Автономный тиристорный инвертор

(19) (11) 4(51) Н 02 М 7/515 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ст.. вспомогательным вентилям о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения массы и объема и повышения надежности путем снижения уровня на - пряжения на элементах инвертора, каж. дый вспомогательный трансформатор. снабжен дополнительной обмоткой, соединенной через введенные вентили с разноименными полюсами основного и дополнительнс введенного источников питания, а вторичные. обмотки вспомогательчых трансформаторов через вспомогательные вентили подключены к до- ф полнительно введенному источнику.2. Инвертор по п.1, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что дополнительно введенный источник подключен к основ" ному источнику через коммутирукзцие конденсаторы.(72) А.А.Чернышев, Ю.И.Гусевский, В.В.Пивоваров и С.Н.Полторак (71) Научно-исследовательский, проектно-. конструкторский и технологический институт тяжелого электро- машиностроения. Харьковского завода "Электротяжмаш" им.В.И.Ленина (53) 621.314.572(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 873359, кл. Н 02 М 7/515, 1979,2. Авторское свидетельство СССР Р 905963, кл. Н 02 М 7/515, 1980.(54)(57) 1. АВТОНОМНЫЙ ТИРИСТОРНЫЙИНВЕРТОР, содержащий соединенныепомостовой схеме основные вентили,мост обратных вентилей, коммутирующие конденсаторы и дроссели, вспомогательные трансформаторы, первичные мотки которых включены в цепяхстоянного тока обратных вентилей,вторичные обмотки подключены кИзобретение относится к преобразо ватегьной технике и предназначено для применения в мощных электроприводах, в том числе в тяговых, для частотного управления асинхронными короткозамкнутыми электродвигателями.Известны автономные инверторы, содержащие соединенные по мостовой схеме основные вентили, обратные вентили, коммутирующие конденсаторы и 10 дроссели, Широкое распространение получили инверторы с так называемой "мягкойп принудительной коммутацией основных вентилей, когда коммутирующие конденсаторы и дроссели образуют 15 последовательные колебательные контуры 1 13.Недостатки указанныхсхем автономных инверторов заключаются в наличии20 накопления энергии в контуре Принудительной коммутации и в малом обратном напряжении, прикладываемом к запираемым в процессе коммутации тиристорам. Вследствие накопления энергии напряжение на коммутирующем конденсаторе превышает максимальное значение напряжения основного источника питания, что ведет к необходимости либо завышать класс полупроводниковых вентилей во избежание снижения надежности, ли 30 бо прибегать к последовательному соединению их, в результате чего увеличивается масса и объем устройстваПри малом обратном напряжении, меньшем порядка 100 В, время выклю- З 5 чения тиристора повышается в 2-3 раза ввиду чего приходится увеличивать установленную мощность коммутирукнцих конденсаторов и дросселей, а следовательно, массу и объем устройства, 40 Причем увеличение времени выключения тиристора не лимитируется заводами- изготовителями, с чем связана неопределенность в выборе параметров узла коммутации, и отсутствуют гарантии в 45 надежном принудительном отключении тиристоров.Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее мост основных и мост обратных 50 вентилей, а также блок принудительной коммутации,. включающий коммутирующие конденсаторы и дроссели, вспомогательные трансформаторы, первичные обмотки которых включены в цень по стоянноГо тока обратных вентилей, а вторичные обмотки, подключены к вспомогательному вентильному выпрямителю, выход которого подключен к соответствующим полюсам основного источника питания21.Наличие вспомогательного трансформатора частично решает проблему ловышения обратного напряжения на запираемом тиристоре, однако, обратное напряжение нестабильно вследствие нестабильности напряжения на первичной обмотке вспомогательного трансформатора, поскольку его вторичная обмотка подключена к основному источнику питания, величина напряжения которого изменяется в широких пределах.В результате этого время восстановления запирающих свойств основного вентиля, отключаемого в процессе принудительной коммутации, увеличивается при низком напряжении основного источника питания, а при высоком напряжении основного источника величина обратного напряжения будет значительной, что создаст перенапряжение для вентилей плеча, противоположно запираемому.Радикальных мероприятий для борьбы с накоплением энергии не предусметрено. Таким образом, для надежной работы известного устройства требуется электрооборудование повышенной установленной мощности и, следовательно, большей массы и объема,Цель изобретения - снижение массы и объема и повышение надежности путем снижения уровня напряжения. на элементах инвертора.Поставленная цель достигается тем, что в автономном тиристорном инверторе, содержащем. соединенные по мостовой схеме основные вентили, мост обратных вентилей, коммутирующие конденсаторы и дроссели, вспомогательные трансформаторы; первичные обмотки которых включены в цепях постоянного тока обратных вентилей, а вторичные обмотки подключены к вспомогательным вентилям, каждый вспомогательный трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, соединенной через введенные вентили с разноименными полюсами основного.и дополнительно введенного, источников питания, а вторичные обмотки вспомогательных трансформаторов через вспомогательные вентили подключены к дополнительно введенному источнику.Кроме того, дополнительно введенный.источник подключен к основному1141539 118.2 подключены к вспомогательномуисточнику,Устройство работает следующим образом.5 Включен основной тиристор 1, конденсаторы 5 и 12.2 заряжены до напря жения источника 4, конденсаторы 11и 12.1 - до напряжения источника 9,как показано на чертеже. Дл отключения тиристора 1 включают коммутирующий тиристор 7. При этом конденсатор 12.1.начинает разряжаться по цепи дроссель 8.1 - мост 7, - тиристоры 1, а конденсатор, 12.2 - по цепиконденсатор 11 - дроссель 8.1, - тиристоры 1. - конденсатор 5. Когда суммарный ток разряда конденсаторов 12.1и 12.2 достигнет, уровня тока нагрузки в тиристоре 1, последний обесточится и начнет восстанавливать запирающие свойства, Ток нагрузки, переходит в узел, коммутации, а избытоккоммутационного тока протекает по це.пям конденсаторы 12 - дроссели 8тиристоры 7 моста - диоды моста, конденсатористочник 912.1, 12.2.Коэффициент .трансформации от обмотки 14.1 к обмотке 15.1 выбираетсятаким, чтобы, падение, напряжения наобмотке 14.1,было равно 50-100 В,т.е. таким, которого достаточно дляприложения к отключаемому тиристору1 в обратном направлении, чтобы времявосстановления его запирающих свойствбыло не более. паспортного Таким образом, падение напряжения на.обмотке 14.1 устанавливается на уровне 50"100 В и остается неизменным в течение,протекания избытка коммутационноготока по обмотка 14.1, поскольку навторичной стороне трансформатора 13.1.включен диод 18.1.и к обмотке 15.1приложено практически неизменное на-,пряжение конденсатора 11. ного инвертора. источнику через коммутирующие конден 1 саторы.На чертеже представлен пример исполнения схемы автономного тиристорИнвестор состоит из основных тирис. торов 1, соединенных по мостовой схеме, подключенной к звену постоянного напряжения, и обратных диодов 2, 0 также собранных по мостовой схеме, подключенной к звену постоянного напряжения через резисторы 3.1 и 3,2, Питание инвертора осуществляется от основного источника 4, шунтированного конденсатором 5 фильтра. К выходным фазам инвертора подключена нагрузка 6. Узел принудительной коммутации основных тиристоров 1 инвертора содержит коммутирующие тиристоры 7, соединенные по мостовой схеме, подключенной через коммутирующие дроссели 8,1 и 8.2. к дополнительному введенному источнику 9, Здесь коммутирующие дроссели установлены на стороне постоянного тока моста 7,. однако возможна их установка и на стороне переменного тока в фазах. Дополнительньп источник содержит КС-фильтр, образованный резисторами 30 10.1 и 10,2 и конденсатором 11. Напряжение дополнительного источника равно максимальному напряжению основ ного источника питания. Между основным и дополнительным источниками 35 включены коммутирующие конденсаторы 12.1 и 12.2. Вспомогательные трансформаторы 13.1 и 13.2 содержат первичные обмотки 14.1 и 14.2, вторичные обмотки 151 и 15.2 и дополнительные 40 обмотки 16.1 и 162. Первичные обмотки подключены параллельно резисторам 3.1 и 3,2. Дополнительные обмотки 16 . 1 и 16.2 через диоды 17. 1 и 172 включены между разноименными полюса ми основного и дополнительного источ; ников. Так, дополнительная обмотка 16.1 первого вспомогательного трансформатора 13.1 через диод 17.1 подключена к положительному полюсу вспо-.50 могательного источника питания и отрицательному полюсу основного источника питания,. дополнительная обмотка 16,2 через диод 17.2 подключена к отрицательному полюсу вспомогательного 55 источника и положительному полюсу основного источника питания, Вторичные обмотки 15, 1 и 15.2 через диоды 18. 1 Падение напряжения на обмотке 14.1прикладывается .к отключаемому .тиристору. 1 по контуру тиристоры мостарезисторы 3,1,3.2,1 диоды 2 мособмотки 14. 1,. 14,2та - тиристоры 1 моста в обратном на.правлении, Избыток коммутационноготока, протекающий по обмотке 14 . 1,частично-трансформируется,в обмотку15,1 и протекает по контуру обмот1141539 ВНИИПИТираж 6 Заказ 511/43Подписное ка 15,1 - конденсатор 11 - диод 18.1 - обмотка 15.1, восполняя потери в конденсаторе 11 от его разряда. При этом на обмотке, 14 . 1 устанавливается напряжение на уровне 50-100. В про цессе коммутации конденсаторы 12.1 и 12;2 перезаряжаются. Когда напряжение обратной полярности на конденсаторе 12.1 превысит напряжение конденсатора 5 на 50 - 100 В, а напряжение обратной полярности на конденсаторе 12,2 превысит на 50-100 В величину напряжения конденсатора 11, откроется диод 17.1 и начнет пропускать часть коммутационного тока по цепи дроссели 8 - тиристоры 7 моста - дирезисторы 3.1, 3.2 оды 2 моста -с обмотки 14. 1, 14. 2 :- конденсатор 5 - диод 171 - обмотка 16,1 - дроссели 8. При этом часть энергии дросселя 8 поступает в конденсатор 5 и конденсатор 11,трансформируясь из обмотки 16.1 в обмотку 15.1. Наконец, ток в дросселе 8 спадает до нуля и коммутационный процесс заканчивается. Филиал ППП "Патент",г.,Ужгород, ул. Проект По сравнению с известным предлагаемый инвертор проще. Величина напряжения, прикладываемого к основным тиристорам преобразователя, не превышает суммы максимального напряжения основного источника питания и па дения напряжения на первичных обмотках вспомогательного трансформатора. Поскольку второе слагаемое не превышает 100 В, оно не влияет на величину установленной мощности коммутирующих элементов, иными словами не ведет к увеличению массы и объема электрооборудования, как в известном устройстве. Кроме того, стабильное обратное напряжение на отключаемых тиристорах, создаваемое при помощи первичных обмоток вспомогательного трансформатора, обеспечивает время отключения основных тиристоров не более паспортного, что гарантирует, надежность коммутационных процессов при минимальной установленной мощности, следовательно, минимальных массе и объеме устройства.