Трехфазный инвертор напряжения

 

Изобретение относится к преобразовательной технике. Целью является повышение надежности защиты инвертора при перегрузках и опрокидьшании его. Инвертор содержит в каж дом-плече всех фаз в цепи обратного диода 7 (8-12; первичную обмотку 34 (35-39)-трансформатора тока 40 /г/г (41-45). Вторичная обмотка 46 (47 - 51) включена в диагональ переменного тока диодного моста 58 (59-63). Гасящие тиристоры 68, 71 (69, 72 и 70, 73) соединены последовательно между собой. Между анодной группой гасящих тиристоров и выводом 76 с одной стороны и между катодной группой гасяпщх тиристоров и выводом 77 с другой стороны подключена цепочка последовательно соединенных гасящего конденсатора 64 (65) и гасящего дросселя 66 (67) . Выходы постоянного тока анодных диодных мостов 58, 59, 60 подключены к вьгоодам 76, 74, а выходы постоянного тока катодных диодных мостов 61, 62, 63 подключены к выводам 75s Это обеспечивает надежную защиту главных тиристоров 1-6 при независтлчом от напряжения питающей сети подзаряде гасявщх конденсаторов соответственно анодной и катодной групп тиристоров. 4 ил. О) Isd «Ч К %г. /

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (51)4 Н 02 М 7 515

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4288538/24-07 (22) 23.,07.87 (46) 07.03.89. Бюл. У 9 (71) Ленинградский институт инженеров железнодорожного транспорта им. акад. В.Н.Образцова (72) К.ЮБурак, Н.П.Лебедева и Т.K.Àëåêñàíäðoíà (53) 621.314.57(088 ° 8) (56) Глух Е.М. и Зеленов В.Е. Защита полупроводниковых преобразователей. — И.: Энергия, 1970, с.95-103, Авторское свидетельство СССР

N- 11332288990066,, к л, Н 02 М 73515, 1985. (54) ТРЕХФАЗНЫЙ HHBEPTOP НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике. Целью является повьппение надежности защиты инвертора при перегрузках и опрокидывании его ° Инвертор содержит в каждом.плече всех фаз в цепи обратного диода 7 (8-12) первичную обмотку

34 (35-39) трансформатора тока 40 бб уу (41-45). Вторичная обмотка 46 (47

51) включена в диагональ переменного тока диодного моста 58 (59-63).

Гасящие тиристоры 68, 71 (69, 72 и

70, 73) соединены последовательно между собой. Между анодной группой гасящих тиристоров и выводом 76 с одной стороны и между катодной группои гасящих тиристоров и выводом 77 с другой стороны подключена цепочка последовательно соединенных гасящего конденсатора 64 (65) и гасящего дросселя 66 (67). Выходы постоян ного тока анодных диодных мостов

58, 59, 60 подключены к выводам

76, 74„ а выходы постоянного тока катодных диодных мостов 61, 62, 63 подключены к выводам 75, 77. Это обеспечивает надежную защиту главных тиристоров 1-6 при независимом от напряжения питающей сети подзаряде гасящих конценсаторов соответственна анодной и катодной групп тиристоров. 4 ил.

1464272

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в тяговом приводе с бесколлекторными двигателями.

Целью изобретения является повышение надежности защиты инвертора при его перегрузках и опрокидывании.

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема трехфазного инвертора напряжения; на фиг.2, принципиальная схема формирования импульсов управления гасящих тиристоров при перегрузках и при коротком ( замыкании в звене постоянного тока ( инвертора; на фиг.3 — диаграмма импульсов управления всеми тиристорами инвертора при перегрузках в звене ( постоянного тока; на фиг.4 — то же, при коротком замыкании в звене по- 20 стоянного тока.

Трехфазный инвертор напряжения (фиг.I) содержит подключенные к входным выводам мосты основных тиристоров 1-6,обратных диодов 7-12 и ком- 25 мутирующих тиристоров 13-18, выводы

19-21 переменного тока которых со( единены через коммутирующие элементы 22, 23; 24, 25 и 26, 27 с объединенными выводами 28, 29; 30 и 31 и 3р

32, 33 переменного тока мостов основных тиристоров 1-6 и обратных диодов 7-12, к которым подключены выходные выводы (соответственно, фазы. А, В и С). В каждом плече инвертора последовательно с обратным диодом 7 (8-12) включена первичная обмотка 34 (35-39) трансформатора 40 (41-45) тока. К зажимам вторичной обмотки 46 (47-51) последнего в каж- 40 дом ппече инвертора подключены резистор 52 (53-57) и диагональ переменного. тока диодного моста 58 (59-63). Кроме того, инвертор содержит гасящие конденсаторы 64 и 65,, 45 дроссели бб и 67 и тиристоры 68-73.

Аноды гасящих тиристоров 68-70 всех анодных плеч инвертора объединены в общую анодную шину 74, а катоды гасящих инверторов 71-73 всех катод50 ных плеч объединены в общую катодную шину 75. Между общей анодной шиной

74 и положительным входным выводом

76 и между общей катодной шиной 75 и отрицательным входным выводом 77 включена цепочка, состоящая из последовательно соединенных гасящего конденсатора 64 (65) и гасящего дрос" селя 66 (67), а также включены диагонали постоянного тока диодных мостов 58-60 и 61-63 соответствен-. но всех анодных и всех катодных плеч инвертора.

В Каждой фазе А, В и С инвертора гасящие тиристоры 68 (69 и 70) анодного плеча и 71 (72 и 73) катодного плеча соединены последовательно между собой и их общая точка 78 (79 и

80) подключена к своему фазному выходному выводу 29 (31 и 33). В цепи главного тиристора 1(2-6) и обратного диода 7 (8-12) в каждом плече инвертора включены дроссели 81 (82-86) и 87 (88-92) соответственно. Между выводами 76 и 77 последовательно с датчиком 93 тока включен конденса тор 94 фильтра, к выводу 76 подключен датчик 95 тока. Выводы 76 и 77 подключены к источнику 96 питания.

Выходы датчиков 93 и 95 тока подключены к системе 97 управления инвертором.

На все тиристоры 1-6, 7-12 и 68 —

73 управляющие импульсы поступают от системы 97 управления (фиг.2).

При этом сигналы управления гасящими тиристорами 68-73 формируются при перегрузках в формирователях

98-100, а затем после логической обработки в блоке 101 сравнения поступают непосредственно на гасящие тиристоры 68-73 в зависимости от выбранного алгоритма защиты инвертора.

Уставка датчика 95 тока отстроена на среднее значение тока перегрузки инвертора, а уставка датчика

93 тока — на максимальное мгновенное значение тока в цепи конденсатора 94 фильтра.

При перегрузках привода, т.е. при превьппении уставки датчика 95, от него поступает сигнал на систему

97 управления. При наличии этого сигнала формирователь 98 импульсов управления гасящих тиристоров 68—

73 системы 97 управления формирует сигналы на включение каждого гасящего тиристора 68-73, причем управляющий сигнал на каждый из них поступает с задержкой относительно сигнала управления коммутирующим тиристором 13 (14-18).

Формирователь 98 управляющих импульсов гасящих тиристоров 68-73 при .перегрузках состоит из двух элементов 102 и 103 (одновибраторов с

3 14 повторным запуском АГЗ), двух элементов ИЛИ-НЕ 104 и 105, шести стандартных логических элементов И-НЕ

107-112, каждый из которых выдает сигнал на открытие своего гасящего тиристора при наличии сигнала от дат чика 95 синхронно с открытием коммутирующего тиристора того же плеча, к которому относится указанный гасящий тиристор, и одного логическо го элемента И-НЕ 106, обеспечивающег уровень логической единицы на входах одновибраторов 102 и 103.

Независимо от наличия сигнала перегрузки от датчика 95 от каждого спада сигналов на открытие коммутирующих тиристоров 13-18 одновибраторами 102 и 103 формируются сигналы на открытие гасящих тиристоров 68—

73. Сигналы анодной группы тири- сторов 13, 15 и 17 через элемент

ИЛИ-НЕ 104 поступают на вход D< одновибратора 102, а сигналы катодной группы тиристоров 14, 16 и 18 через . элемент ИЛИ-НЕ 105 — на вход D одновибратора 103. На выходе Q каждого из элементов 102 и 103 формируется сигнал задержки заданной длительности, срез которого, поступая на вход D каждого из элементов 102 и

103, формирует сигнал заданной длительности на открытие главных тиристоров °

Формирователь-99 управляющих сигналов гасящих тиристоров 68-73 при опрокидывании инвертора состоит из логического элемента И-НЕ 113 и одновибратора АГЗ 114.

Формирователем 100 является логический элемент И-НЕ, обеспечивающий запрет на включение главных тиристоров 1-6 (фиг.1) при коротком замыкании инвертора.

Блок 101 сравнения состоит из шести стандартных элементов И-HK 115, 120.

Допустим, сигнал от датчика 95. l перегрузки поступает в момент (фиг.3), когда открыты главные тиристоры 1, 5 и 6 (фиг.1). При этом импульсы гашения на соответствующие гасящие тиристоры поступают согласно фиг.3 в такой последовательности:

70, 72, 68.

Для приМера рассмотрим работу анодного плеча фазы A в момент поступления управляющего импульса на коммутирующий тиристор 13 (фиг.1). В

64272 период предыдущего проводящего состояния главного тиристора 1 он был принудительно погашен коммутирующим

5 конденсатором 22 через коммутирующий тиристор 13. После гашения глав.ного тиристора 1 коммутирующий конденсатор 22 перезаряжается по пепи конденсатор 22 — дроссель 23 — точки 28, 78, 29 — первичная обмотка

34 трансформатора 40 тока — обрато ный диод 7 — дроссель 87 — коммутирующий тиристор 13 — точка 19 — конденсатор 22. Импульс тока, прошедший по первичной обмотке 34 трансформатора 40 тока, наводит во вторичной обмотке 46, замкнутой на резистор

52, два импульса напряжения, соответствующие переднему и заднему фронтам импульса первичной обмотки

34. Величина сопротивления резистора 52 выбирается нз требований предельно допустимого уровня напряжения на гасящем конденсаторе 64. На rS выпрямителе 58 происходит импульсное двухполупериодное выпрямление указанных импульсов, и конденсатор

64 заряжается полярностью, указанной на фиг.1 без скобок, по цепи вторич" ная обмотка 46 трансформатора 40 тока — выпрямитель 58 — гасящий дроссель 66 — гасящий конденсатор 64— выпрямитель 58 — вторичная обмотка

46 трансформатора 40 тока. При поступлении управляющего импульса от формирователя 98 системы 97 управ35 ления (фиг.2) на гасящий тиристор

68 конденсатор 64 разряжается по цепи {фиг.1) конденсатор 64 — дроссель

66 — гасящий тиристор 68 — главный тиристор 1 — плюсовая шина 76 — конденсатор 64 и по цепи обратного диода 7 конденсатор 64 — дроссель 66— гасящий тиристор 68 — точки 78 и

29 — первичная обмотка 34 трансфорф5 матора 40 — обратный диод 7 — дроссель 87 — конденсатор 64.

После закрытия главного тиристо1 ра 1 ток разряда конденсатора 64 про 50 текает только по цепи обратного диода 7, и, таким образом, конденсатор 64 перезаряжается до обратной полярности {"-, +"), указанной на фиг.1 в скобках. При этом гасящий тиристор 68 закрывается приложенным к нему обратным напряжением кон денсатора 64, а сам конденсатор

64 вновь перезаряжается через выпрямитель 58 до исходной полярности

146427

"+, -" без скобок (фиг.1). Тем самым он вновь готов к гашению главного тиристора 1.

Р

При этом дроссель бб ограничива5 ет скорость нарастания тока перезаряда гасящего конденсатора 64. Величина емкости гасящего конденсатора и величина индуктивности гасящего дросселя, а значит, масса и габариты этих элементов схемы примерно в три раза меньше, чем суммарная вели- . чина каждого из этих параметров в

; случае использования укаэанных гася1, щих элементов в каждом плече инверто" 15 ра.

При коротком замыкании в звене, постоянного тока, например, в момент с (фиг.4) по фазе A когда ток короткого замыкания протекает через 2< главные тиристоры 1 и 4 фиг.1), дат.-, чик 93 максимального мгновенного зна-: чения тока посылает сигнал на формирователи 99 и 100. Из положительного перепада сигнала датчика 93 25 блок 100 формирует уровень логического нуля запрещающий подачу сигЭ налов управления на все главные ти ристоры 1-6. Одновременно формирователь 99 обеспечивает сигнал на включение всех гасящих тиристоров 6873. Обработка сигнала датчика 93 в .формирователе 99 аналогична тем же процессам в формирователе 98. Логический элемент И-НЕ 113 инвертирует сигнал датчика 93 и подает его на вход D, одновибратора 114, с выхода которого сигнал заданной длитель1 ности поступает на блок 101 сравнения. Последний обеспечивает включение 40

"гасящих тиристоров 68-73 по заданному алгоритму защиты при коротком замыкании в. звене постоянного тока.

Импульсы управления гасящих тиристоров имеют меньшую длительность, 45 чем управляющие импульсы коммутирую\ щих тиристоров, так как потеря напряжения на электродах гасящих тиристоров практически исключена и для

2 6 выполнения ими функций дополнительного гашения тока главных тиристоров ширина управляющих импульсов гасящих тиристоров должна быть достаточна только для их открытия.

Формула изобретения

Трехфазный инвертор напряжения, содержащий подключенные к входным выводам мост основных тиристоров, зашунтированных обратными диодами и мост коммутирующих тиристоров, вы воды переменного тока которого соединены через коммутирующие элементы с выводами переменного тока моста гасящих тиристоров и выводами переменного тока моста основных тиристоров, подключенными к выходным выводам, причем последовательно с каждым обратным диодом включена первичная обмотка соответствующего трансформатора тока, вторичная обмотка которого в каждом плече инвертора зашунтирована резистором и включена в диагональ переменного тока диодного моста, а также содержащий две последовательные гасящие цепочки, состоящие каждая из гасящих конденсатора и дросселя, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью.повышения,надежности защиты инвертора при его перегрузках и опрокидывании, .аноды гасящих тиристоров анодной

1руппы моста объединены и подключены к положительному входному выводу через первую последовательную гасящую цепочку, к которой подключены диагонали постоянного тока диодных мостов анодных плеч инвертора, а катоды гасящих тиристоров катодной группы моста подключены к отрицательному входному выводу через вторую последовагельную гасящую цепочку, к которой подключены диагонали постоянного тока диодных мостов катодных плеч инвертора, причем гасящие ти» ристоры каждой стойки моста соедине- . ны непосредственно.

1464272

1464272

М fO 270 ЯИ фЯ) Яд Н0 720 N> М

Ф

Фиа. $

Составитель И.Жеребина

Редактор Г.Волкова Техред N.Äèäûê Корректор В.Гирняк (>

° В

Заказ 831/57 Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, I01