Мостовой @ -фазный инвертор

 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение Б преобразователях с искусственной коммутацией тиристоров, в частности в системах тягового электропривода на тепловозах. Целью изобретения является упрощение и улучшение массогабаритных показателей. Устр-во содержит силовые тиристоры 1-6 и распределительные тиристоры 7-12. Полностью управляемые коммутирующие тиристоры 15,16 соединены с накопительными конденсаторами 19,20. Тиристоры 7-12 выполняют функцию не только распределительных, но и вентилей обратного тока совместно с двумя тиристорами 13, 14. 1 з.п. ф-лы. 1 ил. J JM JJ JJ X ЗП ЗБ 32 V 12 4 СЛ 00 00 О 00 У 6 -$28 № 324 yj

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s1)s Н 02 M 7/515

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4747348/07 (22) 09,10,89 (46) 30,08,92. Бюл. М 32 (71) Научно-исследовательский, проектноконструкторский и технологический институт тяжелого злектромашиностроения

Харьковского завода "Электротяжмаш" им.

В.И.Ленина (72) Ю. И. Гусевский, Г. Н. Ковал и вка р, Н.В,Панасенко и С.Н.Полторак (56) Бестерлинг В. Асимметричные тиристоры в схемах преобразователей (ASSN 023455552). Электротехническая промышленность. Преобразовательная техника, аппараты низко. о напряжения: злектропривод. Зарубежный опыт.

Экспресс-информация. 1986, вып. 18 (99), с.

5, рис. 5(а) и 5(б), Авторское свидетельство СССР

М 1672546, кл. Н 02 M 7/515, 1989, (54) МОСТОВОЙ m-ФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР

„„. Ж„„1758808 А1 (57) Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в преобразователях с искусственной коммутацией тиристоров, в частности в системах тягового злектропривода на тепловозах. Целью изобретения является упрощение и улучшение массогабаритных показателей. Устр-во содержит силовые тиристоры 1 — 6 и распределительные тиристоры 7 — 12. Полностью управляемые коммутирующие тиристоры

15, 16 соединены с накопительными конденсаторами 19, 20, Тиристоры 7 — 12 выполняют функцию не только распределительных, но и вентилей обратного тока совместно с двумя тиристорами 13, 14. 1 з.п. ф-лы. 1 ил.

1758808

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в преобразовательных устройствах широкого назначения с искусственной коммутацией ти ристоров.

Цель изобретения — упрощение и улучшение массогабаритных показателей.

На чертеже представлена схема гп-фазного инвертора.

Устройство содержит силовые тиристоры 1-6, распределительные тиристоры 712, анодный 13 и катодный 14 тиристоры обратного тока (соответственно тиристор 13 подключен к общей точке анодов главных тиристоров 1, 3, 5, а тиристор 14 подключен к общей точке катодов главных тиристоров

2, 4, 6), коммутирующие запираемые тиристоры 15, 16, зарядные диоды 17, 18, коммутирующие конденсаторы 19, 20, маломощные источники подзаряда 21, 22, дроссели 23 — 28 и дополнительные дроссели

29, 30, служащие для ограничения скорости нарастания тока через главные тиристоры, тиристоры обратного тока и защитные дроссели 31 — 36, служащие для ограничения скорости нарастания тока через главные тиристоры при разряде конденсатора фильтра 37 в случае опрокидывания инвертора.

Кроме того, на чертеже показаны присущие любым схемам автономных инверторов напряжения конденсатор фильтра 37 и источник питания 38, а также тормозной резистор 39.

Рассмотрим работу инвертора, приняв следующее исходное состояние схемы, предшествующее коммутации главного тиристора 1, при прямом чередовании фаз выходного напряжения инвертора: напряжение на конденсаторе фильтра, определяемое напряжением источника питания 38, подключенного к входу инвертора, равно (4; к выходным выводам инвертора

А, В, С подключена симметричная активноиндуктивная нагрузка, например, асинхронный электродвигатель; полагаем, что нагрузка включена "звездой"; включены главные тиристорь1 1, 2, 3; напряжения на коммутирующих конденсаторах 19, 20 соответственно равны Uco и Uc», причем

Uco > Uc» > 0; ток в цепях с остальными вентильными элементами равен нулю.

При укаэанных условиях ток от источника питания 38 протекает по следующим цепям: "плюс" источника питания 38— тиристор 1 — дроссель 23 — дроссель 31— нагрузка, подключаемая к клемме фазы А;

"плюс" источника питания 38 — тиристор 3— дроссель 25 — дроссель 33 — нагрузка, подключенная к фазе В; нагрузка, подключенная к фазе С вЂ” дроссель 32 — дроссель 24—

50

Uc(t) = Vco

1нк

C

5

25 тиристор 2 — "минус" источника питания 38, При этом напряжения фаз А и В положительны и равны Ug/3, напряжение фазы С отрицательно и равно -2Ud/3, где Ud напряжение источника питания 38 (среднее значение).

Непосредственно перед коммутацией тиристора 1 ток фазы А равен i,» (мгновенное значение). В соответствии с общепринятыми допущениями величина i>» в процессе коммутации тиристоров на интервале коммутации Тк полагается. неизменной. Для отключения тиристора 1 включаются запираемый тиристор 15 и распределительный тиристор 7, Образовался контур коммутации тиристора 1: предварительно заряженный конденсатор 19 — тиристор 15 — тиристор 7 — дроссель 23 — тиристор 1— конденсатор 19, В ветви: конденсатор 19— тиристор 15 — тиристор 7 начинает протекать ток, а в ветви; тиристор 1 — дроссель 23 ток начинает снижаться таким образом, что сумма токов в этих двух ветвях остается постоянной и равной I ». Дроссель 23 служит для ограничения скорости нарастания тока в цепи коммутации (конденсатор 19— тиристор 15 — тиристор 7), ее максимальное значение равно

Через определенное время (Л t>) через цепь коммутации 19 — 15 — 7 начинает протекать полный ток!н» фазы А, а ток в цепи 1 — 23 становится равным нулю и к тиристору 1 прикладывается отрицательное напряжение Uc(t) конденсатора 19, На интервале коммутации Тк при правильно выбранных параметрах контура коммутации тиристор 1 должен восстановить свои запирающие свойства, Интервал Тк отсчитывается от Момента включения тиристоров 5 и 7 и до момента запирания тиристора 15. На интервале времени (Тк-6 1), которое должно превышать время твосст, к тиристору 1 прикладывается отрицательное напряжение, изменяющееся по закону где 0 «t Т», После завершения процесса коммутации остаточное напряжение на конденсаторе 19 (без учета изменения напряжения на конденсаторе 19 на интервале времени Л 1п равно

1758808

1нк

0« = Uco — Тк.

Сщ

После запирания тиристора 15 фаза А отключается от положительного полюса источника питания 38, а так как на интервале времени, предшествовавшем коммутации тиристора 1, в индуктивности нагрузки фазы А была запасена значительная реактивная энергия, ЭДС самоиндукции фазы А меняет знак и возрастает до величины, достаточной для подключения фазы А к отрицательному полюсу источника питания 38 по цепи: "минус" источника питания 38— конденсатор 20 — диод 18 — тиристор 7— дроссель 31 — нагрузка фазы А.

Таким образом, в схеме инвертора выполняется условие безразрывной коммутации. При этом начинается процесс дозаряда конденсатора 10 от значения U«(остаточное напряжение от предшествующей коммутации тиристора 6) до значения U

iHK = const, то процесс дозаряда конденсатора 20 происходит за время Т, После дозаряда конденсатора 20 до величины U

14 — дроссель 30 — тиристор 7 — дроссель

31 — нагрузка фазы Л. Диод 18 запирается напряжением конденсатора 20. Дроссел ь

30 служит для ограничения скорости нарастания тока через включающийся тиристор. При этом процесс коммутации тока в ветвях: конденсатор 20 — диод 18 и тиристор 14 — дроссель 30 протекает в течение времени Atz =Лt> и происходит аналогично описанному для ветвей: тиристор 1— дроссель 23 и конденсатор 19 — тиристор 15 — тиристор 7.

Если инвертор работает в режиме управления Ог = 5л/6, где От — угол управления главными тиристорами, и

Од =л/6, где Од — угловая мера части периода, в течение которой по цепи: тиристор

14 — дроссель 30 — тиристор 7 — дроссель 31 — фаза А протекает реактивный ток нагрузки, ток в фазе А снижается до нуля за время

tp = Од/й), где а — круговая частота напряжения на выходе инвертора, После этого тиристор 14 отключается и фаза А отключается от источника питания, Напряжение на нагрузке фазы А становится равным нулю, По истечении времени л/6 ш от начала коммутации тиристора 1 в соответствии с диаграммой управления инвертора производится включение тиристора 4, а контур коммутации: конденсатор 20 — тиристор 16 — тиристор 8 подготовлен к выключению очередного тиристора 2. Процесс коммутации тиристора 2 будет происходить аналогично процессу коммутации тиристора 1. В процессе коммутации тиристора 2 будет произведен доэаряд конденсатора 19 реактивным током фазы С. В дальнейшем указанные процессы повторяются.

Особенностью схемы инвертора является то. что тиристоры 7-12 совмещают функции не только коммутирующих тиристоров, но и диодов обратного тока, присущих всем схемам инверторов напряжения, В связи с возможностью контроля напряжения на коммутирующих конденсаторах, s схеме инвергора отсутствует явление накопления энергии.

Инвертор обладает возможностью бесконтактного перевода схемы, например, в системе инвертор — асинхронный электродвигатель, в режим реостатного торможения, что не требует использования силовой коммутационной аппаратуры либо бесконтактных ключей.

При резком сбросе нагрузки подключается автоматически поглощающее устройство (резистор 39), Формула изобретения

1. Мостовой m-фаэный инвертор, содержащий подключенный к входньгм выводам

m-фазный мост силовых тиристоров, в каждое плечо которого включен дроссель, а выводы переменного тока соединены с выходными выводами, две группы распределительных тиристоров, первая иэ которых состоит из m тиристоров, аноды которых соединены и подключены к катоду первого полностью управляемого коммутирующего тиристора, а катоды соединены через упомянутые дроссели с катодами соответствующих силовых тиристорав анодной группы. причем m распределительных тиристоров второй группы объединены катодами, подключенными к аноду второго полностью управляемого коммутирующего тиристора, а анодами соединены с анодами силовых тиристоров катодной группы через другие упомянутые дроссели, анод первого полностью уп равляемо го коммутирующего тир истора через первый накопительный конденсатор соединен с положительным входным выводом, соединенным с отрицательным выводом первого источника подзаряда, подключенного через согласующий реэи1758808

Составитель И.Жеребина

Техред ММоргентал КоРРектоР Н.Гунько

Редактор И.Касарда

Заказ 3061 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 стор параллельно первому накопительному конденсатору, а катод второго полностью управляемого коммутирующего тиристора через второй накопительный конденсатор подключен к отрицательному входному выводу, соединенному с положительным выводом второго источника подзаряда, подключенного через другой согласующий резистор параллельно второму накопительному конденсатору, а также два обратных тиристора и два диода, отл ича ю щи йс я тем, что, с целью упрощения и улучшения массогабаритных показателей, он снабжен двумя дополнительными дросселями, причем катоды распределительных тиристоров второй группы соединены с анодом первого диода, подключенного катодом к аноду первого полностью управляемого коммутирующего тиристора, и через первый дополнительный дроссель — с анодом первого обратного тиристора, соединенного катодом с положительным входным выводом, а аноды распределительных тиристоров

5 первой группы соединены с катодом второго диода, подключенного анодом к катоду второго полностью управляемого коммутирующего тиристора, и через второй дополнительный дроссель — с катодом второго

10 обратного тиристора, соединенного анодом с отрицательным входным выводом.

2. Инвертор по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения устойчивости работы инвертора в нестационарных ре15 жимах, между анодами первой группы распределительных тиристоров и катодами второй группы распределительных тиристоров включен введенный резистор.