Тиристорно-транзисторный инвертор Советский патент 1991 года по МПК H02M7/515 

(Л

С

Изобретение относится к промышленной электронике и м.б. использовано в системах электропривода. Цель изобретения - повышение быстродействия. Устр-во содержит последовательно соединенные мост на тиристорах 1 - 6 и транзистор 11. К выходу обратного диодного моста 12 - 17 подключен конденсатор 18. В цепь, соединяющую выходы диодного моста с источником питания, включены диод 20 и тиристор 19, через который замыкается ток в паузах ШИМ. 1 ил.

W

18

8

( XI

4ь. CJ СО XJ

Изобретение относится к промышленной электронике и может быть использовано в системах электропривода и электропитания для преобразования постоянного тока в переменный.

Целью изобретения является повышение быстродействия инвертора.

На чертеже дана схема тиристорно- транзисторного инвертора.

Инвертор содержит трехфазный мост из тиристоров 1 -6, к выходам которого подключена нагрузка, состоящая из элементов 7-9. К анодам тиристоров 1, 3 и 5 подключен положительный вывод источника 10 питания. Между катодами тиристоров 2, 4 и 6 и отрицательным выводом источника 10 питания включен силовой транзистор 11.

К выходам тиристорного моста подключены также входы обратного диодного моста, состоящего из диодов 12-17. К выходам обратного диодного моста подсоединен конденсатор 18. Между катодами диодов обратного диодного моста и положительным выводом источника 10 питания включен тиристор 19. К отрицательному выводу источника 10 питания, соединенному с выводом силового транзистора 11, подключен анод диода 20. Катод этого диода подсоединен к анодам диодов обратного диодного моста.

Режим работы инвертора зависит от состояния тиристоров, диодов и транзистора 11. В основном рабочем режиме нагрузка подключена к источнику питания.

Предположим, что тиристоры 2 и 4 и силовой транзистор 11 находятся в проводящем состоянии. Тогда ток источника 10 питания проходит через элементы 7 и 8 нагрузки. Током источника 10 питания, проходящим через тиристоры 1 и 4 и диоды 12 и 15, заряжается также конденсатор 18 до напряжения источника питания.

В режим работы, соответствующий паузе ШИМ, инвертор переводится закрыванием транзистора 11 и открыванием тиристора 19. При этом ток нагрузки, поддерживаемый ЭДС самоиндукции, замыкается через ранее открытый тиристор 1, диод 15 и открывшийся тиристор 19. При запаздывании открывания тиристора 19 по отношению к моменту закрывания транзистора 11 ток нагрузки через открывшиеся за счет ЭДС самоиндукции диоды 13 и 14 подзаряжает конденсатор 18 и напряжение на нем оозрастает. Ранее по отношению к моменту закрывания транзистора 11 открывание тиристора 19 возможно, если напряжение на конденсаторе 18 превышает напряжение источника 10 питания. В противном случае тиристор 19 не откроется.

Из режима паузы ШИМ в основной рабочий режим инвертор переходит сразу после открывания транзистора 11 и тиристора 4. Весь ток нагрузки при этом замыкается

через источник 10 питания. Через тиристор 19 и диод 20 разряжается конденсатор 18, если напряжение на нем выше напряжения источника 10 питания. Этот процесс быстро заканчивается и начинается восстановле0 ние запирающих свойств тиристора 19.

Переход из основного режима работы в режим паузы ШИМ не связан с необходимостью запирания тиристоров инверторов. Поскольку для запирания тиристоров требу5 ется значительно большее время, чем на их открывание, несущая частота ШИМ гибридного инвертора может быть увеличена по сравнению с прототипом.

Из режима паузы ШИМ инвертор может

0 быть переведен в режим динамического торможения открыванием тиристора 3, Ток нагрузки в этом случае, поддерживаемый противоЭДС нагрузки, замыкается через тиристоры 3, 19 и диод 12, а обесточенный

5 тиристор 1 закрывается.

В режим противовключения гибридный инвертор может быть переведен как из режима динамического торможения, так и из основного рабочего режима. Перевод ин0 вертора из режима динамического торможения в режим противовключения производится включением тиристора 2 и транзистора 11.

Для того, чтобы перевести инвертор в

5 режим противовключения из основного рабочего режима, необходимо сначала выключить все тиристоры. Тиристор 19 выключается, если время работы инвертора в основном режиме превышает время запи0 рания этого тиристора. После выключения тиристора 19 становится возможным выключить тиристоры моста. Для этого запирается транзистор 11 на время, достаточное для восстановления запирающих свойств

5 тиристоров. Ток нагрузки на этом интервале времени через диоды 13 и 14 подзаряжает конденсатор 18, увеличивая напряжение на его обкладках. После запирания тиристоров инвертор переводится в режим противо0 включения, для чего включаются тиристоры 2 и 3 и транзистор 11.

Аналогично происходит смена элементов нагрузки при переключении фаз. После выключения всех тиристоров инвертора

5 включается транзистор 11 и устанавливается новая комбинация включенных тиристоров моста в соответствии с порядком переключения элементов нагрузки.

Таким образом, инвертор допускает значительно более высокие значения несущей частоты ШИМ, что позволяет повысить быстродействие при широтно-импульсном регулировании величины тока в нагрузке. Если, в частности, нагрузкой являются обмотки вентильного двигателя, то их электро- магнитная постоянная времени может быть значительно уменьшена. Благодаря этому расширяется полоса пропускания подчиненного токового контура и возрастает быстродействие регулируемого электро- привода с вентильным двигателем.

При увеличении несущей частоты ШИМ и неизменных параметрах нагрузки снижается величина пульсаций тока и соответственно повышается КПД инвертора.

Преимуществом инвертора является также меньшее среднее значение тока через транзистор, так как во время паузы ШИМ ток замыкается не через транзистор 11, а через тиристор 19. Кроме того, в режи- ме динамического торможения инвертор допускает значительно большие токи, так как цепь тока в этом режиме содержит тиристоры и диод, имеющие значительно большую перегрузочную способность, чем

транзистор, что повышает быстродействие электроприводов.

Формула изобретения Тиристорно-транзисторный инвертор, содержащий m-фазный тиристорный мост, выводы постоянного тока которого подключены к одному из входных выводов непосредственно, к другому - через транзистор, а выводы переменного тока соединены с выходными выводами и выводами переменного тока m-фаэного обратного диодного моста, к выводам постоянного тока которого подключен конденсатор, а также два вентиля, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в качестве одного из вентилей использован диод, включенный между точкой соединения транзистора с выходным выводом и соответствующим выводом постоянного тока диодного моста, а в качестве другого вентиля использован силовой управляемый ключ, включенный между другим выводом постоянного тока диодного моста и другим входным выводом.