Инвертор Советский патент 1983 года по МПК H02M7/515 

«SaStf

Фег1

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике - к преобразовательным устройствам (ПУ) со звеном постоянного тока, собранным на мострвых схемах с искусственной коммутацией вентилей. ПУ служит для преобра;зования постоянного тока в перееденный ток заданной частоты или для обратного преобразования. ПУ могут работать в чачестве устройств гарантированного питания йотребителей переменного тока стабилизированной частоты и напряжения а также в качестве устройств для питания регулируемого электропрвода переменного тока.

Известно ПУ с трехфазным выходом, выполненное на основе трех однофазных инверторов, каждый из которых содержит мост основных вентилей, шунтированных обратными диодами, четыре индивидуальных коммутирующих вентиля, групповой коммутирующий конденсатор, два групповых коммутирующих тиристора L1

Наиболее близким к предлагаемо. му является инвертор, содержащий основные и коммутирующие вентили, объединенные в анодную и катодную группь, к общей точке которых подсоединен групповой коммутирующий конденсатор. Другой его вывод подсоединен к средней точке цепи из двух групповых вентилей, подкл1оченных соответственно к плюсовому и минусовому проводам звена постоянного тока 2 J.

Недостатком изЪестного устройств является большое число вентилей. Для улучшения использования этих вентилей, их защцвдают RC-цепочками, включаемыми параллельно каждому из защищаемых вентилей. Число вентилей и, следовательно, число RC-цепей велико, поэтому потери энергии в них влияют на КПД инвертора, что увеличивает его габариты, как из-за необходимости размещения большого числа RC-цепей, -так и из-з необходимости обеспечения соответствующего теплоотвода. -В инверторе наиболее остро стоит вопрос о.снижении крутизны нарастания напряжения на индивидуальных коммутирукадих вентилях в ivraMeHT начала коммутации, а на основных вентилях в момент ее окончания. Пр этом требования к защите первых усугубляются тем, что поскольку все они имеют общую узловую точку, к которой подсоединен коммутирукяций конденсатор, то число фронтов кривых напряжений с максимальной крутизной на этих вентилях больше, чем у других бентилей. На крутизну и уровень этих фронтов влияют как неодновременность подачи отпиракяцих импульсов на синфазноуправляемые

групповые и индивидуальные коммутирующие вентили ( асимметрии системы управления), так и неидентичность этих вентилей по времени их включения. Вопрос о габаритах 5 RC-цепей и потерях в нюс особенно важен при широтном методе регулирования напряжения, при котором число коммутаций вентилей в несколько разпревышает выходную частоту. 10 Целью изобретения является повышение КПД и надежности путем снижения крутизны нарастания анодного напряжения на вентилях. Цель достигается тeм что в инверторе, содержащем подключенные к входным выводам основные вентили, соединенные по мостовой схеме, к ветвям которой подключены встречнопараллельно соединенные индивидуальQ ные коммутирующие вентили, подключенные общей точкой к источнику коммутирующего напряжения, соединенному противофазным выводом с групповыми коммутирующими вентилями, а также защитные RC-цепи, защитные RC-цепи подключены между общей точкой Индивидуальных коммутирующих вентилей и входными выводами..

В результате каждая из двух наз ванных RC-цепей защищает половину основных вентилей (ту половину, которая подключена к одноименному с RC-цепью входному выводу) независимо от числа фаз (ветвей) мостовой схемы и, кроме того, защищает все индивидуальные коммутирующие вентили.

На фиг. 1 приведен трехфазный инвертор с двумя RC-цепями для за0 1ЦИТЫ всех основных и всех, индивудуа31ьнь1х коммутирующих вентилей от недопустимых значений перенапряжени{1 возникающих при работе узла коммутации (обратные диоды на схеме ,не

5 показаны, поскольку их наличие в инверторе не обязательно), на фиг. 2 - пример исполнения однофаз ного инвертора, в KOTOJXJM наряду с предложенными (групповыми) RC-цепя ми подключены дополнительные (традиционные индивидуальные) RC-цепИ. Включение последних целесообразно, если нагрузка может быть неопределенно малой, а отпирающие импульсы основных вентилей не сплошные, а

5 набираются из последовательности узких импульсов. (В этом случае возможно самопроизвольное запирание основных вентилей в межкоммутационные интервалы времени и возникновение дополнительных пиков перенапряжения на основных вентилях). Данный пример показывает как традиционные RC-цепи на основных вентилях, благодаря групповым RC-цепям, усиливают одновременно защиту индивлдуальных KONiMyTHpyron{Hx вентилей. Поскольку основные защитные функции выполняют групповые ЯС-цепи то индивидуальные RC-цепи могут быть выполнены более легкими. На фигурах обозначены основные вентили 1-6, групповые коммутирующие вентили 7 и 8, коммутирующий дроссель 9 и коммутирующий конденсатор 10, индивидуальные коммутирующие вентили 11-16, основные защитные RC-цепи 17 и 18, обратные диоды 19-22, традиционные ЯС-цепи 23-26, точки соединения смежных RC-цепей для усиления их защитного действия 27-32. Запираниевентилей в инверторе по фиг. 1 производится одновременным включением группового и одного из индивидуальных коммутирующих i вентилей. Например, при запирании вентиля 1 одновременно подают от-, пирающие импульсы на вентили 7 и 11, а при запирании.вентиля 2 на вентили 8 и 12 .и т.д. Если в схеме отсутствуют обратные дирды, то к моменту, когда напряжение на конденсаторе после изменения знака станет больше или равно входному напряйсению, дополнительно отпирают следующий по порядку включения ,индивидуальный коммутирующий вентиль Так к моменту, когда при запира-; НИИ. вентиля 1 напряжение конденсат ра 10 достигнет названной велйчйны, подают отпирающий импульс на вентиль 12, а- при запирании вёнтигля 2 - на вентиль 13. ;. Запирание вентилей в схеме фиг. 2 производится аналогично, с той лишь разницей, что операций, связанные с включением коммутирующих вентилей смежных фаз, здесь, благодаря диодам 19-22, не требук|Тся. . , Обрыв:обратного тока в цепиос- :новных вентилей, который вызывает : появление опасных значений -4г-/ ПР ИСХОДИТ В момент их запирания под действием напряжения конденсатора. В это время включен соответствую щий- индивидуальный коммутирующий вентиль, поэтому RG-иепь 17 оказывается подключенной к запираемому вентилю из числа вентилей 1,3,5, . а RC-цепь 18 оказывается подключей ной к запираемому вентилю из числа вентилей 2, 4, 6. В отличие от основных вентилейi Jf на вентиповышенное значение лях 11-16 возникает в начальный момент коммутации, когда к ним ска ком прикладывается входное напряжение или даже суммарное напряжение входное и на конденсаторе (пос леднее, как указывалось, возникает из-за асимметрии системы управлени и неодинаковости времени включения коммутирующих вентилей). RC-цепи 17 и 18 в равно мере обеспечивают защиту вентилей 11-16, ограничивая скорость изменения потенциала общей точки коммутирующих вентилей относительно входных зажимов. Спад тока в цепи коммутирующих вентилейпроисходит во много раз медленнее, чем в цепи основных вентилей в начальной стадии коммутации и может не сопровождаться сколь-нибудь заметным обрывом тока этих вентилей. Поэтому в ряде случаев в инверторе достаточна установка только двух названных RC-цепей. Например, если алгоритм управления вентилями ПУ обеспечивает упомянутое ограничение величины напряжения на конденсаторе относительно рходного напряжения таким, что их разница составляет несколько десятков вольт, то обесточивание коммутирующих вентилей не сопровождается перенапряжением и в это время ИХ защита от перенапряжения и - не требуется. Если же напряжение на конденсаторе относительно входного составляет большие десятки или сотни вольт, то вентили 11-16 нуждаются в дополнительной защите от обрыва обратного тока в момент окончания коммутации. Эту защиту целесообразно осуществить одновременно с защитой основных вентиле. Как видно из фиг. 2, при подключении к основным вентилям традиционных RC-цепей 23-26, в условиях, когда подключены групповые RC-цепи, каждый из индивидуальных коммутирующих вентилей оказывается охвачей эквивалентной RC-цепыр с параметрамиГ в -: Эгде С, Cj - соответственно емкости групповых (основных) и индивидуальных (традиционных) RC-цепей , R, R - соответственно резисторы названных цепей. . . . , Для еще 6опе& эффективного использования емкостей защитных RC-цепей целесообразно точки 27, 28 и 29 или/и точки 30, 31 и 32 соединить между собой накоротко или через дополнительные резисторы, шунтирующие R J. Технико-экономич еская эффектив- . ность предлагаемого ПУ заключает ся в повьвиении эффективности использорайин его защитных RC-цепей и снижении тем самым опасных значений- и пиков, перенапряжения на dt

|венти ях ПУ. 1Например, в ПУ по фиг. 1 две защитные RC-цепи вьшолняют функции шести защитных RC-цепей с аналогичными параметрами, подключаемыми параллельно основным вентилям и трех защитных RC-цепей, подключаекб ос параллельно парам вентилей 11 и 14, 13 и 16, 15 и 12. При одинаковых параметрах RC-цепей защита последних оказывается в два раза более эффективной, поскольку нарастанию напряжения на этих вентилях в данном ПУ препятствуют обе защитные RC-цепи, а не одна из многих, как это имеет место при традиционном подключении RC дeпeй,

что эффективно уменьшает влияние асимметрии системы управления на

- -Л1

Усиление защитного действия КС-цепей, защищающих все вентили, а особенно индивидуальные коммутирующие вентили, повышает надежность ПУ и в конечном счете степень исполь зования его вентилей. Повышенная защита индивидуальных коммутирующих вентилей наиболее важна, поскольку скачок на них напряжения и крутизна его по случайным практически неустранимым причинам, как показано выше, могут меняться более чем в гва раза.

ИНВЕРТОР, содержащий подключенные к входным выводам основные вентили, соединенные по мостовой схеме, к ветвям которой подключены встречно-параллельно соединенные индивидуальные коммутирующие вентили, подключенные общей точкой к источнику коммутирующего напряжения, соединенному противофазным выводом с групповыми коммутирующими Вентилями, а также защитные .RC-цепи, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности путем снижения крутизны нарастания анодного напряжения на вентилях, защитные RC-цепи подключены между общей точкой индивидуальных коммутирующих вентилей и входными выводами. т; М4 f М .5 Ш 00 00