Автономный инвертор тока Советский патент 1992 года по МПК H02M7/515 

сл

00 00

10

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в тиристорных преобразователях частоты, предназначенных дчч питания асинхронных тяговых двигателей (АТД) электропоездов.постоянного и переменного тока, а также для питания АТД общепромышленных механизмов.

Целью изобретения является повышение надежности путем снижения коммута- ционных напряжений в процессе восстановления вентильных свойств.

На фиг.1 дана принципиальная схема силовых цепей автономного инвертора тока, на фиг.2 - диаграмма импульсов управ- ления (Uy), поясняющая принцип действия устройства и процесс преобразования постоянного напряжения в трехфазное переменное; на фиг.З - диаграммы токов (I) и напряжений (U), поясняющие принцип дей- ствия и электромагнитные процессы, происходящие в устройстве.

Автономный инвертор тока (фиг.1) содержит шины 1 и 2 для подсоединения к источнику питания 3, сглаживающий реак- тор 4, подсоединенный к шине 1 источника питания, однофазный мост возвратных диодов 5-8, выводами постоянного тока подключенный к источнику питания, трехфазный мост главных тиристоров 9-14. выводами постоянного тока подключенный к шине 2 и через сглаживающий реактор 4 к шине 1 источника питания 3, а выводами переменного тока, подключенными к трехфазной нагрузке 15-17, трехфазный мост распределительных диодов 18-23, выводами переменного тока подсоединенный к выводам переменного тока трехфазного моста главных тиристоров, коммутирующий трансформатор с двумя первичными обмот- ками 24 и 25 и одной вторичной обмоткой 26, обмотка 26 включена в диагональ переменного тока моста возвратных диодов.

Трехфазный мост распределительных диодов анодами 18-20 через первичную об- мотку 24 и ускорительный тиристор 27 и катодами диодов 21-23 через вторичную обмотку 25 и ускорительный тиристор 28 подключен к выводам постоянного тока трехфазного моста главных тиристоров. Два коммутирующих тиристора 29 и 30 подсоединены одним анодом и катодом соответственно к катодам и анодам трехфазного моста распределительных тиристоров, а другими катодом и анодом к коммутирую- щей LC-цепи, состоящей из последовательно включенных реактора 31 и коммутирующего конденсатора 32. Два перезарядных тиристора 33 и 34, подсоединенных одними анодом и катодом

соответственно к анодам и катодам трехфазного мосга главных тиристоров, а другими анодом и катодом соединяются между собой и с другим выводом коммутирующей LC-цепи. Блок управления 35,подсоединенный выходными выводами к управляющим входам тиристоров 9-14, 27-30. 33, 34.

Устройство работает следующим образом.

Предположим, что согласно диаграмме на фиг 2 на интервале времени te-ti включены тиристоры 11 и 13,вследствие чего ток нагрузки протекает от плюса источника питания 3 через 4 по цепи 11 и 17 (фаза С), 16 (фаза В). 13, шина 2. минус источника питания 3. При этом конденсатор 32 заряжен полярностью напряжения, указанной на фиг.1. В момент времени t-t согласно диаграмме фиг 2 включают тиристоры 29, 27 и 33, вследствие чего конденсатор 32 перезаряжается по контуру 32, 31, 29, 20. 11 и 33, и ток в тиристоре 11 уменьшается до нуля (фиг.З).

В момент выключения тиристора 11 ток нагрузки фазы С (17) замыкается по цепи: 3, 4,33,32,31,29,20, 17, 16 и 13 шина 2. минус источника питания 3, вследствие чего конденсатор 32 перезаряжается током нагрузки. При этом избыточный ток перезаряда конденсатора 32 (фиг.З) замыкается по цепи: 32, 31. 29, 27. 33, 32, в результате чего на время восстановления вентильных свойств к тиристору 11 прикладывается напряжение первичной обмотки коммутирующего трансформатора 24; плюс 24 через диод 20 к катоду тиристора 11, минус через включенный тиристор 27 к аноду 11. Принцип действия коммутирующего трансформатора заключается в следующем. При включении коммутирующих тиристоров по первичной обмотке трансформатора протекает нарастающий ток к, равный (фиг.З) разности токов 1к и 1н. При нарастании тока iK в сердечнике трансформатора возникает нарастающий магнитный поток Фк, а в первичной обмотке трансформатора возникает ЭДС (И), направленная навстречу току. Соответственно во вторичной обмотке коммутирующего трансформатора наводится ЭДС (I) противоположного знака, которая по абсолютному значению не превышает напряжение источника питания 3, поэтому И остается постоянной и отличается от 2 в Ктр раз. Ток во вторичной обмотке (i) меньше тока 1к также в Ктр раз и повторяет ток первичной обмотки по форме. При этом КТр выбирается из условия равенства h UR, требуемому по характеристикам для восстановления тиристоров.

В момент достижения током i тока нагрузки 1Н (фиг.4) тиристор 27 выключается и если напряжение на конденсаторе 32 ниже, чем напряжение источника питания 3, то он дозаряжается током нагрузки до напряжения U Уз по цепи: 3. 4, 33, 32, 31. 29, 20, 17, 16, 13 и 3. При достижении в момент времени 3 на конденсаторе 32 напряжения Уз тиристор 33 начинает выключаться, вследствие чего начинается процесс спада тока в фазе С и нарастания в фазе А, так как на вход тиристора 9 подан управляющий импульс. На интервале времени ток в фазе С спадает до нуля и конденсатор 32 заряжается до напряжения, превышающего входное напряжение источника питания 3.

В очередной момент коммутации (момент времени ts) включается перезарядный тиристор 30, ускорительный 29 и коммутирующий 34,

Электромагнитные процессы в контуре коммутации аналогичны рассмотренным ранее.

Первоначальный заряд коммутирующего конденсатора до напряжения любой полярности можно осуществить от отдельного источника зарядного напряжения или от источника питания 3 путем включения перезарядного коммутирующего и главного тиристоров. Например, для заряда конденсатора в исходную полярность, указанную на фиг.1, включают тиристоры 9, 30 и 34, вследствие чего конденсатор заряжается по контуру: 3, 4. 9, 21, 30, 31, 32, 34, 3.

В зависимости от задания выходной частоты преобразователя и тока нагрузки напряжение источника питания может изменяться в диапазоне один к трем, вследствие чего величина обратного напряжения, прикладываемого к тиристорам в процессе восстановления вентильных свойств, может также изменяться в этом диапазоне.

Параметры контура коммутации выбираются из условия обеспечение восстановления вентильных свойств главных тиристоров при минимальной величине обратного напряжения. Источник питания Е выполняется в виде регулируемого выпрямителя с конденсатором небольшой емкости на выходе, к выводам которого подключены выводы возвратного диодного моста.

Формула изобретения

Автономный инвертор тока, содержащий трехфазные мосты главных тиристоров и распределительных диодов, объединенных между собой выводами переменного тока, подключенными к выходным выводам, а выводами постоянного тока трехфазный

мост главных тиристоров подсоединен через сглаживающий реактор к шинам для подключения источника питания, коммутирующую LC-цепь, состоящую из последовательно соединенных конденсатора и

реактора, два коммутирующих тиристора, подключенных одними катодом и анодом соответственно к анодам и катодам трехфазного моста распределительных диодов, а другими анодом и катодом соединенных

между собой с одним выводом коммутирующей LC-цепи, два ускорительных тиристора, подключенных одними катодом и анодом соответственно к анодам и катодам трехфазного моста главных тиристоров, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения надежности путем снижения коммутационных напряжений в процессе восстановления вентильных свойств тиристоров, дополнительно введены однофазный мост

возвратных диодов, выводами постоянного тока подсоединенный к шинам для подключения источника питания, и коммутирующий трансформатор с двумя первичными и одной вторичной обмотками, при этом вторичная обмотка включена в диагональ переменного тока моста возвратных диодов, а первичные обмотки одними соответствующими выводами подсоединены к анодам и катодам трехфазного моста распределительных диодов и другими выводами - к аноду и катоду ускорительных тиристоров.

Фиг 2.

Использование тиристорные преобра- зователи.частоты, предназначенные для питания асинхронных тяговых двигателей (АТД) электропоездов постоянного и переменного тока а также для питания АТД общепромышленных механизмов Сущность изобретения устройство содержит трехфазный мост главных тиристоров 9 14 п трех фазный мост распределительных диодов 18-23 Коммутирующий трансформатор выполнен с двумя первичными обмотками 24 25 и одной вторичной обмоткой 26 Коммутирующие тиристоры 29 30 через коммути- рующую LC-цепь, состоящую из последовательно включенных реактора 31 и коммутирующего конденсатора 32, соединены с двумя перезарядными тиристорами 34, 33 Параметры контура коммутации выбираются из условия обеспечения восстановления вентильных свойств главных тиристоров при минимальной величине обратного напряжения 3 ил. сл с

Фиг.З