SU1251264A1 - Method of controlling three-phase self-excited voltage inverter with common switching unit - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и используетс  в системах управлени  вторичных источников электропитани . Цель изобретени  - увеличение КПД и повышение надежности работы инвертора. Способ реализуетс  устройством, в котором измер етс  напр жение источника питани  20, напр жение на коммутирующем конденсаторе (КК) 17, ток нагрузки на шунте 21, задаетс  врем  восстановлени . В блоке 25 вычисл етс  требуемое напр жение на КК I7 в соотL (Л с Ю ел to Од 4The invention relates to electrical engineering and is used in control systems for secondary power sources. The purpose of the invention is to increase the efficiency and increase the reliability of the inverter. The method is implemented by a device in which the voltage of the power source 20 is measured, the voltage across the switching capacitor (QC) 17, the load current on the shunt 21, is set to the recovery time. In block 25, the required voltage is calculated on QC I7 in accordance with L (L with Ju to Od 4

Description

ветствии с выражениемwith expression

Uc ( и/уЕс)/2 cos tg//LC)x U- -lx/I7C tg tg//LC -I , где t 1 - заданное врем  восстановлени ; L, С - индуктивность и емкость коммутирующей.цепи; U -- напр жение питани ; 1 - ток нагрузки. Напр жение Uc сравниваетс  с измеренным напр жением на КК 17 и в функции их разности регулируетс  задержка на включение силовых тирисIUc (and / yEs) / 2 cos tg // LC) x U- -lx / I7C tg tg // LC -I, where t 1 is the prescribed recovery time; L, С - inductance and capacity of the switching circuit; U is the supply voltage; 1 - load current. The voltage Uc is compared with the measured voltage at QC 17 and, as a function of their difference, the delay in switching on the power tiris is regulated

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано при построении трехфазных тиристорных инверторов дл  систем электропривода переменного тока, вторичных источников питани The invention relates to converter equipment and can be used in the construction of three-phase thyristor inverters for AC electric drive systems, secondary power sources.

и во многих других установках, где по слови м работы ток нагрузки иand in many other installations where, according to work, the load current and

питающее напр жение не остаютс  посто нными , а измен ютс  в широких пределах ,the supply voltage does not remain constant, but varies over a wide range,

Цепью изобретени   вл етс  увеличение КПД и повьшение надежности работы инвертора.The circuit of the invention is to increase the efficiency and increase the reliability of the inverter.

На чертеже изображена принципиаль на  схема трехфазного автономного инвертора напр жени  с устройством управлени , реализующим предлагае- кый способ.The drawing shows a schematic of a three-phase autonomous voltage inverter with a control device implementing the proposed method.

Инвертор и устройство дл  реали- зации способа состо т , из щести си- гтовых тиристоров 1 - б и обратных диодов 7-12, двух коммутирующих тиристоров 13,14, включенных последовательно между анодной и катодной шиной питани  инвертора, двух ком- мyтиpyюш x дросселей 15, 16, включенных в анодную и катодную шины питани  инвертора, коммутирующего / конденсатора 17, включенного между средней точкой конденсаторного фильтра из конденсаторов 18, 19 и точкой соединени  коммутирующих тиристоров источника 20 питани  автономного инвертора и гаунта 21 дл  измерени  тока нагрузки.The inverter and the device for the implementation of the method consist of the throat of the sig- nate thyristors 1 - b and the reverse diodes 7-12, two commuting thyristors 13,14, connected in series between the anode and cathode busbars of the inverter, two combo switches x 15, 16 included in the anode and cathode supply busbars of the inverter, switching / capacitor 17, connected between the midpoint of a capacitor filter from capacitors 18, 19 and the connection point of switching thyristors of the autonomous inverter power supply 20 and measuring 21 ok load.

Управление автономным инвертором напр жени  с общим узлом коммутацииControlling a standalone voltage inverter with a common switching node

торов 1-6 по отношению к включению коммутирующих тиристоров 13, 14. .Регулирование напр жени  на КК 17 осуществл етс  вследствие того,что узел коммутации содержит колебатель ный контур с односторонней проводимостью . При изменении задержки отпирани  соответствующего тиристора измен етс  анерги , потребл ема  коммутирующим устройством от источника питани . 1 ил.tori 1-6 with respect to switching on the switching thyristors 13, 14. The voltage regulation at QC 17 is due to the fact that the switching node contains an oscillatory circuit with one-sided conductivity. When the delay of unlocking of the corresponding thyristor changes, the anergy, consumed by the switching device from the power source, changes. 1 il.

осуществл етс  от вход щего в состав блока 22 управлени  блока 23 управлени  коммутирующими тиристорами , блока 24 управлени  силовыми тиристорами и блока 25 задержки.from the control thyristor control block 23, the power thyristor control block 24, and the delay block 25, which is included in the control unit 22.

Блок 25 задержки состоит из двух усилителей-26, 27, сумматора 28, интегратора 28, интегратора 29,The delay unit 25 consists of two amplifiers-26, 27, adder 28, integrator 28, integrator 29,

00

00

5five

00

5five

генератора 30 пилообразного напр жени , компаратора 31 и распределител  32 импульсов.a sawtooth generator 30, a comparator 31, and a distributor 32 pulses.

Способ управлени  реализуетс  тем, что измер етс  напр жение источника 20 питани , напр жение на коммутирующем конденсаторе 17, ток нагрузки на шунте 21, задаетс  врем  восстановлени  и в блоке 25 вычисл етс  требуемое напр жение на коммутирующем конденсаторе в соответствии с выражениемThe control method is implemented by measuring the voltage of the power supply source 20, the voltage on the switching capacitor 17, the load current on the shunt 21, the recovery time is set, and in block 25 the required voltage on the switching capacitor is calculated in accordance with the expression

2-COS t,/f „ Г. т 2-соГ 7 Г с 7 « 2-COS t, / f „G. t 2-coG 7 G with 7“

где t - заданное врем  восстановлени ; L, С -индуктивность и емкостьwhere t is the specified recovery time; L, C-inductance and capacity

коммутирующей цепи; и - напр жение питани ; ток нагрузки.switching circuit; and - supply voltage; load current

Напр жение U сравниваетс  с измеренным напр жением на коммутирующем конденсаторе и в функции их разности регулируетс  задержка на включение силовых тиристоров по отношению к включению коммутирующих тиристоров, что приводит к изменению напр жени  на коммутирующем конденсаторе таким образом, что разность вычисленного и истинного напр жений сводитс  кThe voltage U is compared to the measured voltage on the switching capacitor and, as a function of their difference, the delay in switching on the power thyristors is controlled relative to switching on the switching thyristors, which causes the voltage on the switching capacitor to change so that

пулю, т.е. регулирование напр жени  на коммутирующем конденсаторе осуществл етс  в замкнутой системе регулировани  .bullet, i.e. Voltage regulation on the switching capacitor is carried out in a closed loop regulation system.

В этой системе требуемое значени напр жени  на коммутирующем конденсаторе  вл етс  входным сигналом, а истинное значение напр жени  на коммутирующем конденсаторе - регулируемой величиной.In this system, the desired voltage value at the switching capacitor is an input signal, and the true value of the voltage at the switching capacitor is a controlled variable.

При низком напр жении питани  и больших токах нагрузки задержка импульса управлени  на соответствующи силовой тиристор автоматически устанавливаетс  большой, что вызывает значительную раскачку напр жени  на коммутирующем конденсаторе.With a low supply voltage and high load currents, the delay of the control pulse to the corresponding power thyristor is automatically set high, which causes a significant buildup in the voltage across the switching capacitor.

При высоком напр жении питани  врем  задержки мало, и напр жение на коммутирующем конденсаторе ограничиваетс  на уровне 1,5 U.With a high supply voltage, the delay time is short and the voltage across the switching capacitor is limited to 1.5 U.

Сравнение рассчитанного напр жени  на коммутирующем конденсаторе и истинного значени  этого напр жени  происходит в блоке 25. Сравнение осуществл етс  сумматором 28. Разность этих напр жений с выхода сумматора 28 подаетс  на интегратор 29, а с его выхода - на схему формировани  временной задержки, котора  содержит компаратор 31 и генератор 30 пилообразного напр жени  и воздействует на истинное значение напр жени  на коммутирующем конденсаторе таким образом, чтобы эту разность свести к нулю.Comparison of the calculated voltage on the switching capacitor and the true value of this voltage occurs in block 25. Comparison is performed by adder 28. The difference of these voltages from the output of adder 28 is fed to integrator 29, and from its output to the time delay circuit, which contains the comparator 31 and the sawtooth voltage generator 30 affect the true value of the voltage on the switching capacitor so as to reduce this difference to zero.

Рассмотрим работу схемы в момент переключени  силового тиристора 1 на силовой тиристор 4. При отпирании коммутирующего тиристора 13 напр жение на коммутирующем конденсаторе .17 плюс на левой по схеме обкладке, за вычитом напр жени  U/2, прикла- дашаетс  к силовым тиристорам 1,3 и практически мгновенно запирает их. Конденсаторы 18 и 19  вл ютс  делител ми напр жени  на два, поэтому коммутирующий конденсатор 17 перезар жаетс  через конденсатор 19, дроссель 15 и тиристор 13. Через четверть периода собственных колебаний напр жение на обмотке коммутирующего дроссел  15 изменит знак.Consider the operation of the circuit at the moment of switching the power thyristor 1 to the power thyristor 4. When unlocking the switching thyristor 13, the voltage on the switching capacitor .17 plus the left side of the circuit, after subtracting the voltage U / 2, is applied to the power thyristor 1.3 and almost instantly locks them. The capacitors 18 and 19 are voltage dividers for two, so the switching capacitor 17 is recharged through the capacitor 19, the choke 15 and the thyristor 13. After a quarter of the natural oscillation period, the voltage on the winding of the switching throttle 15 will change sign.

Если теперь отпирать силовой тиристор 3, то коммутирующий тиристор 13 мгновенно запираетс , напр жение на коммутирующем конденсаторе зафик2512644If the power thyristor 3 is now unlocked, then the switching thyristor 13 is instantly locked, the voltage on the switching capacitor is fixed2512644

сируетс  на том уровне, который был достигнут в момент силово-, го тиристора 3. Энерги  коммутирующего дроссел  15 рассеетс  в контуреIt is located at the level that was reached at the time of the power thyristor 3. The energy of the commutating throttle 15 is dissipated in the circuit

5 коммутирующего дроссел  15, силового тиристора 3 и обратного диода 9,5 switching throttle 15, power thyristor 3 and reverse diode 9,

Измен   временную задержку отпирающего импульса управлени  силового тиристора 3 относительно момента по10 дачи отпирающего импульса на коммутирующий тиристор 13, можно в широких пределах регулировать напр жение на коммутирующем конденсаторе 17, На последующих интервалах осуществл 15 етс  временна  задержка отпирани  силового тиристора, через который протекает полный ток нагрузки. Так на интервале, где включены силовые тиристоры 1, 2 и 3 - это силовойChanging the time delay of the triggering impulse of control of the power thyristor 3 relative to the moment of supplying the unlocking pulse to the switching thyristor 13, the voltage across the switching capacitor 17 can be regulated over a wide range. . So on the interval where the power thyristors 1, 2 and 3 are included is the power

20 тиристор 2, на интервале, где включены силовые тиристоры 2, 3 и 4 - силовой тиристор 3 и т.д.20 thyristor 2, in the interval where power thyristors 2, 3 and 4 are included - power thyristor 3, etc.

Регулирование напр жени  на коммутирующем конденсаторе осуществл етс  вследствие того, что узел коммутации содержит в своем составе колебательный контур с односторонней проводимостью . При изменении задержки отпирани  соответствующего тиристораThe voltage regulation on the switching capacitor is due to the fact that the switching node contains an oscillating circuit with one-sided conductivity. When changing the delay, unlock the corresponding thyristor

измен етс  энерги , потребл ема  коммутирующим устройством от источника питани , за счет этого увеличиваетс  коэффициент полезного действи .и повьшаетс  надежность работы инвертора .the energy consumed by the switching device from the power source changes, thereby increasing the efficiency. And the reliability of the inverter operation increases.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Способ управлени  трехфазным автономным инвертором напр жени  с общим узлом коммутации на тиристорах и конденсаторе, заключающийс  в том, что отпирающий импульс управлени  наA method of controlling a three-phase autonomous inverter voltage with a common switching node on the thyristors and a capacitor, which consists in that the unlocking control pulse on силовой тиристор подают с задержкой относительно -отпирающего импульса на коммутируклдий тиристор, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  КПД и повышени  надежности работы инвертора, измер ют напр жение питани , напр жение на коммутирующем конденсаторе, ток нагрузки, задают врем  восстановлени  и вычисл ют требуемое напр жение U. на коммутирующем конденсаторе в соответствии с выражениемa power thyristor is supplied with a delay relative to the unpulsing pulse to the commirculation thyristor, characterized in that, in order to increase the efficiency and increase the reliability of the inverter, the supply voltage, the voltage on the switching capacitor, the load current, measure the recovery time and calculate the required the voltage U. on the switching capacitor in accordance with the expression 2-COS tb//LC., ГТГ t. 2-COS tb // LC., GTG t. с 2 оГц7 .from 2 ohz7. 51251264 651251264 6 где t - заданное врем  восстанов-и сравнивают его с измеренным напр лени ;жением на коммутирующем конденсаторе,where t is the specified recovery time and compare it with the measured voltage, the voltage on the switching capacitor, L, С - индуктивность и емкостьа в функции их разности регулируютL, C - inductance and capacitance as a function of their difference regulate коммутирующего узла;задержку на включение силовых тирйси - напр жение питани ;s торов по отношению к включению ком1 - ток нагрузки,мутирующих тиристоров.the switching node; the delay for switching on the power circuits — the supply voltage; s tori with respect to the switching on the com1 — the load current, the mutating thyristors.