Автономный инвертор тока Советский патент 1993 года по МПК H02M7/515 

00

о

GJ

ю ел VI

ю

и

51

Фи S. /

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

Целью изобретения является повышение надежности путем снижения коммутационных перенапряжений.

На фиг. 1 дана принципиальная схема силовых цепей автономного инвертора тока; на фиг. 2 - диаграмма управляющих импульсов автономного инвертора тока; на фиг. 3 - диаграммы токов и напряжений, поясняющие принцип действия и электромагнитные процессы, происходящие в устройстве;; на фиг. 4 - выкопировки из осциллограмм в предлагаемом устройстве и в устройстве-прототипе.

Автономный инвертор тока на фиг. 1 содержит шины постоянного тока 1, 2 для подключения источника питания 3, сглаживающий реактор 4 к шинам 1, 2, демпфирующие цепи 7-12, состоящие из включенных встречно-последовательно диодов 7, 8 и 10, 11, подсоединенных параллельно тиристо- рам 5, 6, и конденсаторов 9 и 12, которые подсоединяются одними выводами к общим выводам диодов 7и8, 10 и 11, и другими выводами - к анодам тиристоров 5 и 6; коммутирующую IC-цепь 13, 14, подсоединенную к общим выводам перезарядных тиристоров; последовательно соединенные коммутирующие тиристоры 15 и 16, общими выводами подключенные к 1С-цепи 13, 14; демпферные цепи, состоящие из встречно- включенных катодами пар диодов 17 и 18, 19 и 20, конденсаторами 21, 22, подсоединенных одними выводами к общим выводам пар диодов 17 и 18, 19 и 20, и другими выводами - к анодам тиристоров 15 и 16; дополнительно введенные цепи 23 ... 28, состоящие из конденсаторов 24, 26, резисторов 25,28, диодов 23,27; ускорительные тиристоры 29, 30 с параллельно подключенными демпфирующими цепями 31 ..: 36, состоящими из диодом 31, 32 и 34, 35, конденсаторов 33,36,подсоединенные анодом и катодом к выводам постоянного тока трехфазного диодного распределительного моста 37 ... 42, выводы переменного тока которого подсоединяются к выводам переменного тока трехфазного главного тири- сторного моста 43 ... 48 и к выводам трехфазной нагрузки 49 ... 51, при этом выводы постоянного тока трехфазного главного тиристорного моста 43 ... 48 подключаются к выводу реактора 4 и отрицательной шине 2 источника питания 3, систему управления 52, подключенную к управляющим входам тиристоров.

Автономный инвертортока согласно диаграммы фиг. 2 и 3 работает следующим образом.

Предположим, что к моменту времени ti включены тиристоры 46,47, вследствие чего ток нагрузки протекает от плюса источника

питания 3 через шину 1, реактор 4, тиристор 47, 51 (фаза С), 50 (фаза В), тиристор 46, шина 2,минус источника питания 3. Конденсаторы 24 и 26 заряжены по цепи: плюс источника питания 3, шина 1, реактор 4,

резистор 25, конденсатор 24, диоды 37, 38, конденсатор 26, резистор 28, шина 2, минус источника питания 3. Полярность напряжения на конденсаторах 24, 26 и коммутирующем конденсаторе 13 показана на фиг. 1.

в момент времени ti согласно диаграммам фиг. 2 и 3 включают тиристоры 5 и 15, вследствие чего конденсатор 13 начинает перезаряжаться по контуру: 13, 14, 15, 41, 47, 5, 13. Ток через выключаемый тиристор

47 снижается до нуля и замыкается по цепи: 3, 1,4,5, 13, 14, 15,39,46, 2,3. Одновременно демпфирующий конденсатор 24 перезаряжается на противоположную полярность по цепи: 24, 23,5,13,14,15, 24. После спада

тока в выключаемом тиристоре 47 до нуля, данный тиристор начинает восстанавливаться током обратного восстановления (Irr) по контуру 13, 14, 15, 41,47, 5, 13. При этом ток в IC-цепи равен сумме тока нагрузки Id

и тока Irr:

Из, 14 I d+l гг.

В момент времени t2 (см. фиг. 3) ток lrr

достигает максимального значения, а затем начинается его спад, вследствие чего на реакторе 14 возникает ЭДС самоиндукции, направленная на поддержание тока Irr, приложенная плюсом к аноду тиристора 15,

а минусом - к правой обкладке конденсатора 13. Ток, вызванный нарастанием ЭДС самоиндукции на индуктивности реактора, замыкается по цепи: 14, 15, 24, 23,5, 13, 14. При этом конденсатор 24 продолжает перезаряжаться на противоположную полярность по контуру: 24, 23, 5, 13, 14, 15, 24.

В момент времени тз (см. фиг. 3) ток обратного восстановления Гг тиристора 47 снижается до нуля и к нему на время, необходимое для восстановления его вентильных свойств, прикладывается напряжение конденсатора 13 по цепи: 13, 14, 15, 41, 47, 5 13.

В момент времени t/j с выдержкой времени г включается ускорительный тиристор 29 и коммутирующий конденсатор 13 начинает перезаряжаться в колебательном режиме на противоположную полярность по контуру: 13, 14, 15, 29, 5, 13. Одновременно конденсатор 24 начинает перезаряжать- ciji по цепи 24, 29, 25, 24. После снижения в процессе перезаряда напряжения конден- 24 до величины напряжения источника питания 3 образуются потенциальные условия для перезаряда конденсатора 24 по цЬи:3, 1,4,25,24,39,46,2,3.

В момент времени ts после снижения напряжения на коммутирующем конденсаторе 13 заканчивается его ускоренный пере- за ряд. В момент времени te напряжение на коммутирующем конденсаторе 13 достигает напряжения источника питания 3, вследствие чего начинается процесс спада тока в С (51) и нарастания в фазе А (49), так как на управляющий вход тиристора 43 по- да|н импульс управления. Ток в фазе С спа- да;ет до нуля и конденсатор 13 заряжается до: напряжения, превышающего напряжения источника питания 3. Далее тиристоры 5, 15, 29 восстанавливаются током обратно- го- восстановления lrr, который (при одновременном выключении указанных

тиристоров) замыкается по контуру 13, 5, 29, 15, 13.

При разбросе Qrr и trr вспомогательных тиристоров цепь протекания их токов обратного восстановления обеспечивается через параллельно подсоединенные диодно-конденсаторные цепочки 7... 12 и 31 ...36.

Формула изобретения Автономный инвертор тока по авт.св. № 1758809, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения коммутационных перенапряжений в процессе восстановления вентильных свойств силовых тиристоров, в него дополнительно введены два конденсатора, первый из которых подсоединен одним выводом к анодам трехфазного диодного распределительного моста, второй - одним выводом к катодам этого же моста, две пары, состоящие из параллельно соединенных диода с резистором, подсоединенные одними соответствующими выводами к выводам постоянного тока трехфазного главного ти- ристорного моста, и другими выводами - к другим выводам первого и второго конденсаторов.

Фиг.З

0.5т

0.5 пс

Фи г Л