Трехфазный инвертор тока Советский патент 1983 года по МПК H02M7/515 

2. Инвертор тока по п. 1, о т личающийся тем, что последовательно с дополнительными диодами плеч, соединенных с одним фазным выводом, включены вторичные-обмотки трансформаторов, первичные обмотки которых зашунтированы встречными диодами и включены между тиристорами и отсекающими диодами соответствующих одноименных плеч, соединенны с другим фазным выходным выводом, причем начала обмоток каждого плеча подключены к точке соедине

ния встречного диода с конденсатором.

S. Инвертор тока по п. 1-, о т л и ч ающи. я тем, что последовательно с дополнительными диодами плеч, подключенных -к одному фазному выводу, включены вторичные обмотки одного трансформатора, а другой фазный выходной вывод соединен с соответствующими ему плечами моста череэ первичную обмотку указанного трансформатора, причем начала всех обмоток подключены к соответствующим тиристорам.

1. ТРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР ТОКА, содержащий подключенный к входным вы водам трехфазный вентильный мост, вы.воды переменного тока которого связаны с фазными выходными выводами, а каждое плечо состоит из последовательно соединенных отсекающего диода и тиристора, соединенного с первым индуктивным элементом, а также конденсатора-И последовательной цепочки из дополнительного диода и второго индуктивного элемента, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежное ти путем облегчения токового режима силовых вентилей, в качестве первого и второго индуктивных элементов использованы соответственно первичные и вторичные обмотки -трансформаторов, тиристоры каждого плеча подключены к фазному выходному выводу и соединены с одной первичной обмотi кой трансформатора данной фазы, причем указанный дополнительный диод (Л в каждом плече включен в прямом направлении и совместно с вторичной обмоткой одного трансформатора другой фазы шунтирует отсекающий диод, параллельно которому подключен кон-, денсатор. О5 4; 4:;

Изобретение относится к .электротехнике и может быть использовано для. тиристоркых преобразователей частоты (ТПЧ) в вентильном электроприводе, Известны ведомые по ЭДС синхронного двигателя .(-РД) зависимые инверторы тока ТПЧ с естественной коммут цией вентилей инвертора по ЭДС, раз виваемой СД 1. Однако при малых скоростях вращения СД, например при их пуске и разгоне, естественная коммутация вентилей этих инверторов из-за малой величины ЭДС СД не может быть обеспе чена. Известен ведомый по ЭДС СД зави симый инвертор тока со смешанной ком мутацией вентилей, переводимый при пуске и. разгоне СД с помощью специальных устройств пусковой автоматики в . принудительной (искусствен ной) коммутации 2. Необходимость в дополнительных устройствах пусковой автоматики ус ложняет схему управления Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности является автономный инвертор с принудительной новентильной коммутацией, осуществл мой с помощью запирающих конденсаторов, дополнительных коммутирующих тиристоров, дросселей и диодов. Инвертор может быть использован как ведомый по ЭДС СД зависимый инвертор для управления вентильным электроприводом и обеспечивать при этом смешанный режим коммутации вен тилей инвертора,, а при разгоне СД плавный переход от режима принудительной коммутации к режиму естеств венной коммут,ации по ЭДС СД без при менения дополнительных устройств пусковой автоматики t3j. Недостатком известного инвертора является то, что принудительная комглутация осуществляется с помс5щью дополнительных коммутирующих тиристоров, которые УСЛОЖНЯЮТ схему самого инвертора и схему его управления, Кроме того, переключение тиристоров связано с,дополнительными потерями мощности из-за необходимости переполюс овки напряжения на запирающих конденсаторах при их заряде и повышением требований к тиристорам по их максимально допустимому рабочему току из-за протекания через каждый из них суммы токов - тока нагрузки и тока перезаряда запирающего конденсатора. Дель и-зобретения - упрощение инвертора и повышение надежности путем облегчения токового режима силовых вентилей. Указанная цель достигается тем, что в трехфазном инверторе тока, содержащем подключенный к входным выводам трехфазный вентильный мост, виводы переменного тока которого связаны с фазными выходными выводами, а к каждое плечо состоит из последователь но соединенных отсекающего диода и тиристора, соединенного с первым индуктивным элементом, а также конденсатора и последовательной цепочки из дополнительного диода и второго ин- дуктивного элемента, в качестве первого и второго индуктивных элементов использованы соответственно первичные и вторичные обмотки трансформаторов, тиристоры каждого плеча подключены к фазному выходному выводу и соединены с одной первичной обмоткой трансформатора данной фазы, причем указанный дополнительный диод в каждом плече включен в прямом направлении и совместно с-вторичной обмоткой одного трансформатора другой фазьг шунтирует отсекающий диод, параллельно которому подключен конденсатор. Последовательно с дополнительными диодами плеч, соединенных с одним фаз ным выводом, включены вторичные обм ки трансформаторов, первичные обйот ки которых зашунтированы встречными диода.ми и включены между тиристорам и отсекающими диодами соответствующих одноименных плеч, соелиненнык. с другим фазным.выходным выводом, п чем начала обмоток каждого подключены к точке соединения встре ного диода с конденсатором. Последовательно с дополнительным диодами плеч, подключенных к одному фазному выв оду, могут быть включены вторичные обмотки одного трансформа ра, а другой фазный вывод соединен с соответствующими ему плечами моета через первичную обмотку указанно трансформатора, причем начала всех обмоток подключены к соответствующи тиристорам. На фиг. 1 и 2 изображены схемы трехфазного инвертора тока, вариант Трехфазный инвертор тока (фиг. 1 состоит из катодной группы тиристоров 1-3; анодной группы тиристоров 4-6, запирающих тиристоры катодной группы конденсаторов 7-9, запирающих тиристоры анодной группы конденсаторов 10 - 12, отсекающих диодов 13 - 15 в цепях рабочих токов тиристоров катодной группы, отс кающих диодов 16 - 18 в цепях рабочих токов тиристоров анодной группы дополнительных диодов 19 - 21 в цепях заряда запирающих конденсаторов в катодной группе, дополнительных диодов 22 - 24 в цепях заряда запирающих конденсаторов в анодной груп пе, трансформаторов 25 - 27 заряда запирающих конденсаторов катодной группы, первичные обмотки каждого из которых шунтированы встречными диодами 28 - 30 и трансформаторов 3 .33 заряда запирающих конденсаторов анодной группы, первичные обмотки которых шунтированы встречными диодами 34 - 36. К выходным выводам инвертора 37 - 39 подключены выводы трехфазной нагрузки 40, например фазные обмотки синхронного двигателя. Инвертор по фиг. 2 имеет тритрансформатора 41 - 43, первичные обмотки которых включены между парами тиристоров и выходными выводам а две вторичные обмотки каждого трансформатора включены в цепи заря да запирающих конденсаторов. Трехфазный инвертор тока (фиг.1) работает следующим образом. В начале пуска СД, пока малы ЭДС развиваемые в обмотках СД, переключ ние тиристоров происходит за счет напряжений, до которых заряжаются конденсаторы 7-12. Пусть при этом в какой-то момент времени открыты тиристоры 4 и 2. Конденсаторы 11 и 9 заряжены. Их заряд прошел при открывании тиристоров 4 и 2, так как первичные обмотки трансформаторов 31 и 26 их заряда включены в собственные цепи рабочих- токов этих тиристоров . При этом вторичные обмотки трансформаторов 31 и 26 и диоды 23. и 21 в цепи заряда запирающих конден саторов 11 и 9 включены таким образом, что напряжение заряда запирающего конденсатора 11 приложено плюсом к катоду диода 17 в собственной цепи рабочего тока тиристора 5, а Напряжение заряда запирающего конденсатора 9 приложено минусом к аноду диода 15 в собственной цепи рабочего тока тиристора 3. При отпирании очередного тиристора 3 происходит заряд запирающего конденсатора 7, а напряжение конденсатора 9 оказывается приложенным через собственную цепь рабочего тока тиристора 3 и нагрузку к тиристору 2, минусом - к его аноду, плюсом - к катоду. Шунтирующий диод 29 при этом ограничивает.величину ЭДС самоиндукции трансформатора 26, препятствующую спадению тока в тиристоре 2. Тиристор 2 запирается, а запирающий конденсатор 9 разряжается через источник тока, собственную цепь рабочего тока тиристора 4, нагрузку и собственную цепь рабоче17О тока тиристора 3. Напряжением запирающего конденсатора 11 осуществляется запирание тиристора 4 при открывании тиристора 5. С помощью трансформатоъ1 ра 32, по первичной обмотке которого начинает протекать рабочий ток, происходит .-дозаряд запирающего конденсатора 12. Аналогичным образом происходит переключение других тирис торов инвертора. Трехфазный инвертор тока по фиг.2 работает следующим образом. В начале пуска синхронного двигателя, пока малы ЭДС, развиваемые в его обмотках, переключение тиристоров происходит за счет напряжений, до которых заряжаются запирающие конденсаторы 7-12. Пусть при этом в какой-то момент времени открыты тиристоры 4 и 2. Конденсаторы 11 и 9 заряжены. Заряд конденсатора 11 проходит при открывании тиристора 4, когда нагрузочный ток протекает через первичную обмотку трансформатора 41 в направлении от- ее начала к выходу инвертора. Конденсатор 9 заря жен в момент открывания тиристора 2, когда нагрузочный ток через первичную обмотку трансформатора 42 протек, кает в направлении к ее началу. Вторичные обмотки трансформаторов 41 и 42 и диоды 21 к 23 включены так, что напряжение заряда запирающего конденсатора 11 приложено плюсом к катоду диода 17 в собственной цепи рабочего тока тиристор.э 5, а нащзят жение заряда запирающего конденсато ра 9 приложено минусом к аноду диода 15 в собственной цепи рабочего тока тиристора 3. При отпирании очередного .тиристо ра 3 начинает протекать ток через п вичную обмотку трансформатора 43 и заряжается запирающий конденсатор 7. Напряжение конденсатора 9 через собственную -цепь рабочего ток тиристора 3, первичную обмотку тран форматора 43 и нагрузку прикладывается к тиристору 2, минусом - к его аноду, плюсом - к катоду. Тиристор запирается, а задирающий конденсат тор 9 разряжается через источник тока, собственную цепь рабочего тока тиристора 4, нагрузку и собствен ную цепь рабочего тока тиристора 3, ЭДС самоиндукции трансформатора 42, препятствующая спаданию тока в тиристоре 2, ограничена, так как запа энергии трансформатора 42 при этом расходу ется на заряд запирающего конденсатора 12, Напряжением запирающего конденсатора И осуществляется запирание тиристора 4 при открывании тиристора 5. С помощью трансформатора заряда 42, по первичной обмотке которого начинает протекать ток,происходит дозаряд запирающего конденсатора 12. Аналогичным образом происходят переключения других тиристорсэв инвертора. Напряжения, до которых заряжа19тся запирающие конденсаторы, определяются величиной тока, задаваемого от источника тока и интервалом проводимости тиристоров инвертора, В.начале разгона синхронного двигателя, пока инвертор работает на низкой частоте, напряжения,до которых заряжаются запирающие конденсаторы, ограничены, так как насыщение трансформаторов заряда происходит за время, меньшее интервала проводимости тиристоров, С ростом вращения синхронного двигателя, а значит частоты и амплитуды его фазных ЭДС становится возможной естественная коммутация тиристоров по ЭДС синхронного двигателя, а интервалы проводимости тиристоров уменьщаются, Это приводит к сокращению времени заряда конденсаторов и уменьшению напряжений. До которых они заряжаются; автоматически осуществляется переход инвертора в режим естественной коммутации по ЭДС синхронного двига теля,