Автономный инвертор напряжения

 

Изобретение относится к преобразовательной технике. Цель изобретения - повышение надежности и расширение функциональных возможностей путем гарантированного выключения распределительных тиристоров. Устройство содержит источник зарядного напряжения 2, к которому подключен блок коммутации 33 и конденсаторы 9-12 с диодами связи 13-16. Мосты главных, обратных и распределительных тиристоров 34-51 объединены по выводам переменного тока. Распределительные тиристоры 38, 39, 44, 45, 50, 51 подключены к зарядным тиристорам 25, 26 и к первичной обмотке 27 коммутирующего трансформатора. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9! (!!!! 51!5 Н 02 1 7/515

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПР!! ГННТ СССР (21) 4297830/24-07 (22) 03 ° 07.87 (46) 23.05,90, Бюл, ll 19 (71) Научнс-исследовательский, проектно-конструкторский и техцологиче кий институт комплектного электрол рив ода (72) Г, Н, Коваливкер, Ю.M. Иньков и Г.В,Кузина

<53) 621.31 ° 572(088.8)

<56) Авторское свидетельство СССР

Ф- 1293807, кл. Н 02 M ?/515, 1985.

Авторское свидетельство СССР

М 1374379, кл. Н 02 М 7/515, 1986.

Авторское свидетельство СССР !! - 1379919, кл. Н 02 1! 7/515, 1986, Авт рское свидетельство СССР

У 1458952, кл, Н 02 М 7/515,27.08 ° 86, (54),".ВТОНО".!НЬР Ш!ВЕРТ0Р НАПРЯЖЕ;ЬИ (571 Н.«<.бретеш е относи-.ся к преобра.«овательной технике, Цель изобретония — повышение надежности и расшь«ренин функциональных воэможностей путем гарантированного выключения распределительных тиристоров. Устройо òâî содержит источник зарядного напряжения 2, к которому подключен блок к« « . .;ии 33 и конденсаторы 9-12 с ди«цвыл«связи 13-16, Иосты главных, обратных и распределительных тирис торов -51 объединены по выводам пе ременного тока. Распределительные тирнсторы 38, 39, 44, 45, 50, 51 подключены к эаоядным тиристорам 25, 26 и к перьичной обмотке 27 коммутируюшего трансформатора, 2 ил.

15664 50

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в тиристорных преобразователях частоты, в частности в автономных

5 инверторах электровозов переменного тока.

Целью изобретения является повышение надежности и расширение функциональных возможностей путем гарантированного выключения распределительных тиристоров.

На фиг.1 дана принципиальная схема устройства; на фиг.2 — диаграммы импульсов управления и кривые токов 15 и напряжений, поясняющие процесс преобразования постоянного напряжения в трехфазное переменное, Автономный инвертор напряжения присоединяется к шинам источника 1 пита- 2р ния и к источнику 2 зарядного напряжения, состоящему из обмотки электроснабжения 3 и подсоединенного к ней однофазного диодного моста 4-7 с фильтровым конденсатором 8, и содер- 25 жит конденсаторы 9-12, подсоединенные параллельно к диодам 13-16 связи, узел принудительной коммутации, включающий в себя цепочки из обратных диодов 17 и 18 и рези" торов 19 и

20, подсоединенные параллельно к коммутирующим тиристорам 21 и 22 и к источнику 2 питания, коммутирующую

?.С-цепь 23 и 24, подсоединенную к выводам коммутирующих тиристоров 21 и

22 и зарядных тиристоров 25 и 26, коммутирующий трансформатор, состоящий из первичной 27 и вторичной 28 обмоток, подсоединенный к выводам разрядных диодов 29 и 30 и возвратных 4 диодов 31 и 32. Подключенные соот ветствующими выводами к источнику 2 питания элементы 17-32 образуют блок

33 коммутации, Силовая часть инвертора содержит 45 трехфазные мосты главных, обратных и распределительных тиристоров 34-51, причем по выводам переменного тока все три моста объединены, а мосты главных (34, 35,40, 41, 46 и 47) и обратных (36, 37, 42, 43, 48 и 49) тиристоров объединены между собой по шинам питания. Тиристоры 38, 39, 44, 45, 50 и 51 распределительного моста подключены к точке соединения

55 зарядных тиристоров 25 и 26 и к обмотке 27 коммутирующего трансформатора. Выходные выводы устройства

52 управления подсоединяются к управляющим входам тиристоров 21, 22, 25 и 26 и 34-51, к выходу инвертора подг ключена нагрузка 53-55, Рассмотрим работу устройства на примере выключения главных тирис торов трехфазного моста, Предположим, что согласно диаграмме управления (фиг.2) на интервале

t t y BKJIIo 4eHbl THPHCTOPbl 34, 40 и 47, и ток нагрузки замыкается по цепи: 1, 34, 53, 55, 47, 1, 1, 40, 54, 55, 47, l. В момент времени t7 выключают тиристор 34, Дпя этого включают распределительный тиристор

39 и коммутирующий тиристор 21. В результате конденсатор 23, заряженный плюсом на правой обкладке, начинает перезаряжаться по контуру: 23, 24, 39, 34, 15, 21, 23, выключая тиристор 34.

В момент времени, когда ток перезаряда конденсатора 23 равен току нагрузки, протекающему через тиристор 34, последний выключается и ток нагрузки замыкается по контуру: 1, 15в 21 ° 23ю 24 ° 391 531 55 ° 47ю 1е вследствие чего к тиристору 34 прикладывается через распределительный тиристор 39 и диод связи 15 обратное напряжение, равное по величине напряжению на первичной обмотке 27 коммутирующего трансформатора, В момент времени, когда избыточный ток перезаряда конденсатора равен току нагрузки, обратный диод 29 выключается и конденсатор 23 дозаряжается до входного напряжения источника 1 питания по контуру: 1, 15, 21, 23, 24, 39, 53, 55, 47, 1.

Когда напряжение на конденсаторе достигает напряжения источника 1 питания, включается обратный тиристор

37 и ток нагрузки выключаемой фазы замыкается по цепи. 53, 55, 47, 37, 53.

В момент времени, когда ток в цепи обратного тири тора нарастает до тока нагрузки, начинается процесс выключения коммутирующего и распределительного тирис".оров, которые выключаются по контуру: 23, 21, 15, 1, 37, 39, 24, 23.

Таким образом, в процессе восстановления вентильных свойств к коммутирующим и распределительным тиристорам прикладывается разность напряжений переэаряднвшегося конденсатора

5 15

23 и источника 1 питания, При этом в зависимости от параметров приборов возможны следующие сочетания зарядов обратного восстановления выключаемых приборов:

Й rr 2< 1 Г,(5 сс,ъ9

Q rr,99 7 (1rr, is Qrr,ii 4

Qrr (s 7 Qrr 7 Я 1 (39 и т Д, В первом примере тиристор 21 восстанавливает свои вентильные свойства по контуру 23, 21, 8, 30, 27, 24, 23 ° В момент времени, когда ток 1„„ достигает максимального значения, к тиристору прикладывается в обратном направлении падение напряжения резистора 19, вследствие чего к очередной коммутации он надежно восстанавливает свои вентильные свой66450

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я ства, Во втором примере первым восстанавливает свои вентильные свойства коммутирующий тиристор 21. При этом ток обратного восстановления вентилей 15 и 39 замыкается по цепи: 23, 19, 17, 15, 1, 37, 39, 24, 23 ° Вторым свои вентильные свойства восстанавливает диод 15. При этом ток обратного восстановления 39 протекает по цепи. 23, 19, 17, 9, 1, 37, 39, 24 и 23 и в момент времени, когда ток I достигает максимального значения, разность напряжений 1 и 23 прикладывается к тиристору 39 и диоду 15, а это обеспечит гарантированное восстановление вентильных свойств распределительного тиристора, В третьем примере первым восстанавливает свои вентильные свойства распределительный тиристор 39, затем тиристор 21 по цепи: 23, 21, 8, 30, 27, 24, 23, Последним восстанавливает свои вентильные свойства диод 15, Таким образом, подключение цепочек

17-20 конденсаторов 9, 10, 11, 12 по сравнению с известными способами выравнивания обратных напряжений независимо от зарядов обратного восстановления вентилей обеспечивает гарантированное восстановление их вентильных свойств и минимальный интервал времени между двумя коммутациями, что поэноляет повысить надежность устройства и расширить его функциональные воэможности.

Согласно диаграмме импульсов управления (фиг.2) в момент времени 9 выключают тиристор в фазе С и процесс коммутации происходит аналогично, В режиме рекуперации меняется очередность включения главных и об5 ратных тиристорон, при этом конденсаторы 10 и 11 подклю.- ны параллельно диодам 6 и 13 связи, что позволяет также обеспечить восстановление (p нентильных свойств распределительных тиристоров °

Блок управления содержит регулятор частоты, на вход которого подается сигнал задания выходной часто rb(преобразователя, Выход регулятора частоты подсоединяется к входу распределителя импульсов управления, выходы которого подключаются чер з усилительно-развязывающие элементы к нхо20 дам упранления тиристорами.

Регулятор частоты формирует согласно сигналу задания последовательность прямоугольных нормированных и сдвинутых но времени положительных

25 Б и отрицательных U1 импульсов, где — фазный индекс. Распределитель импульсов управления формирует по передним фронтам импульсов U, U о — о выходные импульсы U U распреде30 ляемые по тирис торам следующим об разом: о -o о

U4; Fz = "4 Fq = Ue; о (ь о с 6 Ct по задним фронтам импульсов U> U

35 ysKHe выхо 1 пределяемые по тиристорам следующим образом;

Ф вЂ” + Ф

04 t Р(4 UÀ т F(s Uei — Ф. М. =((F(6 0ь, Р(7 Uñ 1 Р(8 Uc

4р и широкие выходные импульсы U U распределяемые следующим образом: оо — оо оо

Fe U4; F7 041 F(o Ue э — оо — оо. ОО

Р9 Uy 4 F((Uc r F(2 с ° а также выходные импульсы в соответ45 ствии с логическими выражениями где F(— Fe — выражения, определяющие соответственно импульсы управления главными тирис торами 34, 35, 40, 41, 46, 47, F(>- Р(4 — распределительными

39, 38, 45, 44, 51, 50, Р— Р(- обратными соответственно 36, 37, 42, 43, 48, 49, Р(о, Ро(, — коммутирующими

21 и 22.

Ан тономный инне рто р напряжения, содержащий трехфазные главные, обрат1566450 ные и распределительные тиристорные мосты, объединенные соответственно по выводам переменного тока, причем мосты главных и обратных тиристоров объединены по выводам постоянного тока, узел принудительной коммутации, подсоединенный через диоды связи и выводы постоянного тока трехфазного моста распределительных тиристоров к соответствующим выводам трехфазных главных и обратных тиристорных мостов, состоящий из коммутирующей LCцепи, включенной в диагональ моста из коммутирующих и зарядных тиристоров, подсоединяемых к источнику зарядного напряжения, двух пар согласно последовательно включенных разрядных и возвратных диодов, подсоединяемых к источнику, источник коммутирующего напряжения, выполненный в виде коммутирующего трансформатора, подсоединенного выводами первичной и вторичной обмоток к общим точкам соединения зарядных тиристоров, разрядных и возвратных диодов, а также блок управления, содержащий регулятор частоты, формирующий согласно сигналу задания последовательность пря- моугольных нормированных и сдвинутых во времени положительных U> è отрицательных U> импульсов, где — фазный индекс, распределитель импульсов управления, соединенный входами с выходами регулятора частоты и формирующий по передним фронтам импульсов U, Q узкие выходные о импульсы U U распределяемые сле.о -o по задним фронтам импульсов U О

% узкие выходные импульсы U, U, расФ У пределяемые следующим образом F, = Ь, — + % — Ф Ф

10 и, в, Uь> „- 11, „- с °

U и широкие выходные импульсы оо -оо

U О, распределяемые следующим об— оо о> разом Fa - икь 7 = U» У10= Uв)

f5 ходные импульсы в соответствии с

О логическими выражениями Г,з = U< + с

F, — F< — выражения, определяющие управление главными тиристорами, gp F7 F«обратными, Ь,> Ь в рас пределительными, F„» F o - коммутирующими, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и расширения его функциональных возможностей путем гарантированного выключения раСпределительных тиристоров, в него дополнительно введены две цепочки, состоящие из последовательно включенных обратных диодов и резисторов, подсоединенных выводами параллельно коммутирующим тиристорам, и четыре конденсатора, подключенные своими выводами параллельно диодам связи, (!

566450

Тираж 496

Под п ис ио е

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Редактор В.Петраш

Заказ 1227

12 ЗФ $6 78 9 1Þ П72 1ЮЮ

Фиг. 2

Составитель Г. Мыцык

Техред М. Дидык Корректор Т, Палий