Тиристорный инвертор Советский патент 1983 года по МПК H02M7/515 

(5) ТИРИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулируемых электроприводах переме ного тока для преобразования частоты питающей сети. По основному авт. св. № 851702 и вестен тиристорный инвертор, содержащий объединенные выводами переменного тока мост диодов обратного тока и тиристорный мост, каждый клю которого выполнен в виде последовательно соединенных разделительного диода и тиристора, дополнительные ис точники постоянного напряжения, каждый из которых через импеданс включен между точками соединения разделительных диодов и тиристоров соот ветствующей пары ключей, образующих стойку, коммутирующие дроссели, средние точки обмоток каждого из которых подключены к соответствующим выводам переменного тока тиристорного моста, коммутирующие конденсаторы, числом равные числу ключей. 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 со. 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 контура равна половине емкости одного коммутирующего конденсатора. Нараст ние тока коммутации в колебательном контуре при коммутации происходит до выравнивания напряжений на двух коммутирующих конденсаторах, принадлежащих одной стойке ключей, один из которых заряжен до полного напряжения, а другой имеет нулевое напряжение заряда. Выравнивание напряжений конденсаторов происходит на уровне половины полного напряжения заряда коммутирующих конденсато ров, следовательно, амплитуда тока коммутации определяется только половиной зарядного напряжения коммутирующих конденсаторов, при этом она в два раза меньше, чем при полном использовании зарядного напряжения коммутирующих конденсаторов 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 тех нико-экономических показателей, а именно уменьшение габаритов и стоимости тиристорного инвертора. Поставленная цель достигается те что тиристорный инвертор дополнительно снабжен двухоперационными ти ристорами , подключенными параллельно обкладкам коммутирующих конденсаторов. Емкость каждого из коммутирующих конденсаторов уменьшена почти в четыре раза. Подключение управляемых ключей параллельно коммутирующим ко денсаторам дает возможность зашунтировать один из конденсаторов во время разряда второго конденсатора одноименной фазы, вследствие чего н происходит последовательного вклю- чения 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 по ного разряда коммутирующего конденсатора. Полученные преимущества поз воляют значительно снизить габариТЫ и стоимость тиристорного инвертора вследствие уменьшения общей мощности батареи коммутирующих конденсаторов почти в четыре раза. На фиг. 1 представлена принципиальная схема тиристорного инвертора; 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 k диодов 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 k диодов обратного тока, точка соединения анодов разделительных диодов 12-14 подключена к общей точке соединения катодов диодов 5-7 обратного тока, а точка соединения катодов разделительных диодов 15-17 подключена к точке соединения анодов диодов 8-10 обратного тока, выводы переменного тока мостов t и 11 пофазно объединены, точки соединения диодов 5и8, 6и9, 7и10 соединены с точками соединения тиристоров 18 и 21, 19 и 22, 20 и 23 соответственно, коммутирующие конденсаторы , Ъдними обкладками подключенные к точкам соединения разделительных диодов 12-17 и тиристоров 18-23, а другими - через полуобмотки 30-35 коммутирующих дросселей 36-38 к выводам переменного тока 11, коммутирующие диоды , подключенные параллельно обкладкам коммутирующих конденсаторов , дополнительные источники постоянного напряжения, своими положительными выводами подключенные через импедансы 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. ВывоSды переменного тока моста 11 подкл 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 конденсаторо и 27, принадлежащих одной фазе. Устройство работает следующим об разом. Пусть в какой-то момент времени включены тиристоры 18, 19 и 23 Хфиг. 1 ) ток от положительного выво да 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 постоянного напряжения. При одновременном включении тиристора 21 и двухоперационного тиристора 51 коммутирующий конденсатор 27 разряжается по цепи: конденсатор 27 - полуобмотка 33 ком мутирующего дросселя Зб - тиристор 21 - конденсатор 27. При разряде ко денсатора 27 через полуобмотку 33 в второй полуобмотке 30 дросселя 36 н водится ток коммутации, который направлен навстречу току нагрузки через тиристор 18. Ток коммутации пол обмотки 30 замыкается по цепи: полу обмотка 30 - тиристор 18, коммутирующий двухоперационный тиристор 51 - полуобмотка 30. При этом в результате включения двухопер а4ионного тиристора 51 на первом этапе коммутации, пока разряжается конденса1тор 27, не происходит заряд конденсатор 2, 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 тока разделительный диод 12 - двухоперационный тиристор 51 полуобмотка 30. Происходит дальнейший разряд коммутирующего конденсатора 27 и дальнейшее нарастание тока разряда, а следовательно, и нарастание тока 88в коммутации во второй полуобмотке 30 дросселя Зб. 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 Зб. В момент, кг)гда 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 Зб, происходит запирание двухоперационного ( полностью управляемого ) тиристора 51, который шунтирует коммутирующий конденсатор 2. 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 k2 - полуобмотка 33, а ток полуобмотки 30 по контуру: полуобмотка 30 - обратный диод 5 - разделительный диод 12, коммутирующий конденсатор 2, полу- обмотка 30. При этом происходит заряд коммутирующего конденсатора 2. Энергия, запасенная в обмотке дросселя 36, полностью передается в коненсатор 2. Токи в обоих Контурах

падают до нуля, а конденсатор 2k за ряжается до напряжения, близкого к напряжению дополнительного источника kS постоянного напряжения, но несколько меньше этого напряжения за счет потерь в рассмотренных коле бательных контурах.

На этом заканчивается второй этап коммутации, и происходит запирание ДИОД9В 5, 12 и tZ. При недостаточности индуктивности рассеяния обмотки коммутирующего дросселя 36 . 2 ) последовательно с каждой полуобмоткой включаются дополнитель ные индуктивности 58 и 59. В далбнейшем происходит дозаряд конденсатора 2k (фиг. 1) от дополнительного источнику kS постоянного напряжения по цепи: плюс источника k - импеданс kS - конденсатор 2k - полуобмотка 30 - тиристор 21 - минус ис10013888

точника 45. По окончании дозаряда конденсатора 2k схема подготовлена к коммутации тока в другой полуфазе, т.е. в тиристоре 21. Работа дру5 гих фаз происходит аналогично.

Формула изобретения

Тиристорный инвертор по авт. св. № 851702, отличающийся тем, что, с целью улучшения техникоэкономических показателей устройства, он снабжен коммутирующими двухоперационными тиристорами, подключенными параллельно обкладкам коммутирующих конденсаторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 851702, кл. Н 02 М 7/515, 1979.