Тиристорный инвертор напряжения Советский патент 1981 года по МПК H02M7/515 

1

Изобретение относится к иреобразова.тельной технике, в частности к устройствам преобразования постоянного тока в пере1 1еиный.

Известные схемы тиристорных инверторов напряжения не обеспечивают достаточно высокой устойчивости коммутаиии в широком диапазоие частот и нагрузок 1-4.

Цель изобретения - повышение устойчивости коммутации.

Эта цель достигатеся тем, что первичиая обмотка коммутирующего трансформатора выполиеиа из двух последовательно соедннеиных секций, cвязaнFIЫX через коммутируюшие тиристоры с выводами вспомогательного источника, причем средняя точка первичной общ)ткн через конденсатор соединена с общим выводом основного и вспомогательного источников иитания.

На чертел-се изображена электрическая схема предлагаемого устройства.

Тиристорный инвертор может быть выполнен по однофазной, трехфазной или многофазной схемам.

В качестве конкретного примера иа чертеже иоказан трехфазный тиристорный инвертор, выполненный по щестиилечиой мостовой схеме.

Устройство содержит силовые тиристоры 1 и 2, коммутирующие тиристоры 3 и 4, обратный мост на полунроводииковых диодах 5 и 6, служащий для рекуперации реактивной эиергии нагрузкн в сеть, коммутирующие трансформаторы 7 и коидеисаторы 8.

Устройство, состоящее из коммутирующих тиристоров, коммутирующего трансформатора и конденсатора и имеющееся в каждой фазе, представляет собой узел коммутаиии. Его иазиачеиие сводится к выключеииро оснавных тиристоров имиульсами обратного иапряжения. Импульсные коммутирующие трансформаторы 7 включены между основными тиристорами 1 и 2 каждой фазы своей вторичной обмоткой. Средине точки вторичных обмоток через обратный мост иа полунроводниковых диодах 5 и 6 иодключеиы к зажимам источиика питаиия инвертора. Начало и конец первичных обмоток соединены последовательно с коммутирующими тиристорами 3 и 4, подключеииыми к зажимам источника иовьииеииого иапряжения Е в проводящем

направлении. Средние точки первичных обмоток через конденсаторы 8 соедииены с отрицательным зажимом источника повышенного иапряження. Кроме того, первичные обмотки с целью исключения иереиапряжеиий на тиристорах 3 и 4 заигуитированы последовательно соединенными полупроводниковым диодом 9 и резистором 10.

Нагрузкой инвертора служит трехфазный асинхронный двигатель. РГнвертирование напряжения питания осуществляется переключением основных тиристоров анодной 1 и катодной 2 групп. Выходное фазное напряжение инвертора имеет ступенчатую форму с уровнями соответственно 0; Г/З; 1/2; 2/3 от величины нанряжения питания. Период выходного напряжения разбит на 64 интервала. Между включением и выключением тиристоров анодной и катодной групп делается пауза, равная 1/64 периода выходного напряжения. Это необходимо для предотвращения коротких замыканий в моменты коммутации основных тиристоров. Кроме того, для увеличения надежности в моменты принудительной коммутации, когда наиболее велик уровень собственных помех инвертора, на основные тиристоры, уже ранее включенные, снова подаются импульсы включения.

Существенным моментом в работе инвертора является процесс принудительной коммутации, т. е. процесс выключения основных тиристоров. Особенностью инвертора является наличие зазора в сердечнике коммутирующего трапсформатора. Величина зазора определяется мощностью инвертора, т. е. величиной тока, потребляемого нагрузкой. Причем зазор рассчитывают так, чтобы магнитная индукция сердечиика коммутирующего трансформатора при максимальном токе нагрузки равнялась примерно ноловине величины магнитной индукции насыщения материала сердечника.

Ниже рассматривают работу узла коммутации для одной фазы инвертора, так как в других фазах нроцессы идентичны (см. фиг. 1). Пусть включен тиристор 1 (тиристор 2 выключен); чтобы его выключить включается тиристор 3. При этом происходит заряд конденсатора 8 через первичную обмотку 11 коммутирующего трансформатора 7 от источника повьиненного напрялсення Е, где Е (). По достижении током заряда коиденсатора 8 величины, меньщей тока удержания тиристора 3, носледний выключается. Энергия магнитного поля, запасенная в нндуктивности обмотки 1 рассеивается иа резисторе 10, включенном параллельно первичным обмоткам 11 и 12 через полупроводниковый диод 9. Во вторичпой обмотке 13 коммутирующего тиристора иаводится импульсная ЭДС, нанравленная встречно току нагрузки, что и приводит к выключению тиристора 1.

Пмпульсиая ЭДС обратной полярности наводится также в обмотке 14, что надежно предохраняет тиристор 2 от самовключений во время коммутацин тиристора 1. Использование источника повыщенного напряжения позволяет получить амнлитуду импульса ЭДС, в несколько раз превосходящую величину напряжения источника

гн1тания. В результате этого на все время коммутан.ин к запираемому тиристору приложеио обратное напряясение, что приводит к уменьшению времени выключения тиристора и увеличению надежности коммутации. Аналогнчные нроцессы сонровождают выключение тиристора 2. Импульсная ЭДС в этом случае образуется за счет разряда конденсатора 8 через обмотку 12 и откры0 тый тиристор 4.

Предлагаемое устройство имеет следующие преимущества.

Генератор коммутирующих импульсов малочувствителен к обратному воздействию

5 силовой цепи.

При выключении тиристоров в каждой фазе инвертора импульс обратного напряжения подается одновременно и на последовательпо с ними соединенные тиристоры

0 анодной или катодной групп. Это позволяет увеличить надежность в работе в нереходные коммутационные периоды.

Для выключения л-юбого силового тиристора достаточно на первичную обмотку

5 коммутирующего трансформатора подать имнульс напряжения только одной (положительной) полярности.

Отсутствуют выбросы в кривой вы.ходного напряжения, так как ток в обмотках

Q асинхронного двигателя непрерывен.

Фор м Л л а и 3 о б р е т е п и я

Тиристорный инвертор напряжения, содержащий в каждой фазе два основных тиристора, последовательно соедииенных через вторичные полуобмотки коммутирующего трансформатора, нервичная обмотка которого подсоединена к генератору коммутирующих импульсов, подключенному к вспомогательному источнику нитания, отрицательный вывод которого связан с тем же выводом основного источника, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью новыщения устойчивости коммутации, первичная обмотка коммутирующего трансформатора выполнена из двух последовательно соединениых секций, связанных через коммутирующие тиристоры с выводами вспомогательного

источника, причем средняя точка первичной обмотки через конденсатор соединена с общим выводом источников.

55Источники информации,

принятые во внимание нри экснертизе

1. Авторское свидетельство СССР Хо 385380, кл. Н 02 М 5/42, 23.04.71. 60 2. Авторское свидетельство СССР jVo 350111, кл. Н 02 М 5/42, 06.07.70.

3.ЭЙ ВИНИТИ, сер. «Электрические мащины и аппараты, 1974, вып. 21, с. 24.

4.Японский патепт N 21088, кл. 5606, 65 опубл. 1967.