Устройство коммутации тиристоров преобразователя Советский патент 1980 года по МПК H02M7/515 

(54) УСТРОЙСТВО КОММУТАЦИИ ТИРИСТОРОВ

1

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для использования в полупроводниковых преобразова.телях напряжения - инверторах, прерывателях, непосредственных преобразо- 5 вателях частоты для принудительной коммутации тиристоров.

Известно устройство коммутации тиристоров преобразователя., содержащее колебательную LC-цепочку, под- 10 ключенную с одной стороны к общей точке двух последовательно соединенных коммутационных тиристоров, а с другой стороны - к общей точке моста распределительных тиристоров. 5 Запирание тиристора основано на протекании избытка различного тока LC-цепочки через реактивный диод, который создает на нем падение напряжения порядка нескольких вольт , при- 20 ложенное в обратном направлении к запираемому тиристору, в результате чего последний восстанавливает запирающие свойства 1}.

Однако обратное напряжение в нес- 25 колько вольт не обеспечивает быстрого восстановления запирающих свойств, поскольку время выключения тиристора при этом в 2-3 раза больше, чем при обратном напряжении 100 В. 30 ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Известны коммутационные устройства, позволяющие повысить величину обратного напряжения на запираемом тиристоре. Эти устройства в цепях реактивных диодов содержат дополнительные источники постоянного напряжения 2.

Однако при таком включении в дополнительный источник поступает также и реактивный ток нагрузки, на .порядок превышающий разрядный, что требует специальных мер по сбросу избыточного заряда дополнительного источника.

Наиболее близким к изобретению по техническим средствам и достигаемому результату является устройство коммутации тиристоров преобразователя, содержа1цее два плеча последовательно соединенных разрядных диодов, два плеча последовательно соединенных возвратных диодов, плечи распределительных тиристоров, LC-цепочку, подключенную одним концом к общей точке коммутирующих тиристоров, а вторым к общей точке соединения распределительных диодов и общей точке соединение зарядных тиристоров зЗ.

Недостаток устройства заключается в том,что протекание избытка разрядHord тока через дроссель создает на нем падение напряжения, величина которого зависит от величины к оммути руем6го тока нагрузки преобразователя. С уменьшением тока нагрузки увеличивается избыточный ток разряда ЬС-Цепочкй и увеличивается импульс напряжения, прикладываемого к рсновному тиристору плеча, противоположного коммутируемому/ что требует установки основных тиристоров преобразов.ателя более высокого класса либо увеличения числа последовательно соединённых бсновных тиристорЬвв плече, что утяжеляет преобразователь и делает его более громоздким. Другим недостатком схемы является то, ч.то напряжение на дросселе, установленном в разрядной цепи, меняет знак на противоположный при прохождении избыточного разрядного тока через максимум. После этого к запираемому тиристору вместо обратного прикладывается прямое напряжение, следовательно , ., отводимое схемой на

восстановление запирающих свойств тиристора, уменьшается, т.е. необходимо увеличивать массо-габаритные показатели коммутирующего конденсатоPa, .

Цель изобретения - уменьшение массо-габаритных показателей.

Эта цель достигается тем, что устройство снабжено трансформатором, конденсатором и резистором, причем первйчнай обмотка трансформатора Шунтирована резистиром и конденсатором и включена между общими точками оединен ; зарядных тиристоров и раз|5йдаШс диТЭдов, а вторичная обмотка трансформатора включена между общими

Ъ кЕмйсоединения разрядньЬс и возвратных диодов, включенных согласнопараллельно .

На чертеже представлена схема преобразователя с устройством коммутаций

Йнбёрторсодержит основные т иристоры 1-6, соединенные по мостовой схеме. Питание моста .основных тиристоров осуществляется от источника 7, нагрузкой инвертора .является асинхронный короткозамкнутый двигатель 8. Распределительные тиристоры 9-14 собраны по мостовой схеме, полюса постоянного тока которой через распределительные диЪды- 15 и 16 соединены в общую точку 17, а через реактивные диоды 18 и 19 подключены., к полюсам постоянногд тока моста .основных ти$)ист6ров i-б. На стороне переменного тока мосты основных и распределительных тиристоров соединены между собой. Устройство комнуггаЦйиу содержит :конденсатор 20и дроссель 21, образующие последовательную колебательную LC-цепочку, которая с одной стороны подключена к общей точке 17 раёйрёйе.ЯйтШъйшс Диодов, а с другой стороны - к общей

точке 22 последовательно соединенных коммутирующих тиристоров 23 и 24, подключенных также к зарядному ис точнику 25 и через коммутационные диоды 26 и источнику 7 питания. 2 Два зарядных тиристора 28 и 29 соединены последовательно и подключены к зарядному источнику 25 и к точке 17. К зарядному источнику 25 подключены также цепочки по два последоваQ тельно соединенных разрядных 30 и 31 .и возвратных 32 и 33 диода. Между общей точкой 17 распределительных , диодов и общей точкой 34 разрядных диодов включены конденсатор 35, резистор 36, первичная обмотка. 37

5 трансфррматора, вторичная обмотка 38, включена между общей точкой 34 разрядник диодов и общей точкой 39 возвратных диодов. Обмоткй 37 и 38 трансформатора 40 включены согласно

0 друг с другом. Коэффициент трансформации трансформатора равен

и,, -100

1 1

Устройство работает следующим образом.

Пусть основные тиристоры 1,4 и 5 проводят ток от источника 7 питания

в нагрузку 8. Коммутирукадий конденсатор 20 заряжен, как показано на чертеже. Для отключения основного тиристора 1 включаем коммутирующий 23 и распределительный 9 тиристоры. При этом по цепи 20-21-17-159-1-27-23-20 течет разрядный ток конденсатора 20, вытесняя ток нагрузки из тиристора 1. После обесточивания основного тиристора колебательная LC-цепочка воспринимает ток

отключенной фазы нагрузки, а избыток ,разрядного тока течет по цепи 20-21(35,Зб,37)-34-31-23-22-20. Когда падение напряжения на первичной обмотке 37 трансформатора 40 достигает уровня 100 В. напряжение на вторичной обмотке 38 равно напряжению зарядного источника 25, и возвратный диод 33 включается. Избыточный разрядный ток, трансформируясь во вторичную обмотку трансформатора, протекает по цепи 38-31;-25-33-38. На первичной обмотке 37 устанавливается неизменное напряжение 100 В,, независимое от тока нагрузки, которое по цепи 37-17-15-9-1-27-31-34-37 прилагается к запираемому тиристору 1 в . обратном направлении,способствуя быстрому восстан.овлению его запирающих свойств.По мере перезаряда конденсатора 20 до уровня напряжения источн 1ка 7 избыточный ток иссякает,диоды 31 и.. 33 отключаются, а реактивный ток нагрузки течет через диод 19 и тиристор 9. Включением тиристоров

23 и .29 осуществляется дозаряд конденсатора 20 др уровня напряжения источника 25.; j cTpoflcTBo коммутации вновь подготовлено к отключению очередного основного тиристора.

Стабилизация обратного напряжения прикладываемого к отключаемому тиристору, на уровне 100 В обеспечивае быстрое восстановление запирающих свойств без увеличения мощности коммутационных конденсатора и дросселя. К основному тиристору 2 противоположного плеча инвертора в процессе коммутации прикладывается напряжение, не превышагацее суммы напряжения 100в и источника 7. Эта сумма определяет повторяющееся йапряжение тиристоров. Напряжение источника питания определяет рабочее напряжение тиристоров; Отношение паспортных значений повторяющегося и рабочего напряжейий соетавляет 1-25, т.е. коммутационный импульс величиной 100 В составляет менее 25% рабочего напряжения тиристора при максимальном напряжении питания более 400 В, следовательно, при этом не требуется увеличивать класс основных тиристоров или количество последовательно соединенных тиристоров в плече.

Таким образом, предложенное устройство, по сравнению с известными обеспечивает меньшие массу и габариты электроооборудования.

Формула изобретения Устройство коммутации тиристоров преобразователя, содержащее два плеча последовательно соёдйн1г нных раз. рядных диодов, два плеча последовас тельно соединенных возвратных диодов , плечи распределительных тиристоров, LC-цепочку, подключенную одним концом к общей точке коммутирующих тиристорЪв, а вторым - к общей точке соединения распредели0тельных диодов и общей точке соединения зарядных тиристоров, о т л ичающееся тем, что, с целью уменьшения массо-габаритных показателей, оно снабжено трансформатором, 5 конденсатором и резистором, причем первичная обмотка трансформатора шунтирована резистором и конденсатором и включена между общими точками соединения зарядных тиристоров и,раэ0 рядных диодов, а вторичная обмотка трансформатора включена между точками соединения разрядныхи возвратных диодов, включенных согласно-параллельно. Источники информации,

5 принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Франции № 1404651, кл. Н 02 М 7/08, 1965.

2.Авторское свидетельство СССР № 271638, кл. Н 02 М 7/52, 1970.

0

3.Патент США № 3544879, кл. Н 02 М 7/52, 1971.