Автономный трехфазный инвертор Советский патент 1980 года по МПК H02M7/515 H02P7/28 

(54) АВТОНОМН ЫЙ ТРЕХФАЗН ЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к электротехнике, к автономным инверторам, преднай наченным для питания асиахронных тяговых электродвигателей на электровозах и тепловозах от источника постоянного или пульсирующего тока. Известны автономные трехфазные инверторы, содержащие мосты оснозньпс и коммутирующих тиристоров, узел коммутации l и 2, Наиболее близким по тахническрй сущности является трехфазный инвертор, ; содержащий силовые и коммутирующие . тиристоры, обратные диоды, а также общий коммутирующий блок с конденсатором вспоМогатель( тиристорами и коммутирующим дросселем, выполненным с дву мя обмотками, каншая из которых соединена, соответственно, с коммутирующими тиристорами и с общей точкой, образованной встречно включенными диодами соответствующах сбрасывающих цепочек, через которые одна из обмоток конденсатора связана с axoAHbnvtH зажимами инвертора з. При работе инвертора в процессе вклю- . чения силового тиристора разряд предварительно заряженного коммутирующего сонденсатора происходит по контуру, содержащему коммутирующий и вспомогательньв Тиристоры, обмотку дросселя, один из встречко-вклкзченных диодов сывающей цепочки и обратный диод, под- К1 3оченный паратлельно выключенному, силовому тиристору. При этом, к выключае-. мому тиристору в обратном направлении будет приложено напряжение, равное падению напряжения на открытом обратном диоде. Известно, что время восстановления вентильной прочности тиристоров обратно пропорционально величине напряжений призсладываемого в .обратном направлении к выключаемому тиристору. Поэтому в известном автономном инверторе параметры комь ггирующего блока выбирают из условияобеспечения времени выключения тиристоров- в 2-3 раза пре 3 7 BbPii.Hpruco 11пС11О )тпоо время восстановле ния. Цолью изобротпиня является повьшюни ьядежис)сти работы автономного инвертора путйм увеличения обратного напряже ния па выключенном тиристоре. чЭто достигается том, что в известном автономном трехфазном инверторе обрат- .|ые диоды исмючаются их схемы инвертора. Протекание реактивного тока нагрузки, в этом случае происходит через один из Бстречно-включенных диодов сбрасывающей цепочки и коммутирующий тиристор. С целью стабилизации времени перезаряда, коммутирующего конденсатора концы обмоток коммутирующего дросселя, подключенные к коммутирующим тиристорам, могут быть объединены между собой. Для устранения цйркулиции энергии в контуре, образованном обмотками коммутирующего дросселя и двумя диодами сбрасывающих цепочек, пощслю- ченнымк к одной из обкладок коммутирующего конденсатора, указанные диоды заменены тиристорами. С целью упрощени.я схемы инвертора при использовании групповой коммутации анодных или катодных силовых тиристоров, кОммутир тощие тиристоры заменены коммутируюш.ими диодами, а коммутирую щий дроссель вглполнен с числом обмото вдвое превышающим число фаз, причём один конец каждой ИЗ обмоток соединен соответственно с коммутирующим диодом „,„ а другой с общей точкой соответствующе сбрасьшазошей цепочки. На фиг. 1 изображена принципиальная схема автономного трехфазного инвертоpaj на фиг. 2 - схема того же инвертора при использовании принципов групповой коммутации. Автономный инвертор, (по фиг. 1) содержит силовь е тиристоры 1-6, соединенные в мостовую трехфазную схему, подключенную ко входным выводам. К выходным вьшодам этой схемы подключ ают клеммы нагрузки.., К этим же выводам подключены коммутирутощие вентили, в качестве которых использовавы тиристоры 7-1,2. Катоды тиристоров 7,9 и 11 объед йнёны и подключ нй к обмотке 13, а аноды 8,10 и 12 к обмотке 14 коммутирующего дросселя. Ко В.ХОДНЫМ вьгводам подклйЧеньг вспомогательные тиристоры 15 и 16. К И.Х средней точке подключенаобкладка коммутирующего кон.денсатора 17, другая обклпш а которого посрецством сбраOсынаюшнх цргючек, состоящихиз дополннтэльиых вcтpoчнo-вклю тeн ыx тиристоров .18 и 19 и диодов 20 и 21, соединена с входными выводами инвертора, средним точкам этих цепочек подключены концы обмоток 13, 14 коммутирующего дросселя. Автономный инвертор (по фиг. 2) отличается тем, что в нем коммутирующий дроссель выполнен многообмоточным ; 13 и 14, а в качестве коммутирующих, вентилей использованы диоды 22-27. Причём катоды диодов 22,24 и 26 соединены с обмотками 13, а аноды диодов 23,25 и 27 - с обмотками 14 коммутирующего дросселя. Другие концы обмоток 13 и 14 коммутирующего дросселя подключены к средним точкам соответстзующих сбрасывающах цепочек. Инвертор (фиг. 1), работает следующим образом. Трехфазное переменное напряжение на выходах А, В и С формируют путем поочередного включения и выключения тиристоров 1-6. Для выключения, например, тиристора 1 конденсатор 17 должен быть заряжен с полярностью, как показано на фиг. 1. При этом включают тиристоры 15, 18 и 8 вследствие чего конденсатор 17 перезаряжается по контуру, содержащему тиристоры 15 и 18, обмотку 14 дросселя, тиристор 8 и нагрузку. При открытом тиристоре 8 к силовому тиристору 1 прикладывается в обратном направлении .напряхсение, пракt ft г тически равное напряжению на коммутирующем конденсаторе. При этом силовой , тиристор 1 обесточивается и выключается. В момент, когда напряжение на конденсаторе 17 по величине станет равным напряжению источника, а по знаку - противоположно полярности, указанной на фиг. 1, реактивный ток нагрузки и обмотки 14 дросселя начинает протекать по цепи: от вывода минус источника через ДИОД 19, обмотку 14 дросселя, тиристор 8 к фазе А и далее через нагрузку к вьшоду плюс источника. В случае, если обмотки 13 и 14 ком. .-,--.-.-- . мутирующего дросселя соединены междусобой, как- показа.на н.т фиг. 1 штриховой линией, то процесс выключения, например, тиристора 1 происходит следующим образом. При включении TVipHCторов 8, 1§ и 18 конденсатор 17 начинает разряжаться по двум цепям: первая плюс источ1 ико, тиристоры 15 и 18, обмотки 14 и 13 дросселя и ристоры 15 и 18, обмотки 14 дросселя тиристор 8| нагрузка и минус источника питания. При этом к тиристору 1 прикладываегся обратное напряжет}ие, равное падению напряжения на обмотке 13 дросселя. При достижении на конден саторе 17 напряжения равного по вели чине напряжению источника и обратного по напряжению, указанному на фиг. 1, откроется дvIoд 2О для пропуска реакти ного тока. Далее процесс в схеме проте кает описанным выше способом. Трехфазное переменное напряжение н выходах А. В, С инвертора фиг. 2 форм руют путем поочередного включения и выключения тиристоров . При этом в схеме инвертора происходит одновременное выключение тиристоров анодной или катодной групп, что позволяет осуществлять широтно-импульсное регулирование выходного напряжения инвертора. Так, например, при полярности напряже ния конденсатора 17, указанной на фиг. возможно выключение любого из тиристо ров 1,3,5 анодной группы, и наоборот. Рассмотрим работу схемы на примере выключения тиристоров 1 и 3. Пусть во включенном состоянии находятся тиристоры if3 и 6. При включении тиристоров 15 и 18, конденсатор 17 начинае перезаряжаться по цепи; плюс источника, тиристоры 15 и 18 и далее по следующим трем контурам: первый - обмотка 14 дросселя, диоды 23, 22, обмотка 13, диод 21, плюс источника; второй - обмотка 14, диоды 25, 24, обмотка 13, диод 21, плюс источника и третий - обмотка 14, диод 27, тиристор 6, минус источника. При разряде конденсатора по первым двум контурам происходит постепенное вытеснение тока из силовых тиристоров 1 и 3, после чего к ним прикладывается обратное нат пряжение, и они выключаются. По достижении напряжения на конденсаторе равного по величине напряжению источника и противоположного по знаку, показанному на фиг. 2, реактивный ток нагрузки и обмоток 14, Коммутирующего дросселя начинает протекать по цепи: 20, обмотки 14, диоды 23, 25, фазы A В, С нагрузки, тиристор 6. Аналогичным образом работает схема при выключении других тиристоров. предложенного инвертора определяется тем, что в процессе выключения силовых тиристоров 1-6 к ням прикладываегся обратное напряжение равное половине или полному напряжению коммутирующего конденсатора 17. Это позволяет в конечном счёте повысить на.асжность работы инвертора. Исключение из схемы диодов обратного моста упрощает схему инвертора и на 15-20% снижает мощность устат овленного оборудования. Формула изобретения 1.Автономный трехфазный инвертор, содержащий подключенный ко выводам мост силовых тиристоров, мост коммутирующих вентилей, комксутирующийконденсатор, связанный со входными BE Iводами одной обкладкой - через вспомо гательные тиристоры, а другой обкладкой через цепочки, образованные, каждая, дополнительными встречно-включениыми вентилями и диодом, обище точки которых соединены с одними концами обмоток коммутирующего дросселя, а другие концы последних соединены с соответствующими коммутирующими вентилями, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности, в качестве дополнительных вентилей, соединенных с упомянутой другой обкладкой конденсатора, использованы тиристоры. 2.Инбертор по п. 1. о т л и ч а ющ и и с я тем, что другие концы обмоток коммутирующего дросселя юбъединены между собой. 3.Инвертор по п. 1,отлича ющ и и с я тем, что в качестве коммутирующих вентилей использованы, диоды, комк утирующий дроссель выполнен с числом обмоток в два раза превышающим число фаз, причём другие концы обмоток соединены с соответствующими коммутирующими диодами. Источники ин(|)ормации, принятые во внимание при экспертизе, 1.Авторское свидетельство СССР № 279782, кл. Н О2 М 7/515, 1968. 2.Патент Великобрит.чиии N3 1344867, кл. Н 2 F, 1972. 3.А&горское свидетельство СССР № 543111, кл. Н 02 Л1 7/515, 1975.

.

г

г

-ч

см

-W

4

tK

I

ц«ч.