Трехфазный инвертор напряжения

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„143624

mi4 Н 02И 7 515

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ь

В ф ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ (21) 4230533/24-07 (22) 14.04.8 / (46) 07.11.88. Бюл М 41 (71) Ленинградский институт инженеров железнодорожного транспорта им.акад.В.Н.Образцова (72) К.И.Бурак, Т.К.Александрова и Н.П.Лебедева (53) 621.314.572 (088.8) (56) Заявка Японии Р 51-30251, кл. Н 02 М 7(515, 1976.

Авторское свидетельство СССР

11 - 1319209, кл. H 02 М 7/515, 1985. (54) ТРЕХФАЗНЬЁ ИНВЕРТОР НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике. Пелью является повышение надежности инвертора в пусковом и тормозном режимах работы путем дополнительного подзаряда коммутирующих конденсаторов. Устр-во содержит мост главных тиристоров

1-6. Первичные обмотки 30-32 тр-ров тока 33-35 включены в фазы А,В,C нагрузки инвертора, а вторичные обмотки 36-38 — в диагонали подзарядных мостов на диодах 39-50. Выходы последних объединены в отдельную сеть постоянного тока, к которой подключен подзарядный конденсатор

53. Выводы переменного тока моста коммутирующих тиристоров 16-21 через коммутирующие конденсаторы 2527 и дроссели 60-62 соединены с выводами переменного тока моста тиристоров 1-.6. К точкам соединения конденсаторов 25-27 и дросселей 60-62 подключены подзарядные тиристоры 5658. Отрицательный входной вывод соединен с отрицательным выводом однофазных мостов на диодах 39,50, что позволяет обеспечить бесперебойный автоматический подзаряд конденсаторов 25-27. 3 ил.

1436245

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике, а именно к мостовым тиристорным инверторам, работающим в тяговом приводе с бес" коллекторными двигателями..

В пусковых и тормозных режимах тягового электропривода, соответствующих малым значениям напряжения в звене постоянного тока и большим 10 значениям тока нагрузки, требуется обеспечить надежную коммутацию инвертора, сохранив допустимые габариты коммутирующих устройств.

Цель изобретения — повышение на- 15 дежности инвертора в пусковом и тормозном режимах работы путем дополнительного подзаряда коммутирующих ,конденсаторов.

На фиг.1 приведена принципиальная 20 электрическая схема трехфазного ин.вертора напряжения; на фиг.2 схема формирователя импульсов управления подзарядными тиристорами; на фиг.З вЂ” диаграмма импульсов управления всеми тиристорами инвертора.

Трехфазный инвертор напряжения (фиг. 1) содержит трехфазный мост главных тиристоров 1-6, зашунтированных обратными диодами ?-12, и ЗР конденсатор фильтра 13, подключенные к выводам (шинам) 14 и 15 постоянного тока инвертора, трехфазный мост коммутирующих тиристоров 16 21, из которых тиристоры 19, 21 и 17 катодных плеч инвертора своими катодами подключены к основной минусовой шине 15 постоянного тока. Средняя точка 22 (23,24) каждой фазной пары коммутирующих тиристоров 16,19(18,21 40 и 20,17) через свою коммутирующую цепь, содержащую конденсатор 25 (26,27), соединена со средней точкой

28(29,30) своей фазной пары главных тиристоров 1,4 (3,6 и 5,2), которая 45 через первичную обмотку 30(31,32) фазного трансформатора 33 (34,35) тока соединена со своей фазой А(В,С) нагрузки. Вторичная обмотка 36 (37, 38) каждого из трансформаторов 33 (34,35) тока включена в диагональ переменного тока своего однофазного подзарядного моста на диодах 39-4? (43-46, 47-50), одноименные выводы . постоянного тока каждого иэ которых объединены общими подэарядными выводами 51 и 52, к которым подключен подзарядный конденсатор 53, причем к сложительному подзарядному выводу

51 одним своим концом (точка 54) подключен подзаряцный дроссель 55. Кроме того, инвертор содержит подзарядные тиристоры 56-58 и блок 59 управления (фиг.2).

В коммутирующую цепь (точки 22 и

28,23 и 29, 24 и 30) каждой фазы

А,В,С последовательно с конденсатором 25 (26,27) включен к средней точке 28 (29,30) главных тиристоров

1,4 (3,6 и 5,2) своей фазы А(В,С).

А другой его конец 63 (64,65), соединенный с коммутирующим конденсатором 25 (26,27) своей фазы А(В,С), подключен к катоду фазного подзарядного тиристора 56 (57,58).

Аноды подэарядных тиристоров 5658 всех фаз А,В.С соединены, образуя общий дополнительный вывод 66, к которому подключены аноды коммутирующих тиристоров 16,18,20 всех анодных плеч инверторов, второй конец 67 подзарядного дросселя 55 и катод (точка 68) дополнительного диода 69, анод которого подключен к положительному выводу 14 инвертора, а отрицательный подзарядный вывод

52 объединен с выводом 15.

Управляющие электроды подзарядных тиристоров 56-58 подключены к формирователю 70 сигналов управления подэарядных тиристоров (фиг.2) системы управления 59.

Формирователь 70 сигналов управления (фиг;2) подзарядных тиристоров 56-58 состоит иэ трех логических элементов НЕ, являющихся стандартными микросхемами серии КИ 155. ЛН2.

Блок 59 управления глодает сигналы управления на открытие главных тиристоров 1-6 и коммутирующих тиристоров 16-21 согласно диаграмме импульсов, представленной на фиг.З. В указанной системе управления используется 150-градусный закон управления с длительностью сигналов управления главными тиристорами 1-6

150 эл.град. и коммутирующими тиристорами 16-21 120 эл.град.

Инвертор работает следующим образом.

При подаче напряжения питания на выводы 14 и 15 (фиг.1) инвертора происходит заряд до напряжения 0-П1 фильтрового конденсатора 13 Ilo цепи вывод 14 — конденсатор 13 — вывод

15, и подзарядного конденсатора 53 по цепи вывод 14 — диод 69 — точка

14362

Таким образом, подзаряд коммутирующего конденсатора происходит автоматически и бесперебойно, так как на подзарядных выводах 51 и 52 диодных мостов постоянно присутствует дополнительное напряжение постоянного тока. И оно будет сохраняться до тех пор, пока в нагрузке,не закончатся электромагнитные процессы, т.е. пока нагрузка обтекается током, 68 — точка 67 — подзарядный дроссель 55 — точка 54 — конденсатор 53, вывод 52 — вывод 15. При этом дрос I сель 55 ограничивает скорость нарас5 тания тока di/dt в цепи заряда конденсатора 53. Таким образом, при подаче питающего напряжения на выводы

14 и 15 инвертора практически сразу же происходит заряд конденсатора 53 ро напряжения 53

При работе инвертора на .нагрузку

А,В,С первичные обмо-.ки 30-32 трансформаторов 33-35 тока обтекаются током нагрузки. Токи вторичных обмоток 15

36-38 выпрямляются подзарядными диодными мостами 39-42, 43-46 и 47-50, в результате чего на выводах 51 и

52 постоянно имеется выпрямленное напряжение, которое дозаряжает подзарядный конденсатор 53 до напряжения, равного U5 =U +3U.

Далее рассмотрим работу инвертора на примере одной фазы, например фазы А. Допустим, что от блока 59 (фиг.2) поданы управляющие импульсы на главные тиристоры 1 и 6 и на коммутирующий тиристор 19 (фиг.3). Создаются две цепи тока. Первая цепль вывод 14 источника питания — тиристор 1 — фаза А и В нагрузки инвертора — тиристор 6 — вывод 15 источника питания. Вторая цепь — цепь заряда коммутирующего конденсатора 25: вывод 14 — тиристор 1 — точка 28

35 дроссель 60 — точка 63 — конденсатор 25 — точка 22 — коммутирующий тиристор 19 — вывод 15 источника питания. Дроссель 60 при этом ограничивает скорость нарастания тока через тиристоры 1 и 19. В результате заряда конденсатора ?5 на его правой обкладке устанавливается положительный потенциал, а на левой — отрицательный. По окончании заряда конден- 45 сатора 25 тиристор 19 закроется, так как ток заряда конденсатора 25 снизился до нуля. И, таким образом, конденсатор 25 готов к последующей коммутации.

В пусковых или тормозных режимах, а также при кратковременных просадках напряжения в силовой сети инвертора, когда напряжение на входе инвертора ниже порогового значения, а

55 ток инвертора превышает пороговое значение, коммутирующей способности конденсатора 25 не достаточно для належной коммутации главных тирис45

4 торов. Для этого необходимо заранее подзарядить конденсатор 25, что обеспечивается включением по блоку 59 управления одновременно с открытием главного тиристора f и коммутирующего тиристора 19 (по hase А) еще и подзарядного тиристора 56. Сигнал на включение подзарядного тиристора

56 индентичен сигналу на включение коммутирующего тиристора 19. В результате создается цепь подзаряда конденсатора 25 от источника подзаряда, т.е. от лодзарядного конденсатора 53, а именно: точка 54 конденсатора 53 — подзарядный дроссель

55 — точка 67 — точка 68 — вывод

66 — подзарядный тиристор. 56 " точка

63 — конденсатор 25 — точка 22 коммутирующий тиристор 19 - вывод

15 — вывод 52 — конденсатор 53. Это возможно потому, что благодаря прохождению тока через нагрузку инвертора на выводах 51 и 52 подзарядного источника появляется дополнительное напряжение, которое накапливается на конденсаторе 53, а последний при описанных условиях дозаряжает конденсатор 25. При этом величина напряжения на конденсаторе 25 становится больше, чем величина U=U< < U>z, тем самым обеспечивается надежная коммутация тиристоров фазы.

Аналогично происходит подзаряд конденсатора 25 при противоположной полярности его, указанной на фиг.1 в скобках, когда работает катодное плечо фазы A. При этом от блока 59, управления (фиг.2) подаются управляющие импульсы на коммутирующий тиристор 16 и главный тиристор 4 (фиг.3). Создается цепь подзаряда конденсатор 53 — точка 54 — дроссель

55 — точка 67 — точка 68 — коммутирующий тиристор 16 = точка 22— конденсатор 25 — точка 63 — дроссель

60 — точка 28 — главный тиристор вывод 15 — вывод 52 — конденсатор 53.

1436245

1-о

Это относится в равной мере как к пусковому и рабочему режимам, так и к тормозным режимам (режим резисторного торможения и торможение с рекуперацией в сеть).

Таким образом, предлагаемая схема с первого момента подключения ее к источнику. питания обеспечена возможностью дополнительного подзаряда коммутирующих конденсаторов 25-27 независимо от возможных состояний источника питания в последующих режимах работы инвертора, что обеспечивает надежную коммутацию инвертора.

Формула изобретения

Трехфазный инвертор напряжения, содержащий подключенные к входным выводам конденсатор фильтра и трехфазный мост главных тиристоров, зашунтированных обратными диодами, выводы переменного тока которого соединены с выходными выводами через первичные обмотки фазных трансформаторов тока, трехфазный мост коммутирующих тиристоров, катодная группа которого соединена с отрицательным входным выводом, а выводы переменного тока через коммутирующие конденсаторы соединены с катодами

Ф соответствующих подзарядных тиристо--ров, аноды которых объединены и подключены через подзарядный дроссель к положительному выводу параллельно соединенных однофазных диодных мостов, зашунтированных подзарядным конденсатором, в диагональ переменного тока каждого из которых включена вторичная обмотка соответствующего фазного трансформатора, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения надежности инвертор в пусковом и тормозном режимах работы путем дополнительного подзаряда коммутирующих конденсаторов, он снабжен тремя коммутирующими дросселями и дополнительным диодом, включенным между положительным входным выводом и анодной группой моста коммутирующих тиристоров, объединенной с анодами подзарядных тиристоров, между катодами которых и выводами переменного тока моста главных тиристоров включены соответствующие дополнительные дроссели, причем отрицательный входной вывод соединен с отрицательным выводом однофазных диодных мостов.

1436245

Составитель И.Жеребина

Техред Л.Сердюкова КорректоР В.Бутяга

Редактор А.Мотыль

Заказ 5657/55

Тираж 666 Подписное.

В!1ИИПИ Государственного комитета СССР

JTo делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4