Реверсивный по цепи питания преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное Советский патент 1988 года по МПК H02M7/515 

ния, комьгутирующук LC-uerib 4 и 5, подсоединенную одним выводом к общей точке соединения фильтровых конден-- саторон и другим выводом к выводу первичной обмотки трансформатора (Т) 6, две нары встречно-параллельно включенных коммутирующих тиристоров 9-12, три трехфазных моста главных 13-18, обратных 19-24 и распределительных 25-30 тиристоров, подсоединенных выводами переменного тока к нагрузке, источник 31 зарядного напряжения, подсоединенный к выводам коммутирующей LC-цепи. Обмотка 7 Т 6 подсоединена к выводам источника 31 гэарядного напряжения к выводу коммутирующей LC-цепи и к общей точке сое динения коMvryтирующих тиристоров 9- 12. 3 ил.

Изобретение относится к преобразовательной технике и м.б. исполь- , в частности, в автономных инверторах напряжения электровозов переменного тока с асинхронными тяговыми двигателями. Целью является повышение КПД путем снижения коммутационных напряжений на тиристорах основного и обратного мостов. Устр-во содержит реверсивный источник I пи- /5 танин, два фильтровых конденсатора 2 и 3, подсоединенных своими выводами к шинам реверсивного источника пита- -,

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в тиристорных преобразователях частоты, в частности в автономных инверторах напряжения злектрово- г:,ов переменного тока с асинхронными тяговыми двигателями.

Цель изобретения - повышение КПД путем снижения коммутационных напряжений на тиристорах основного и обратного мостов.

На фиг.1 изображена принципиальная схема преобразователя постоянного напряжения в трехфазное переменное; на фиг.2 и 3 - диаграммы токов, напряжений и управляющих импульсов, по- ясняюпще его работу.

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение (фиг.1) содержит реверсивный источник 1 питания, фильтровые конденсаторы. 2 и 3, коммутирующую LC- цепь 4 и 5, трансформатор 6 с двумя обмотками 7 и 8, коммутирующие тиристоры 9-12, трехфазный мост основных тиристоров 13-18, трехфазный мост обратных тиристоров 19-2Д, трехфазный мост распределительных тиристоров 25- 30, источник 31 подзарядного напряжения, состоящий из зарядного моста на тиристорах 32-35, резисторов 36 и 37, обратного моста на диодах 38- 41, фильтрового конденсатора 42, диодного моста 43-46, блока 47 управления .

Выводы переменного тока трехфаз- мостов основньрс, обратных и распределительных тиристоров соединены с выводами трехфазной нагрузки А, В,

5

0

5

0

5

С. Выводы постоянного тока моста главных и обратных тиристоров подсое - динены к шинам реверсивного источника 1 питания и к выводам фильтровых конденсаторов 2 и 3 и коммутирующих тиристоров 9-12, коммутирующая LC- цепь 4 и 5 подключена к средней точке фильтровых конденсаторов 2 -и 3 и к выводу первичной обмотки 8 трансформатора 6, другой вывод первичной обмотки 8 подсоединяется к общей точке соединения коммутирующих тиристоров 9-12, выводы постоянного тока распределительных тиристоров 25-30 соединяются с выводом коммутирующего трансформатора и коммутирующей LC-це- пи. Зарядный мост на тиристорах 32- 35 и обратный мост на диодах 38-41 подключены к выводам 48-51 соответст- ,венно. Вторичная обмотка 7 трансформатора 6 соединяется с выводами 50 и 5 источника 31 подзарядного напряжения и включается в диагональ переменного тока диодного моста 38-41, подсоединенного к выводам источника питания, состоящего из диодного моста 43-46 н фильтрового конденсатора .42, к выводам которого подключен мост зарядных тиристоров 32-35. Выводы переменного тока диодного 38-41 н ти- ристорного 32-.35 мостов через резисторы 36 и 37 соединяются между собой. Коммутирующий конденсатор 4 подключается к выводам 48 н 49 источника подзарядного напряжения и включается в диагональ моста зарядных тиристоров 32-35, выводы 52 н 53 источника 31 подзарядного напряжения подсоединяют- ся к системе электроснабжения. Выво-

ды управления тиристоров и 32- 35 подсоединяются к выходу блока А7 управления, на вход которого подается сигнал задания выходной частоты.

На фиг.2 приняты обозначения: и, и, , 1д , Ig,, TC напряжения и токи фаз А, В, С нагрузки.

Работа преобразователя постоянного напряжения в трехфазное перемен- нов напряжение в режиме тяги заключается . в следующем.

Предположим, что согласно диаграмме управления (фиг.2) на интервале времени tj,-t, включены главные тирис торы 13, 17 и 22 и конденсатор 4 заряжен полярностью напряжения, указанной на фиг.1. .Тог нагрузки 1д протекает по цепи: источник 1 питания, тиристор 13, фаза Л, фаза С, тиристор 22, а также источник 1 питания, тиристор 17, фаза В, фаза С. В момент времени t (фиг.2) включают тиристор 14. Для выключения тиристора 13 включают тиристоры 11 и 25. При этом ток нагрузки начинает вытесняться из тиристора 13 током перезаряда LC-цепи 4 и 5 по контуру: 4, 5, 25, 13, 2, 4 В момент выключения тиристора 13 избыточный ток перезаряда конденсато- ра 4 замыкается по цепи: 4, 5, 8, П, 2, 4, вследствие чего напряжение первичной обмотки 9 трансформатора 6 прикладывается в обратном направлении к выключенному тиристору 13 (фиг.1) по цепи: +8, 25, катод 13; -8, 11, анод 13. При этом ток нагрузки протекает по цепи: 1, 2, 4, 5, 25 А, С, 22, I. В момент времени, когда избыточный ток перезаряда конденсато- pa 4 становится равен току нагрузки и он перезаряжается на противополож- ную полярность, начинается процесс выключения тиристоров П и 25, вследствие чего энергия, запасенная током нагрузки в коммутирующем реакторе 5, закачивается в фильтровой конденсатор 2, При этом со сдвигом во времени, равном схемному времени выключения, создаваемым действием узла принудительной коммутации, включается обратный тиристор 16 и ток нагрузки 1д замыкается по цепи: фаза А, фаза С, 18, 20, фаза А. При этом в процессе восстановления вентильных свойств к выключенным тиристорам 14 и 20 прикладывается сумма напряжений, не превышакшшя напряжения Uj источника 1 питания и напряжения первичной

0

5 0 5 О c Q 5

0

обмотки 8 трансформатора 6. Таким образом, введение трансформатора позволяет снизить уровень коммутационных напряжений, прикладываемых в процессе коммутации к тиристорам преобразователя, до величины, равной Uj + 100 (В). По окончании процесса ком- ryтaции со сдвигом во времени включают зарядные тиристоры 32 и 35, вследствие чего конденсатор 4 дозаряжается по цепи: 42, 32, 4, 35, 42.

Процесс выключения основных тиристоров катодной группы рассмотрим на примере выключения тиристора 18. К моменту времени tj на интервале времени t,-t2 проводят ток тиристоры 14, 15 и 18 (фиг.2) и конденсатор 4 заряжен полярностью напряжения, указанной в скобках (фиг.1). В момент времени t включают тиристоры 12 и 30, вследствие чего тиристор 18 выключается перезарядом конденсатора 4 по цепи: 4, 3, 18, 30, 5. В момент выключения тиристора 18 избыточный ток перезаряда конденсатора 4 замыкается по цепи: 4, 3, 12, 8, 5, 4и напряжение обмотки 8 трансформатора 6 прикладывается плюсом к выключенному тиристору по цепи: +8, 12 катод 22, минусом по цепи: -8, 30, анод 22.

При смене знака напряжения реверсивного источника I питания (полярность напряжения указана в скобках) выключение основных тиристоров 13-18 преобразователя осуществляется за счет естественной коммутации, а выключение обратных тиристоров 19-24 - принудительно. Так, например, для выключения тиристоров 20, 22 и 24 анодной группы вклочают распределительные тиристоры 25, 27 н 29 и коммутирующий тиристор 10. При этом минус обмотки 8 трансформатора по цепи тиристора 10 прикладывается к анодам тиристоров 20, 22 и 24, а плюс через распределительные тиристоры 25, 27 и 29 - к катодам, причем избыточный ток конденсатора 4 замыкается по цепи: -ьА, 5, 8, 10, 3, 4. Аналогично для выключения тиристоров 19, 21 и 23 катодной группы включают коммутирующий тиристор 9 и распределительные тиристоры 26, 28 и 30, вследствие чего плюс обмотки В по цепи тиристора 9 прикладывается к катодам тиристоров 19, 21 и 23, минус через распределительные тиристоры 26, 28 и 30 - к анодам тиристоров 19, 21 и 23, а избыточный

ток перезаряда конденсатора 4 памыкается по цепи: 4, 2, 9, 8, 5 и 4, Подключение вторичной обмотки 7 трансформатора 6 к клеммам 50 и 5I и вклю- чение ее в диагональ диодного моста обратных диодов позволяет ограничи вать напряжение на первичной обмот ке 8 на уровне, равном Ujj /К, (где и.г - напряжение на обмотке 7, а

K,j - коэффициент трансформации тран сформатора 6).

Формула изобретения

Реверсивный по цепи питания преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное, содержащий два встречно- параллельно включенных тиристорных моста, мост распредели - тельных тиристоров, причем выводы пе ременного тока трех указанных мостов объединены, образуя выходные выводы преобразователя, два последовательно соединенных и включенных между шинами питания фильтровых конденсатора, подключенную между .этими шинами пи IA

V,

S

о л

0

5

20

25

тания цепочку из двух последователь но соединенных коммутирующих ключей, каждый из которых выполнен в виде встречно-параллельно соединенных коммутирующих тиристоров, коммутирующую LC-цепь, включенную между точкой соединения указанных фильтровых конден саторов и точкой объединения выводов постоянного тока моста, источник иод- зарядного напряжения, через зарядные тиристоры связаиньй с обкладками мутирующего конденсатора, и блок управления тиристорами, а также вьшря- митель, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД пу тем снижения коммутационных напряжений на тиристорах основного и обрат - ного мостов, он снабжен трансформато- ром, первичная обмотка которого вклю чена между точкой объединения выводов постоянного тока моста распределительных тиристоров и точкой соединения указанных коммутирующих ключей, а его вторичная обмотка через выпрямитель подключена к источнику подза рядного напряжения.

4IIIHIIL ///////// ЧП/1111

ii///ii//N/nmn

7//////У ТПТШ1/М1///1Н1

ЧШ11111.

ШПт

IIIII HIh

w///////

/iniiii iimiiNTiim/j

К///////у /////////У/

к//////

////////I

uni/iin

F/7/777 W///////J////////

I///////I

////////

77////////

r/7/////

I

1

,

ii///ii//N/nmn

7////////У//////////

w/////////////// //////////

К///////у /////////У/////7/Л

f/////////

t////////y//////////j

77////////

r/7/////

Г/////7///Л//////////У

.

Фиг.З