Автономный инвертор Советский патент 1981 года по МПК H02M7/515 

1

Изобретсине относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в преобразователях, работающих на индуктивную нагрузку, например на асинхронный двигатель.

Известно устройство защиты от перенапряжений вентильного преобразователя, содерл ащее вспомогательный выпрямительный мост, к зажимам постоянного тока которого подключены накопительный конденсатор и разрядный резистор, а к зажимам перемепного тока точки последовательного соедипения резисторов и конденсаторов RC-цепочек, которые включены между фазами преобразователя {. Накопительный конденсатор и разрядный резистор поглощает энергию перенапряжений сети. RC-цепочки поглощают энергию, накопленную в индуктивности питаюпл,ей сети при восстановлении запираюншх свойств вентилей.

Применение такого устройства в преобразователях с управляемыми вентилями с двухступенчатой коммутацией, работающих на двигатель, приведет к появлению LC-контуров, в которых будут возбуждаться колебательные процессы, что снизит коммутационную устойчивость преобразователя.

Известен автономный инвертор с двухступенчатой коммутацией, содержащий трехфазный рабочий мост на управляемых вентиля.х, два коммутирующих управляемых вентиля, три коммутирующих конденсатора, включенные выходом рабочего моста и точкой соед1 нения коммутирующих вентилей, и ограничитель коммутационных перенапряжений, включающий 1еуправляемый мостовой выпрямитель, нагруженный на накопительный конденсатор.

Q Полюса неуправляемого выпрямителя соединены через активно-индуктивные цепи с разноименными полюсами рабочего моста 2.

Недостатками 1звестного автономного

инвертора являются низкая коммутационная устойчивость, а также высокие уровни напрял ений, на которых происходит ограничение коммутациоииых перенапрял ений, что является следствием отсутствия демпфирования ко«1ебательных процессов на втором этапе искусственной коммутации при иереходе тока нагрузки из одной фазы

Б другую.

Известен автономный инвертор 5 3, содержащий т-фазный тиристорный мост, выводы переменного тока которого соединены с соответствующими выводами переменного тока га-фазного диодного моста через коммутирующие конденсаторы, а 0 также два комм -тирующих тиристора.

Целью Jisoopciciiii/i является повышение паделчности за счет повышения коммутационной устойчивости и снижения коммутационных перенапряжений.

Эта цель достигается тем, что автономный инвертор снабжен демпфирующим резистором, подключепным к выводам постояиного тока диодного моста, связаиным с одноименными выводами постоянного тока тиристорного моста через коммутируюии1е тиристоры, включенные соглаеио с диодами.

Введение демпфирующего резистора позволяет демпфировать колебательные процессы, что дает возможность увеличить емкость коммутирующих конденсаторов, и снизить величину коммутационных перенапряжений, а также повысить коммутационную устойчивость инвертора. Демпфирующий резистор вводится в цепь коммутируюп;их конденсаторов через диодный мост, включенный между коммутируюни1мн тиристорами, что нозволяет отсекать этот резистор в момент перезаряда коммутирующих конденсаторов от контура перезаряда, что устраняет потери в этом резисторе.

На чертеже показапа приппипиа;1Ы ая схема автономного инвертора.

Устройство включает управляемые вентили (тиристоры) 1-6, образуюпиге мост 7, коммутирующие управляемые вентили (тиристоры) 8-9, диодный мост 10, нагруженный на демпфирующий резистор И п собраиный на диодах 12-17, коммутирующие конденсаторы 18-20, включенные между выводами переменного тока тнристорного и диодного мостов.

Выводы постоянного тока диодного моета соединены с одиоиме1П1ыми выводами тиристорного моста через комм}тнруюни1с тиристоры 8-9, включенные согласно с диодами. Нагрузкой автономного инвертора является асинхронный электродвигатель 21 с обмотками 22-24 статора.

Автономный иивертор работает следующим образом.

Пусть в начальный момент времени открыты тиристоры 1 и 2 рабочего моста и ток нротекает по цеии - тиристор 1 - обмотка 22 - обмотка 24, тиристор 2. При этом коммутирующие конденсаторы 18-20 заряжены с полярностью, показанной на чертеже без скобок. Для очередной коммутации подается управляюн1ий импульс на коммутирующий тиристор 8. Под ДGЙcтвиe ; предкоммутационпого напряжения на конденсаторе 18 тиристор 1 заиирается, и ток, протекающий через открытый тиристор 8, начнет перезаряжать коммутирующие конденсаторы 18-20, подготавливая их для последующей коммутации по трем с.юдующим цепям: а) тиристор 8 - диод 12 - кондепсатор 18 - обмотка - 22 - обмотка 24 - тиристор 2, б) - тиристор 8 - диод - 13 - конденсатор 19 - обмотка 23 - обмотка 24 - тиристор 2; в) тиристор 8 - диод 14 - конденсатор 20 - тиристор 2.

На этом этане ток через демнфпруюн1.ий резистор 1 1 не нротекает, так как диоды 5 15-17 закрыты.

По окончании иерезаряда коммутируюпд,их копдепсаторов 18-20 (полярность указана в скобках iia чертеже) до заданного уровня подается управляюпип импульс 0 па тиристор 3.

Под действием напряжения на конденсаторе 19 тиристор 8 запирается, а начинается второй этаи искусственной коммутации, характеризующийся колебательным

5 процессом перехода тока из обмоткн 22 статора в обмотку 23.

Этот переход тока нроисходит с.чедующим образом, в момент отпирания тиристора 3 ток в обмотке 23 не может увеличиться скачком, поэтому часть тока, протекающего через тиристор 3, проходит ио цепям: тиристор 3 - обмотка 23 - обмотка 24 - тиристор 2, а другая часть тока нроходггг ио контуру - тнристор 3 - 5 диод 16 - резистор - И - диод 12 - конденсатор 18 - конденсатор 19 - обмотка 22 - обмотка 24 - тиристор 2. Колебательный нроцесс, возникающий в таком контуре, содержащем емкости и индуктивности, благодаря налнчню демифирующ.го резистора 11, будет затухаюпи1м. Процесс закаичивается иолным нереходом тока в контур тиристор 3 - обмотка 23 - обмотка 24 - тиристор 2.

Последуюш,ее включение ти|энсторов моста происходит аналогичпо оннсанЕюму процессу в порядке пумерации вентилей с поочередным участием коммутирующих тиристоров 8-9. Колебательный процесс перехода тока описывается диффереиниальпым уравнением второго порядка, для которого иаимеиьшее значение коммутационных перенанряжений доетигается при величине сопротивления демпфирующего резистора 11, равной 0,6-0,8 велнчнны характеристического сопротивления контура, образованного одним коммутируюи и.м коидеисатором и одной обмоткой статора.

Для снижения уровня коммутацио1П1ых перенаиряжений и новьппення коммутационной устойчивости величина емкости коммутирующих коидеисаторов должиа выбираться нанбо; ьп1ей. Б данном )стройстве величина этой емкости двеличепа благодаря введению демпфируюп1,его резистора.

5 Однако величииа этой емкости ограничена сверху условиями резонансного самовозбуждения н не должна иревышать значения, при котором собстве1П ая частота указанного контура лежит ниже значения частоты 5-7-й гармоники выходного наиряженпя ннвертора.

Фор м у л а н 3 о б р е т е н п я Автономный инвертор, содержащий т-фазный тпристорпый мост, выводы перемеиного тока которого соединены через коммутирующие конденсаторы с соответствующими выводами переменного тока т-фазного диодного моста, а также два коммутирующих тиристора, отличающийся тем, что, с целью повышения наД1,ежности, он снабжен демпфирующим резистором, подключенным к выводам постоянного тока диодного моста, связанным с одноименными выв®дами постоянного тока тиристорного моста через коммутирующие тиристоры, включенные согласно с диодами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

СССР

1. Авторское свидетельство 5 Ко 466584, кл. Н 02 М 1/18, 1973.

2.ЭП Реферативный научно-технический сборник «Преобразовательная техника М., 1976, № 10 (8) С. М. Гардюшкин

и др. «Мощные преобразователи частоты для асинхронной машины 3500 квт, 6 кв.

3.Патент Франции .V 2255739, кл. Н 02 М 7/515, 1975.