НУЛЕВОЙ ТИРИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР С РАЗДЕЛЬНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ ЧАСТОТЫ И НАПРЯЖЕНИЯ Советский патент 1970 года по МПК H02M7/515 

Известен нулевой тиристорный инвертор с раздельным регулированием частоты и напряжения, содержащий узлы ком.мутангш с коммутирующими трансформаторами и конденсатора.и. Такой ин;ве|ртср сложен и не обеспечивает высокой надежности работы.

Основными отличительными особенностями предлагаемого инвертора является то, что, с целью упрощения и повышения надежности, указанные ко.ммутирующие трансформаторы расположены на одном магнитопроводе, и общая для них первичная обмотка через коммутирующий тиристор подключена ко входу нулевого инвертора, а параллельно цепочке нз первичной обмотки и коммутирующего тиристора подключен конденсатор. Указанная цепочка подключена ко входу нулевого инвертора через дополнительный тиристор.

На фиг. 1 дана принципиальная схема инвертора, в котором первичная обмотка коммутирующего трансформатора щунтнрована конденсатором; на фиг. 2 - принциниальная схема инвертора, в котором первичная обмотка ко.ммутирующего трансформатора соединена последовательно с конденсатором; на фиг. 3 - принциниальная схема преобразователя ,содержащего два нулевых тиристорных инвертора; на фиг. 4 - принципиальная схема инвертора, в котором в цепи с первичной обмоткой коммутнрующего тиристора применено два ти1ристора и на фиг. 5 - эпю|ры напряжений инвертора, показанного на фиг. 4.

Р улевой тиристорный инвертор с раздельиым регулированием частоты и напряжения (фпг. 1) содержит коммутирующие трансформаторы, расиоложеппые на одном магннтопроводе /, имеющие вторичные обмогкн 2-4 и общую для них первичную обмотку 5, которая через коммутирующий тиристор 6

нодключена ко входу нулевого ннвертора, а параллельно ценочке нз первичной обмотки 5 и коммутнрующего тиристора 6 подключен конденсатор 7В пулевом тиристорном инверторе, показанном на фиг, 4, указанная цепочка из первичной обмотки 8 и коммутирующего тиристора 9 нодключена ко входу нулевого инвертора через дополнительный тиристор 10.

При нодаче напряжения нитания Ui конденсаторы 7, У/-/5 заряжаются так, как показано на фиг. 1. Для открывания тиристора 14 на его управляющий электрод подается отпирающий импульс. Тиристор 14, открываясь, разряжает конденсатор 11 до нуля и подготавлпвает цепочку из обмотки 2 и кондепсатора 11 для гашения. Для гашения силового тиристора 14 необходимо подать отиирающий имнульс на управляюп|ий электрод гасящего тиристора 6- При этом конденсатор 7 начинарпчной обмотке э. д. с., направленную так, как показано на фнг. 1. Конденсаторы 7 и // рассчитываются такнм образом, чтобы напряжение обратной полярностн, сохранялось на тиристора J4 в течение временп, необходимого для точного погасания тиристора и восстановления его запирающих свойств.

После разряда конденсатора 7 ток через тиристор 6 будет нроходить но цепочке обмотка 5 - тиристор 6 - сопротивление 15 -«-.

Сопротивление 15 иодбирается так, чтобы ток, проходящий через тиристор 6, был недостаточен для его удержания в открытом состоянии, и тиристор 6 закрылся бы- После этого конденсатор 7 заряжается через сопротивление 15 до напряжения Ui - он опять готов к работе. При этом можно следующим отпирающим импульсом отпереть тиристор 16 или тиристор 14, осуществляя щиротно-имиульсиое регулироваиие напряжения. Если же тиристор 6 по какой-либо иричине не погас после разряда конденсатора 7, то при открывании любого из силовых тиристоров и разряде любого из конденсаторов 11-13 в обмотке 5 будет наведено запирающее напряжение, и тиристор 6 погаснет (последовательная трансформаторная коммутация).

Вспомогательный источник наиряжения U- и диоды 17-19 служат для компенсации реактивной энергии, причем делается так, чтобы Ui Ui:. При этом можно с уверенностью сказать, что напряжение на силовых тиристорах никогда не будет больще 2Ui. В то же время, компенсируя реактивную энергию, диоды /7-19 не замыкают накоротко иервичные обмотки 20-22 траисформатора во время обратиой полуволны. Очевидно, что вспомогательный источиик напряжеаия U-2 должеи быть сиособным нринять рекуиерируемую реактивную энергиюИз рассмотрения работы схемы видно, что максимальная частота работы силовых тиристоров будет ограничена временем заряда конденсатора 7 через сопротивление 15, когорое не может быть выбрано маленьким из условий гашения тиристора 6. Другая схема способна работать на более высокой частоте (см. фиг. 2). Она отличается тем, что гащение тиристора 23 происходит за счет колебательного ироцесса в контуре LC из дросселя 24 и конденсатора 25. Диод 26 иоставлен для того, чтобы процесс колебаний прекратился после нервого же обмена энергией jMeжду дросселем 24 и конденсатором 25. Очевидно, что частота работы силовых тиристоров 28-29 будет теперь оиределяться частотой колебаний контура LC, которая может быть выбрана достаточно высокой.

Пулевые инверторы, показанные на фиг. 1 и 2, имеют недостаток -вспомогательный источник наиряжения Uz должен принимать рекуиерируемую реактивную энергию, что не всегда возможно или слищком удорожит установку, так как удобнее всего в качестве источьпгка наиряжения U использовать нерегулируемый источник питания из неуправляемых вентилей. Если же мы имеем на производстве или каком-то агрегате несколько нулевых инверторов, то их можно включить но схеме, иоказанной на фиг. 3. При этом они будут обмениваться между собой рекуперируемой реактивной энергией, не загружая источники напряжения Ui и U. Коиденсаторы 30 н 31 одновременно с функцией сглаживания нульсаци нанряжения иитания источииков служат также для первоначального восприятия рекуперируемой реактивной энергии.

Инвертор (фиг. 4) работает следующим образом. При подаче напряжения питания и„ конденсаторы 32-34 заряжаются, как показано на фиг. 4 (на конденсаторе 32). Для открывания тиристора 35 на его уиравляющий электрод в момент времени t (фиг- 5) подается отпирающий имиульс. Тиристор 35, открывшись, разряжает конденсатор 32 до нуля и нодготавливает цепочку из обмотки 36 и конденсатора 32 для гашения.

В момент времени /i открывается тиристор 10, и кондеисатор 37 заряжается по ценочке: «+ - тиристор 10 - конденсатор 37

-дроссель 3S - «- до напряжения питания и подгот ;вливается для иодачи гасящего

импульса. Дроссель 38 служит для уменьщения фронта зарядного тока конденсатора 37. В течение времени /о-/i к первичной обмотке 39 трансформатора 40 прикладывается напряжение С ,, и течет ток /„ .В момент времени /i включается тиристор 9, и конденсатор/У7 разряжается черезПервичную обмотку 5 трансформатора 41. При этом через вторичную обмотку и конденсатор 32 на тиристор 35 подается запирающий импульс. Дроссель 42

служит для того, чтобы заиирающий имиульс не разрядился через диод 43, конденсатор 44 и диод 45, и рассчитывается так, чтобы иоддержать запирающий импульс на тиристоре 35 на время, необходимое для его запирания. При отключении тиристора 35 накопленная в нагрузке реактивная эиергия разряжается па коиденсатор 44, при этом на конденсаторе растет напряжение, а в первичной обмотке 39 трансформатора 40 продолжает течь ток, как показано на фиг. 5- В момент времени тиристор 35 вновь включается управляющим импульсом и опять разряжает конденсатор 32, подготавливая цеиъ для своего гашения. В то же время заряжеипый (как ноказаио на фиг. 4) конденсатор 44 разряжается но цепи: конденсатор 44 - диод 45 - дроссель 42 - тиристор 55-диод 43

-конденсатор 44 и подготавливается для следующего приема запасенной в нагрузке

реактивной энергии. В дальнейще.м работа схемы повторяется до момента времени /у. когда тиристор 35, выключившись, больше не включается в течеиие половины периода основной частоты. Конденсатор 37 заряжается

мого в фазе А от других фаз напряжения, и ждет нового вклЕОчення тиристора 35. При этом его рассчитывают так, чтобы скомпенсировать всю запасенную в нагрузке реактивную энергию.

Как видно из фиг- 5, регулируя продолжительность включенного состояния тирисгора 35 (а также тиристоров 46 и 47), можно изменять среднее значение напряжения на нагрузке, а изменяя количество включенных состояний тиристора за иолпериода основной частоты /о„ Ири неизменной несущей частоГте /,1 - , можно регулировать частоту на

выходе инвертора. При частотах /„ /оси высшие гармонические оказывают очень .малое влияние на асинхронный двигатель. Очевидно, что возможна как поочередная работа тиристоров 35, 46, 47, так и совместная работа сразу двух тиристоров с наложением нх фазовых напряжений. Достаточно хорошую форму кривой выходного напряжения можно получить в пулевом инверторе, прикладывая к его первичным обмоткам напряжение, изменяюидееся по ступенчатому графику с наложением но фазам на 60 эл. град, при сдвиге фаз на 120 эл. град.

В данной схеме инвертора можно получить такую форму кривой выходного напряжения и, следовательно, при минимальном количестве управляемых вентилей. Получить хорошую форму выходного напряжеппя на нагрузке.

Предмет изобретения

1- Пулевой тиристорный инвертор с раздельным регулирование.м частоты и напряжения, содержаш,ий узлы коммутации с коммутяруюшими трансформатора.мн и конденсаторами, отличающийся тем, что, с целью упрощення и иовышенпя надежности, указанные коммутируюш,не трансформаторы расположены на одном магнитопроводе, и обш,ая для них первичная обмотка через коммутирующий тиристор подключена ко входу нулевого инвертора, а параллельно цепочке из первичной обмотки и ко.ммутирующего тиристора подключен конденсатор.

2. Инвертор но п. 1, отличающийся те.м, что указанная цепочка нз первичной обмотки

и ком.мутирующего тиристора подключена ко входу нулевого инвертора через дополнительный тиристор.

Приоритет по п. 2 исчислять с 24 ноября 1967 г.

-I-0i7.

- &

-029

+ 0.

U

ЗО

3

30

U

-еТ 1 т

Фиг.З

47

№

P; з i(. f, tg

Ф/ig.. 5