также диаграмма управления, поясняющая принцип действия устройства: на фиг,3 - функциональная схема системы управления устройством; на фиг,4 - диаграммы токов и напряжений, поясняющие принцип действия и электромагнитные процессы, происходящие в устройстве,Инвертор тока с широтно-импульсной модуляцией (фиг.1) содержит выводы 1 и 2 для подключения источника питания 3, сглаживающий реактор 4, трехфазный мост главных тиристоров 5 - 10, подсоединенный выводами постоянного тока к выводу сглаживающего реактора 4 и к одному из выводов для подключения источника питания 3, а выводами переменного тока к выводам трехфазной нагрузки 11 - 13, трехфазный мост распределительных диодов 14-19, два ускорительных тиристора 20 и 21, коммутирующую С-цепь 22 и 23, состоящую из последовательно соединенных коммутирующих реактора и конденсатора, подсоединенную одним выводом к общей точке 5 10 15 20 трехфазного моста главных тиристоров 510 и к трехфазной нагрузке 11-13,Ускорительные тиристоры 20 и 21 подсоединены между выводами постоянноготока трехфазных мостов главных тиристоров 5-10 и распределительных диодов 1419,Коммутирующие тиристоры 24 и 25 идополнительные коммутирующие тиристоры 26 и 27 своими выводами подсоединенык выводам постоянного тока трехфазногомоста распределительных диодов 14-19, аперезарядные тиристоры 30 и 31 и дополнительные перезарядные тиристоры 28 и 29своими выводами подсоединены к выводампостоянного тока трехфазного моста главных тиристоров 5-10.Система управления предлагаемым устройством 32 содержит двухканальный регулятор частоты 33, выходы которого в каждомканале подсоединены к входам двухканального распределителя импульсов управления 34 и 35,К выходам распределителя импульсовуправления 34 и 35 подсоединяются усилительно-развязывающие элементы 36-40, соединенные в свою очередь с управляющимивходами тиристоров 5, 7, 9, 28, 26, одновибраторы 41, 42, усилительно развязывающиеэлементы 43-49, соединенные с управляющими входами тиристоров 30, 24, 6, 8, 10, 29,27, одновибраторы 50, 51 и усилительноразвязывающие элементы 52 и 53, соединенные с управляющими входамитиристоров 31 и 25,В состав системы управления входят логические элементы ИЛИ 54, 55, подключенные входами к выходам одновибраторов 41,42 и 50, 51, а выходами через усилительноразвязывающие элементы 56 и 57 - с управляющими входами ускорительныхтиристоров 20 и 21.Устройство работает следующим образом,Предположим, что на интервале 0-1включены тиристоры 8 и 9, вследствие чеготок нагрузки замыкается по цепи: 1, 4, 9, 13,12, 8, 2, 3 и 1, Согласно трапецеидальномузакону управления формирования кривойвыходного тока (фиг.2 а) в момент времени 1на управляющие входы тиристоров 5, 26 и28 подаются импульсы управления. Приэтом конденсатор 23 имеет полярность напряжения, указанную на фиг,1, и начинаетперезаряжаться по контуру 23, 26, 16, 9, 28,22 и 23, В результате перезаряда конденсатора 26 ток в тиристоре 9 спадает до нуля, ав тиристоре 28 по цепи 3, 1, 4, 28, 22, 23, 26,16, 13, 12, 8, 2 и 3 нарастает до тока вреакторе 4 перезаряжая конденсатор 23 то 17588115 10 15 20 25 30 35 45 50 55 лагаемого устройства,ком нагрузки (фиг.4, кривые 15, Ь, 2 з, О 2 з). Со сдвигом. равным интервалу времени восстановления вентильных свойств тиристора 9 в момент времени 2 включается ускорительный тиристор 20, вследствие чего конденсатор 23 перезаряжа ется на противоположную полярность в колебательном режиме и в момент времени, когда напряжение на нем становится равно исходному напряжению источника 3, ток нагрузки из цепи конденсатора 23 переводится через тиристор 5 в цепь нагрузки: 3, 1, 4, 5, 11. 12, 8, 2 и 3,В результате конденсатор 23 перезаряжается на противоположную полярность и процессы в контуре коммутации заканчиваются. В момент времени 3 подаются импульсы управления на тиристоры 30 и 24 и повторно на тиристор анодной группы 5, При этом конденсатор 23 перезаряжается по контуру: 23, 22, 24, 14. 5, 30 и 23 и тири- стор 5 выключается, в результате чего ток нагрузки выключаемой фазы 11 переводится в контур коммутации: 3, 1. 4, 30, 23, 22, 24,14, 11. 12, 8, 2 и 3. Конденсатор перезаряжается током нагрузки и со сдвигом во времени. равным т, включается ускорительный тиристор 20, вследствие чего пере- заряд конденсатора осуществляется в колебательном режиме по контуру 23, 22, 24, 30, 20 и 23, Затем конденсатор дозаряжается спадающим током нагрузки, который из цепи тиристор,". 5 переводится в цепь тиристора 9 и замыкается по контуру; 3, 1, 4, 9, 13, 12, 8, 2 и 3. На интервалах времени 5 - 11 процессы коммутации повторяются аналогично. В момент времени 11 выключают тиристор катодной группы 8. в результате чего подают импульсы управления на тиристоры 27, 29 и 10,При этом конденсатор 23 начинает перезаряжаться по контуру 3, 22, 29, 8, 18, 27 и 23. Ток в тиристоре 8 спадает до нуля и конденсатор 23 перезаряжается током нагрузки по контуру: 3, 1, 4, 5, 11, 12, 18, 27, 23, 22, 29, 2 и 3, С выдержкой времени, равной т, включается ускорительный тиристор 21 и конденсатор 23 ускоренно перезаряжается на противоположную полярность по контуру;23, 31, 21, 25, 22 и 23. Затем по окончании перезаряда конденсатора ток нагрузки переводится в цепь тиристора 10 и замыкается по контуру; 3, 1, 4, 5, 11. 13, 10, 2 и 3,В момент времени 12 повторно выключается тиристор 10. Для его выключения импульсы управления подают на тиристоры 8, 25 и 31, В результате конденсатор 23 пере- заряжается по контуру: 23, 31, 10, 19, 25, 22 и 23. Ток в тиристоре 10 спадает до нуля, а ток нагрузки выключаемой фазы замыкается в контуре: 3, 1, 4, 5, 11, 13, 19, 25, 22, 23, 31, 2 и 3. Конденсатор 23 перезаряжается током нагрчзксо сдвигоГ о с)еГони, равным т, включается тиристор 21, в результате чего конденсатор 23 перезаряжается по контуру: 23, 31, 21, 25, 22 и 23, В момент окончания перезаряда конденсатора включается тиристор 8 и ток нагрузки замыкается по контуру: 3, 1, 4, 5, 11, 12, 8, 2 и 3, Далее электромагнитные процессы в устройстве повторяются аналогично,Устройство управления предлагаемым инвертором тока согласно фиг.2 а и 3 работает следующл образом. На вход 33 поступает сигнал й задания выходной частоты преобразователя. В регуляторе частоты согласно фиг.2, а путем сравнения пилообразных напряжений этот сигнал преобразуется в последовательность импульсов управления, поступающих в каждом канале на распределитель ллпульсов 34 и 35.С выхода распределителя через усилительно-развязывающие элементь 36-38 сигналы управления поступают на управляющие входы главных тиристоров 5, 7 и 9. По задним фронтам этих сигналов в 34 и 35 формируются импульсы, поступающие на входы усилительно развязывающих элементов 39, 40 и 43, 44, а также одновибраторов 41 и 42, С выхода 40, 39 и 43, 44 импульсы управления поступают на управляющие входы коммутирующих и перезарядных тиристоров 26, 28, 30 и 24, выключаощих тиристоры анодной группы трехфазного главного тиристорного моста. С выходов одновибраторов 41 и 42 импульсы управления с выдержкой т по отношению к задним фронтам импульсов управления главными тиристорами поступают на вход элемента ИЛИ и затем через усилительно развязывающий элемент 56 на включение ускоритель- ного тиристора 20,Второй канал распределителя импульсов работает аналогично, выдавая импульсы управления на тиристоры катодной группы трехфазного главного тиристорного моста на коммутирующие и перезарядные тиристоры 27, 29, 31 и 25 и на ускорительный тлристор 21.Таким образом, в предлагаемом устройстве используются обе полярности коммутирующего конденсатора, вследствие чего коммутация тиристоров автономного инвертора тока может осуществляться в любой последовательности, а это позволяет организовать алгоритмы с ШИМ и существенно расширить диапазон использования пред 1758811Формула изобретения Инвертор тока с широтно-импульсной модуляцией, содержащий трехфазные мосты главных тиристоров и распределительных диодов, обьединенные между собой выводами переменного тока, подключенными к выходным выводам, а выводами постоянного тока трехфазный мост главных тиристоров подсоединен через сглаживающий реактор к выводам для подключения источника питания, два последовательно соединенных перезарядных тиристора, подсоединенных одними анодом и катодом соответственно к анодам и катодам трехфазного моста главных тиристоров, два последовательно соединенных коммутирующих тиристора, подсоединенных одним катодом и анодом соответственно к анодам и катодам трехфазного моста распределительных диодов, коммутирующуюС-цепь, состоящую из последовательно соединенных конденсатора и реактора, подсоединенную к общим точкам последовательно соединенных коммутирующих и перезарядных тиристоров, два ускорительных тиристора, включенных между выводами постоянного тока трехфазных мостов главных тиристоров и распределительных диодов и соединенных одноименными выводами с последними, блок управления, состоящий из последовательно соединенных двухканального регулятора частоты, выполненного формирующим в зависимости от задания последовательности сдвинутых во времени в каждом канале логических сигналов управления, двухканального распределителя импульсов управления, в каждом канале управления подсоединенного через усилительно развязывающие элементы к соответствующим управляющим входам трехфазного моста главных, перезарядных и коммутирующих тиристоров и непосредственно - к входу одного из двух одновибраторов, выполненных формирующими задержку г, где г - интервал времени, необходимый для восстановления вентильных свойств трехфазного моста главных тири сторов, о т л и ч а ю щ и й с я. тем, что, сцелью расширения функциональных возможностей путем улучшения формы тока в пусковых режимах, в него дополнительно введены два дополнительных последова тельно соединенных перезарядных тиристора. подсоединенных одними анодом и катодом соответственно к анодам и катодам трехфазного моста главных тиристоров и общей точкой соединения к одному выводу 15 коммутирующейС-цепи и к общей точкесоединения коммутирующих тиристоров, два дополнительных последовательно соединенных коммутирующих тиристора, подсоединенных общей точкой соединения к 20 другому выводу коммутирующейС-цепи ианодом и катодом соответственно к катодам и анодам трехфазного моста распределительных диодов, а в блок управления дополнительно введены два дополнительных 25 одновибратора, выполненных формирующими задержку г, подсоединенных входными выводами в каждом канале к соответствующим выходам двухканального распределителя импульсов управления, два 30 логических элемента ИЛИ, подсоединенныхв каждом канале управления входами к выходам основного и дополнительного одновибраторов и выходами через усилительно развязывающие элементы и управляющим 35 входам ускорительных тиристоров, причемуправляющие входы дополнительных пере- зарядных и коммутирующих тиристоров подсоединены через введенные усилительно развязывающие элементы в каждом ка нале управления к соответствующимвыходам двухканального распределения импульсов управления.1758811 ставитель Г,Коваливкехред М.Моргентал рРедактор Ю.Середа Те Корректор С,Пекарь изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 3009 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва,Ж, Раушская наб 4/5