Тиристорный инвертор

 

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, Союз Советсиик

Социапистическик

Республик (11Л 001388 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву И 851702 (22) Заявлено 19. 05. 81 (21) 3286784/24-07 с присоединением заявки М (23}Приоритет

Опубликовано 28.02 ° 83 Бктллетень М8

Дата опубликования описания 0 1.03. 83 (53)N. Кл.

Н 02 М 7/515

Гкумратееввык квиктет

СССР ве аеаен кзееретеикй и вткрытик (53) УДК 621.»4.

° 572(088.8) (72) Авторы изобретения

П.Д. Андриенко, В.Н. Сухарев и

Всесоюзный научно-исследовател конструкторский и технологичес силовых полупроводниковых устройств. (71) Заявитель (54) ТИРИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулируемых электроприводах переменного тока для преобразования частоты питающей сети.

По основному авт. св. Р 851702 из- вестен тиристорный инвертор, содержащий обьединенные выводами переменного тока мост диодов обратного тока и тиристорный мост, каждый ключ которого выполнен в виде последова1О тельно соединенных разделительного диода и тиристора, дополнительные источники постоянного напряжения, каждый из которых через импеданс включен между точками соединения разделительных диодов и тиристоров сооТветствующей пвры ключей, образующих стойку, коммутирующие дроссели, средние точки обмоток каждого из ко20 торых подключены к соответствующим выводам переменного тока тиристорного моста, коммутирующие конденсаторы, числом равные числу ключей, 2 одни обкладки каждого из которых подключены к точкам соединения разделительных диодов и тиристоров соответствующих ключей, а другие обкладки конденсаторов, принадлежащих одной стойке ключей, связаны между собой через обмотку соответствующего коммутирующего дросселя, при этом возможно подключение концов обмоток коммутирующих дросселей к обкладкам коммутирующих конденсаторов через дополнительно введенные элементы индуктивности, а также коммутирующие диоды, подключенные параллельно обкладкам коммутирующих конденсаторов (1 ).

Однако Во время коммутации в коле") бательном процессе, протекающем в контуре коммутации, одновременно участвуют два коммутирующих конденсатора одной стойки тиристорных ключей, при этом конденсаторы включаются последовательно, вследствие чего суммарная емкость коммутирующего кон3 10013 тура равна половине емкости одного коммутирующего конденсатора. Нараста-. ние тока коммутации в колебательном контуре при коммутации происходит до выравнивания напряжений на двух коммутирующих конденсаторах, принадлежащих одной стойке ключей, один иэ которых заряжен до полного напряжения, а другой имеет нулевое напряжение заряда. Выравнивание íà- 10 пряжений конденсаторов происходит на уровне половины полного напряжения заряда коммутирующих конденсаторов, следовательно, амплитуда тока коммутации определяется только половиной зарядного напряжения коммутирующих конденсаторов, при этом она s д вBа р а з3а м еeнHь ш еe, чем при полном использовании зарядного напряжения коммутирующих конденсаторов рв для создания максимальной амплитуды тока коммутации. Это приводит к значительному увеличению емкости коммутирующих конденсаторов, увеличению габаритов и стоимости конденсаторной батареи, а следовательно, к увеличению габаритов и стоимости всего устройства.

Цель изобретения - улучшение технико-экономических показателей, а ЗО именно уменьшение габаритов и стоимости тиристорного инвертора.

Поставленная цель достигается тем, что тиристорный инвертор дополнительно снабжен двухоперационными тиристорами, подключенными параллельно обкладкам коммутирующих конденсаторов.

Емкость каждого из коммутирующих конденсаторов уменьшена почти в четыре раза. Подключение управляемых ключей параллельно коммутирующим конденсаторам дает возможность эашунтировать один из конденсаторов so время разряда второго конденсатора 4> одноименной фазы, вследствие чего не происходит последовательного включения двух конденсаторов и общая емкость в контуре коммутации увеличивается в два раза, а также полностью используется зарядное напряжение разряжающегося конденсатора для создания максимальной амплитуды тока коммутации, так как нарастание тока в контуре происходит до пол- 5$ ного разряда коммутирующего конденсатора. Полученные преимущества поз. воляют значительно снизить габари88 4 ты и стоимость тиристорного инверто-. ра вследствие уменьшения общей мощности батареи коммутирующих конденсаторов почти в четыре раза.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема тиристорного инверто ра; на фиг. 2 - одна фаза тиристорного инвертора с дополнительными дросселями.

Тиристорный инвертор содержит источник 1 постоянного напряжения (фиг. 1), подключенный через зашунтированный диодом 2 реактор 3 к мосту 4 диодов 5-10 обратного тока, причем точка соединения катодов диодов

5-7 подключена к плюсу источника 1 постоянного напряжения, а точка соединения анодов диодов 8-10 - к минусу источника 1, мост 11, образованный последовательно включенными разделительными диодами 12-17 и тиристорами 18-23 и подключенный к мосту 4 диодов обратного тока, точка соединения анодов разделительных диодов

12-14 подключена к общей точке соединения катодов диодов 5-7 обратного

1 тока, а точка соединения катодов разделительных диодов 15-17 подклю-! чена к точке соединения анодов диодов 8-10 обратного тока, выводы переменного тока мостов 4 и 11 пофаэно объединены, точки соединения диодов 5 и 8, 6 и 9, 7 и 10 соединены с точками соединения тиристоров 18 и 21, 19 и 22, 20 и 23 соответственно, коммутирующие конденсаторы 24-29, "одними обкладками подключенные к точкам соединения разделительных диодов 12-17 и тиристоров 18-23, а другиии - через полуобмотки 30-35 коммутирующих дросселей 36-38 к выводам переменного тока моста 11, коммутирующие диоды 39-44, подключенные параллельно обкладкам коммутирующих конденсаторов 24-29, дополнительные источники 45-47 постоянного напряжения, своими положительными выводами подключенные через импедансы 48-50 к точкам соединения разделительных диодов 12-14 и тиристоров 18-20, а отрицательными выводами дополнительные источники 45-47 постоянного напряжения подключены к точкам соединения разделительных диодов 15-17 и тиристоров 21-23. Дополнительно введенные управляемые ключи (двухоперационные тиристоры ).

51-56 подключены параллельно коммутирующим конденсаторам 24-29. Выво01388 4

lO

1$

26

a$

36

3$

46

i$

$6

5 1О ды переменного тока моста 11 поделю чены к нагрузке 57. При недостаточной индуктивности рассеяния обмотки дросселя 36 (фиг. 2 ) последовательно с. обмоткой возможно включение дополнительных дросселей 58 и

59, которые включены между концами обмотки дросселя 36 и вторыми обкладками коммутирующих конденсаторов

24. и 27, принадлежащих одной фазе.

Устройство работает следующим образом.

Пусть в какой-то момент времени включены тиристоры 18, 19 и 23 фиг. 1) ток от положительного вывода источника 1 постоянного напряжения протекает через разделительные диоды 12, 13 и 17, тиристоры 18, 19 и 23 и фазы нагрузки на отрицательный вывод источника 1 постоянного напряжения. При этом коммутирующие конденсаторы 26-28 заряжены полярностью, указанной на фиг. 1, до напряжения, равного напряжению дополнительных источников 45-47 постоянного напряжения. При одновременном включении тиристора 21 и двухоперационного тиристора 51 коммутирующий конденсатор 27 разряжается по цепи: конденсатор 27 — полуобмотка 33 коммутирующего дросселя 36 — тиристор

21 — конденсатор 27. При разряде кон денсатора 27 через полуобмотку 33 во второй полуобмотке 30 дросселя 36 на водится ток коммутации, который направлен навстречу току нагрузки через тиристор 18. Ток коммутации полу обмотки 30 замыкается по цепи: полуобмотка 30 - тиристор 18, коммутирующий двухоперационный тиристор

51 — полуобмотка 30. При этом e pe" зультате включения двухоперационного тиристора 51 на первом этапе комму" тации, пока разряжается конденсатор

27, не происходит заряд конденсатора

24, а ток коммутации растет до полного разряда коммутирующего конденсатора 27. В момент равенства тока нагрузки и тока коммутации через тиристор 18 происходит его запирание. После запирания тиристора 18 ток замыкается по контуру: полуобмотка 30 - диод 5 обратного токаразделительный диод 12 — двухоперационный тиристор 51 - полуобмотка

30. Происходит дальнейший разряд коммутирующего конденсатора 27 и дальнейшее нарастание тока разряда, а следовательно, и нарастание така коммутации во второй полуобмотке

30 дросселя 36. Нарастание тока коммутации происходит до полного разряда конденсатора 27 и ток коммута" ции достигает максимального значения в момент, когда напряжение на конденсаторе 27 равно нулю. На диодах 5 и 12, включенных последовательно в контуре протекания тока коммутации, создается падение напряжения от этого тока, которое прикладывается к тиристору 18 как обратное напряжение и обеспечивает восстановление запирающих свойств тиристора 18. Процесс коммутации имеет колебательный характер. Вся энергия, запасенная в конденсаторе

27, полностью передается в индуктивность рассеяния обмотки коммутирующего дросселя 36. В момент, кэгда конденсатор 27 разрядится до нуля, ток разряДа в контуре: конденсатор

27. — полуобмотка 33 — тиристор 21 конденсатор 27 будет максимальный, а следовательно, будет максимальным и ток коммутации в контуре: полуобмотка 30 - диод 12 - двухоперационный тиристор 51 — полуобмотка

30. На этом заканчивается первый этап коммутации.

Когда напряжение на коммутирующем конденсаторе 27 равно нулю, а токи через полуобмотки коммутирующего дросселя 36 максимальные и вся энергия разряда конденсатора 27 запасена в индуктивности рассеяния обмотки дросселя 36, происходит запирание двухоперационного (полностью управляемого ) тиристора 51, который шунтирует коммутирующий конденсатор

24. Начинается второй этап коммутации. Энергия, запасенная в полуобмотках 30 и 33 коммутирующего дросселя 36, поддерживает токи во внеш- . них контурах каждая полуобмотка в своем контуре ) от максимального до нуля по колебательному закону.

Ток полуобмотки 33 замыкается по контуру: полуобмотка 33 - тиристор

21 - коммутирующий диод 42 — полуобмотка 33, а ток полуобмотки 30 по контуру: полуобмотка 30 — обратный диод 5 — разделительный диод 12, коммутирующий конденсатор 24, полу- . обмотка 30. При этом происходит заряд коммутирующего конденсатора 24.

Энергия, запасенная в обмотке дросселя 36, полностью передается в конденсатор 24. Токи в обоих контурах

7 10 падают до нуля, а конденсатор 24 заряжается до напряжения, близкого к напряжению дополнительного источни-. ка 45 постоянного напряжения, но несколько меньше этого напряжения за счет потерь в рассмотренных колебательных контурах.

На этом заканчивается второй этап коммутации, и происходит запирание диодов 5, 12 и 42. При недостаточности индуктивности рассеяния обмотки коммутирующего дросселя 36 (фиг. 2 ) последовательно с каждой полуобмоткой включаются дополнительные индуктивности 58 и 59. В дальнейшем происходит дозаряд конденсатора 24 (фиг. 1) от дополнительного источника 45 постоянного напряжения по цепи: плюс источника 45 - импеданс 49 - конденсатор 24 - полуобмотка 30 - тиристор 21 - минус ис01388 8 точника 45. По окончании дозаряда конденсатора 24 схема подготовлена к коммутации тока в другой полуфазе, т.е. в тиристоре 21. Работа друЗ гих фаз происходит аналогично.

Формула изобретения

1О Тиристорный инвертор по авт. св.

М 851702, отличающийся тем, что, с.целью улучшения техникоэкономических показателей устройства, он снабжен коммутирующими двух15 операционными тиристорами, подключенными параллельно обкладкам коммутирующих конденсаторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

m 1. Авторское свидетельство СССР

М 851702, кл. H 02 M 7/515, 1979 °

1001388

1001388

Фиг.2

Составитель И. Жеребина

Редактор Л. Пчелинская Техред Ж.Кастелевич Корректор О. Билак

Заказ 1439/70 Тираж 685 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра шская наб. . 4/5 ь а 6

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4