Мостовой @ -фазный инвертор Советский патент 1992 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в преобразо- вательных устройствах широкого назначения с искусственной коммутацией тиристоров.

Цель изобретения - упрощение и улучшение массогабаритных показателей.

На чертеже представлена схема т-фаз- ного инвертора.

Устройство содержит силовые тиристоры 1-6, распределительные тиристоры 7- 12, анодный 13 и катодный 14 тиристоры обратного тока (соответственно тиристор 13 подключен к общей точке анодов главных тиристоров 1,3, 5, а тиристор 14 подключен к общей точке катодов главных тиристоров 2, 4, 6), коммутирующие запираемые тиристоры 15,16, зарядные диоды 17, 18, коммутирующие конденсаторы 19, 20, маломощные источники подзаряда 21, 22, дроссели 23-28 и дополнительные дроссели 29, 30, служащие для ограничения скорости нарастания тока через главные тиристоры, тиристоры обратного тока и защитные дроссели 31-36, служащие для ограничения скорости нарастания тока через главные тиристоры при разряде конденсатора фильтра 37 в случае опрокидывания инвертора.

Кроме того, на чертеже показаны присущие любым схемам автономных инверторов напряжения конденсатор фильтра 37 и источник питания 38, а также тормозной резистор 39.

Рассмотрим работу инвертора, приняв следующее исходное состояние схемы, предшествующее коммутации главного тиристора 1, при прямом чередовании фаз вы- ходного напряжения инвертора: напряжение на конденсаторе фильтра, определяемое напряжением источника питания 38, подключенного к входу инвертора, равно Ud; к выходным выводам инвертора А, В, С подключена симметричная активно- индуктивная нагрузка, например, асинхронный электродвигатель; полагаем,что нагрузка включена звездой ; включены главные тиристоры 1, 2, 3; напряжения на коммутирующих конденсаторах 19, 20 соответственно равны Uco и DCK. причем Uco UCK 0; ток в цепях с остальными вентильными элементами равен нулю.

При указанных условиях ток от источника питания 38 протекает по следующим цепям: плюс источника питания 38 - тиристор 1 - дроссель 23 - дроссель 31 - нагрузка, подключаемая к клемме фазы А; плюс источника питания 38 - тиристор 3 - дроссель 25 - дроссель 33 - нагрузкд, подключенная к фазе В; нагрузка, подключенная к фазе С - дроссель 32 - дроссель 24 тиристор 2 - минус источника питания 38. При этом напряжения фаз А и В положительны и равны Ud/З, напряжение фазы С отрицательно и равно -2Ud/3, где Ud напряжение источника питания 38 (среднее значение).

Непосредственно перед коммутацией тиристора 1 ток фазы А равен Нк (мгновенное значение). В соответствии с общепринятыми допущениями величина W в процессе коммутации тиристоров на интервале коммутации Тк полагается.неизменной. Для отключения тиристора 1 включаются запираемый тиристор 15 и распределительный тиристор 7. Образовался контур комму- тации тиристора 1: предварительно заряженный конденсатор 19 - тиристор 15 - тиристор 7 - дроссель 23 - тиристор 1 - конденсатор 19, В ветви: конденсатор 19 тиристор 15 - тиристор 7 начинает протекать ток, а в ветви; тиристор 1 - дроссель 23 ток начинает снижаться таким образом, что сумма токов в этих двух ветвях остается постоянной и равной W. Дроссель 23 служит для ограничения скорости нарастания тока в цепи коммутации (конденсатор 19 - тиристор 15-тиристор 7), ее максимальное значение равно

dA U dtj...... I23

макс

Через определенное время ( Ati) через цепь коммутации 19-15-7 начинает протекать полный ток нкФззы А, а ток в цепи 1-23 становится равным нулю и к тиристору 1 прикладывается отрицательное напряжение Uc(t) конденсатора 19. На интервале коммутации Тк при правильно выбранных параметрах контура коммутации тиристор 1 должен восстановить свои запирающие свойства. Интервал Тк отсчитывается от момента включения тиристоров 5 и 7 и до момента запирания тиристора 15. На интервале времени , которое должно превышать время Твосст., к тиристору 1 прикладывается отрицательное напряжение, изменяющееся по закону

50

Uc(t) Uco JHK

с

t,

где 0 t Тк.

После завершения процесса коммутации остаточное напряжение на конденсаторе 19 (без учета изменения напряжения на конденсаторе 19 на интервале времени Дп) равно

II - 11IHK . T

UCK - Uco - -p- I K.

После запирания тиристора 15 фаза А отключается от положительного полюса источника питания 38, а так как на интервале времени, предшествовавшем коммутации тиристора 1, в индуктивности нагрузки фазы А была запасена значительная реактивная энергия, ЭДС самоиндукции фазы А меняет знак и возрастает до величины, достаточной для подключения фазы А к отрицательному полюсу источника питания 38 по цепи: минус источника питания 38 - конденсатор 20 - диод 18 - тиристор 7 - дроссель 31 - нагрузка фазы А.

Таким образом, в схеме инвертора выполняется условие безразрывной коммутации. При этом начинается процесс дозаряда конденсатора 10 от значения UCK (остаточное напряжение от предшествующей коммутации тиристора 6) до значения UCo. В связи с тем, что на интерзалах коммутации IHK const, то процесс дозаряда конденсатора 20 происходит за время Тк. После дозаряда конденсатора 20 до величины Uco (либо по истечении времени Тк от момента выключения тиристора 15, либо по уровню напряжения на конденсаторе 20) включается тиристор 14. Процесс дозаряда конденсатора 20 прекращается и реактивный ток нагрузки А переключается в цепь: тиристор 14 - дроссель 30 - тиристор 7 - дроссель 31 - нагрузка фазы А. Диод 18 запирается напряжением конденсатора 20. Дроссель 30 служит для ограничения скорости нарастания тока через включающийся тиристор. При этом процесс коммутации тока в ветвях: конденсатор 20 - диод 18 и тиристор 14 - дроссель 30 протекает в течение времени и происходит аналогично описанному для ветвей: тиристор 1 - дроссель 23 и конденсатор 19 - тиристор 15

-тиристор 7.

Если инвертор работает в режиме управления ft 5 я/6 , где в-t- угол управления главными тиристорами, и вл л/6 , где $д -угловая мера части периода, в течение которой по цепи: тиристор 14 - дроссель 30 - тиристор 7 - дроссель 31

-фаза А протекает реактивный ток нагрузки, ток в фазе А снижается до нуля за время tp вл/(1), где а) - круговая частота напряжения на выходе инвертора.

После этого тиристор 14 отключается и фаза А отключается от источника питания Напряжение на нагрузке фазы А становится равным нулю. По истечении времени л/6 ш от начала коммутации тиристора 1 в

соответствии с диаграммой управления инвертора производится включение тиристора 4, а контур коммутации: конденсатор 20 - тиристор 16 тиристор 8 подготовлен к

выключению очередного тиристора 2. Процесс коммутации тиристора 2 будет происходить аналогично процессу коммутации тиристора 1. В процессе коммутации тиристора 2 будет произведен дозаряд конденсатора 19 реактивным током фазы С. В дальнейшем указанные процессы повторяются .

Особенностью схемы инвертора является то, что тиристоры 7-12 совмещают функции не только коммутирующих тиристоров, но и диодов обратного тока, присущих всем схемам инверторов напряжения.

В связи с возможностью контроля напряжения на коммутирующих конденсатоpax, в схеме инвертора отсутствует явление накопления энергии.

Инвертор обладает возможностью бесконтактного перевода схемы, например, в системе инвертор - асинхронный электродвигатель, в режим реостатного торможения, что не требует использования силовой коммутационной аппаратуры либо бесконтактных ключей.

При резком сбросе нагрузки подключается автоматически поглощающее устройство (резистор 39).

Формула изобретения

1. Мостовой m-фазный инвертор, содержащий подключенный к входным выводам m-фазный мост силовых тиристоров, в каждое плечо которого включен дроссель, а выводы переменного тока соединены с

выходными выводами, две группы распределительных тиристоров, первая из которых состоит из m тиристоров, аноды которых соединены и подключены к катоду первого полностью управляемого коммутирующего

тиристора, а катоды соединены через упомянутые дроссели с катодами соответствующих силовых тиристоров анодной группы, причем m распределительных тиристоров второй группы объединены катодами, подключенными к аноду второго полностью управляемого коммутирующего тиристора, а анодами соединены с анодами силовых тиристоров катодной группы через другие упомянутые дроссели, анод первого полностью

управляемого коммутирующего тиристора через первый накопительный конденсатор соединен с положительным входным выводом, соединенным с отрицательным выводом первого источника подзаряда, подключенного через согласующий резиcrop параллельно первому накопительному конденсатору, а катод второго полностью управляемого коммутирующего тиристора через второй накопительный конденсатор подключен к отрицательному входному выводу, соединенному с положительным выводом второго источника подзаряда, подключенного через другой согласующий резистор параллельно второму накопительному конденсатору, а также два обратных тиристора и два диода, отличающий- с я тем, что, с целью упрощения и улучшения массогабаритных показателей, он снабжен двумя дополнительными дросселями, причем катоды распределительных тиристоров второй группы соединены с анодом первого диода, подключенного катодом к аноду первого полностью управляемого коммутирующего тиристора, и через первый

дополнительный дроссель - с анодом первого обратного тиристора, соединенного катодом с положительным входным выводом, а аноды распределительных тиристоров

первой группы соединены с катодом второго диода, подключенного анодом к катоду второго полностью управляемого коммутирующего тиристора, и через второй дополнительный дроссель - с катодом второго

обратного тиристора, соединенного анодом с отрицательным входным выводом.

2. Инвертор по п.1. о т л и ч а ю щ и и - с я тем, что, с целью повышения устойчивости работы инвертора в нестационарных режимах, между анодами первой группы распределительных тиристоров и катодами второй группы распределительных тиристоров включен введенный резистор.

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение Б преобразователях с искусственной коммутацией тиристоров, в частности в системах тягового электропривода на тепловозах. Целью изобретения является упрощение и улучшение массогабаритных показателей. Устр-во содержит силовые тиристоры 1-6 и распределительные тиристоры 7-12. Полностью управляемые коммутирующие тиристоры 15,16 соединены с накопительными конденсаторами 19,20. Тиристоры 7-12 выполняют функцию не только распределительных, но и вентилей обратного тока совместно с двумя тиристорами 13, 14. 1 з.п. ф-лы. 1 ил. J JM JJ JJ X ЗП ЗБ 32 V 12 4 СЛ 00 00 О 00 У 6 -$28 № 324 yj