Мостовой -фазный инвертор

)5 Н 7 5 О АНИЕ ИЗОБРЕТЕН К А СКОУ ИДЕТЕЛ ЬСТВ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(21) 4747348/07 (22) 09,10,89 (46) 30,08,92. Бюл. Ф 32 (71) Научно-исследовательский, проектно- конструкторский и технологический институт тяжелого злектромашиностроения Харьковского завода "Электротяжмаш" им. В.И.Ленина (72) Ю.И,Гусевский, Г,Н.Ковэливкар, Н,В,Панасенко и С.Н.Полторак (56) Бестерлинг В, Асимметричные тиристоры в схемах преобразователей (558 0234- 55552). Электротехническая промышленность. Преобразовательная техника, аппараты низко. о напряжения: злектропривод, Зарубежный опыт. Экспресс-информация, 1986, вып. 18 (99), с. 5, рис. 5(а) и 5(б),Авторское свидетельство СССР М 1672546, кл. Н 02 М 7/515, 1989, (54) МОСТОВОЙ и)-ФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР(57) Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в преобразователях с искусственной коммутацией тиристоров, в частности в системах тягового злектропривода на тепловозах. Целью изобретения является упрощение и улучшение массогабаритных показателей. Устр-во содержит силовые тиристоры 1 - 6 и распределительные тиристоры 7 - 12, Полностью управляемые коммутирующие тиристоры 15, 16 соединены с накопительными конденсаторами 19, 20, Тиристоры 7 - 12 выполняют функцию не только распределительных, но и вентилей обратного тока совместно с двумя тиристорами 13, 14. 1 з.п. ф-лы. 1 ил.Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в преобразовательных устройствах широкогоназначения с искусственной коммутациейтиристоров,Цель изобретения - упрощение и улучшение массогабаритных показателей.На чертеже представлена схема гп-фазного инвертора.Устройство содержит силовые тиристоры 1-6, распределительные тиристоры 712, анодный 13 и катодный 14 тиристорыобратного тока (соответственно тиристор 13подключен к общей точке анодов главныхтиристоров 1, 3, 5, а тиристор 14 подключенк общей точке катодов главных тиристоров2, 4, 6), коммутирующие запираемые тиристоры 15, 16, зарядные диоды 17, 18, коммутирующие конденсаторы 19, 20,маломощные источники подзаряда 21, 22,дроссели 23 - 28 и дополнительные дроссели29, 30, служащие для ограничения скоростинарастания тока через главные тиристоры,тиристоры обратного тока и защитные дроссели 31 - 36, служащие для ограничения скорости нарастания тока через главныетиристоры при разряде конденсатора фильтра 37 в случае опрокидывания инвертора,Кроме того, на чертеже показаны присущие любым схемам автономных инверторовнапряжения конденсатор фильтра 37 и источник питания 38, а также тормозной резистор 39.Рассмотрим работу инвертора, принявследующее исходное состояние схемы,предшествующее коммутации главного тиристора 1, при прямом чередовании фаз выходного напряжения инвертора:напряжение на конденсаторе фильтра, определяемое напряжением источника питания 38, подключенного к входу инвертора,равно Ос; к выходным выводам инвертораА, В, С подключена симметричная активноиндуктивная нагрузка, например, асинхронный электродвигатель; полагаем, чтонагрузка включена "звездой"; включеныглавные тиристоры 1, 2, 3; напряженияна коммутирующих конденсаторах 19, 20соответственно равны Осо и Оск, причемОсоОск0; ток в цепях с остальнымивентильными элементами равен нулю,При укаэанных условиях ток от источника питания 38 протекает по следующим цепям: "плюс" источника питания 38 -тиристор 1 - дроссель 23 - дроссель 31 -нагрузка, подключаемая к клемме фазы А;30 Ос(т) = О, -- т,нк С 19 55 5 10 15 20 25 35 40 45 50 тиристор 2 - "минус" источника питания 38, При этом напряжения фаз А и В положительны и равны Ос/3, напряжение фазы С отрицательно и равно -2 Ос/3, где О напряжение источника питания 38 (среднее значение),Непосредственно перед коммутацией тиристора 1 ток фазы А равен ,к(мгновенное значение), В соответствии с общепринятыми допущениями величина нк в процессе коммутации тиристоров на интервале коммутации Тк полагается. неизменной. Для отключения тиристора 1 включаются запираемый тиристор 15 и распределительный тиристор 7, Образовался контур коммутации тиристора 1: предварительно заряженный конденсатор 19 - тиристор 15 - тиристор 7 - дроссель 23 - тиристор 1 - конденсатор 19, В ветви: конденсатор 19 - тиристор 15 - тиристор 7 начинает протекать ток, а в ветви; тиристор 1 - дроссель 23 ток начинает снижаться таким образом, что сумма токов в этих двух ветвях остается постоянной и равной нк. Дроссель 23 служит для ограничения скорости нарастания тока в цепи коммутации (конденсатор 19 - тиристор 15 - тиристор 7), ее максимальное значение равно Через определенное время ( Л с) через цепь коммутации 19 - 15 - 7 начинает протекать полный ток нк фазы А, а ток в цепи 1 - 23 становится равным нулю и к тиристору 1 прикладывается отрицательное напряжение Ос(1) конденсатора 19, На интервале коммутации Тк при правильно выбранных параметрах контура коммутации тиристор 1 должен восстановить свои запирающие свойства, Интервал Тк отсчитывается от момента включения тиристоров 5 и 7 и до момента запирания тиристора 15. На интервале времени(Т.д 11, которое должно превышать время твосст., к тиристору 1 прикладывается отрицательное напряжение, изменяющееся по закону где 0 (1 Т,После завершения процесса коммутации остаточное напряжение на конденсаторе 19 (без учета изменения напряжения на конденсаторе 19 на интервале времени Ь 111 равно1 нкОск= Осо -Тк.С 19 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 После запирания тиристора 15 фаза А отключается от положительного полюса источника питания 38, а так как на интервале времени, предшествовавшем коммутации тиристора 1, в индуктивности нагрузки фазы А была запасена значительная реактивная энергия, ЭДС самоиндукции фазы А меняет знак и возрастает до величины, достаточной для подключения фазы А к отрицательному полюсу источника питания 38 по цепи: "минус" источника питания 38 - конденсатор 20 - диод 18 - тиристор 7 - дроссель 31 - нагрузка фазы А.Таким образом, в схеме инвертора выполняется условие безразрывной коммутации. При этом начинается процесс дозаряда конденсатора 10 от значения Оск (остаточное напряжение от предшествующей коммутации тиристора б) до значения Осо, В связи с тем, что на интервалах коммутации 1 нк = сопзг, то процесс дозаряда конденсатора 20 происходит за время Тк После дозаряда конденсатора 20 до величины Осо (либо по истечении времени Тк от момента выключения тиристора 15, либо по уровню напряжения на конденсаторе 20) включается тиристор 14. Процесс дозаряда конденсатора 20 прекращается и реактивный ток нагрузки А переключается в цепь: тиристор 14 - дроссель 30 - тиристор 7 - дроссель 31 - нагрузка фазы Л. Диод 18 запирается напряжением конденсатора 20. Дроссел ь 30 служит для ограничения скорости нарастания тока через вклюцЭющийся тири- стор, При этом процесс коммутации тока в ветвях: конденсатор 20 - диод 18 и тири- стор 14 - дроссель 30 протекает в течение времени Ь г 2 = Ь 11 и происходит аналогично описанному для ветвей: тиристор 1 - дроссель 23 и конденсатор 19 - тиристор 15 - тиристор 7,Если инвертор работает в режиме управления Ог = 5 Л/б, где От - угол управления главными тиристорами, и Од =л/б, где Од - угловая мера части периода, в течение которой по цепи: тиристор 14 - дроссель 30 - тиристор 7 - дроссель 31 - фаза А протекает реактивный ток нагрузки, ток в фазе А снижается до нуля за время тр = Од/ц, где а - круговая частота напряжения на выходе инвертора,После этого тиристор 14 отключается и фаза А отключается от источника питания, Напряжение на нагрузке фазы А становится равным нулю, По истечении времени д/б щ от начала коммутации тиристора 1 в соответствии с диаграммой управления инвертора производится включение тиристора 4, а контур коммутации: конденсатор 20 - тиристор 16 - тиристор 8 подготовлен к выключению очередного тиристора 2. Процесс коммутации тиристора 2 будет происходить аналогично процессу коммутации тиристора 1, В процессе коммутации тиристора 2 будет произведен доэаряд конденсатора 19 реактивным током фазы С. В дальнейшем указанные процессы повторяются.Особенностью схемы инвертора является то, что тиристоры 7 - 12 совмещают функции не только коммутирующих тиристоров, но и диодов обратного тока, присущих всем схемам инверторов напряжения,В связи с возможностью контроля напряжения на коммутирующих конденсаторах, в схеме инвергора отсутствует явление накопления энергии,Инвертор обладает возможностью бесконтактного перевода схемы, например, в системе инвертор - асинхронный электродвигатель, в режим реостатного торможения, что не требует использования силовой коммутационной аппаратуры либо бесконтактных ключей,При резком сбросе нагрузки подключается автоматически поглощающее устройство (резистор 39),Формула изобретения 1. Мостовой гп-фаэный инвертор, содержащий подключенный к входным выводам гп-фазный мост силовых тиристоров, в каждое плечо которого включен дроссель, а выводы переменного тока соединены с выходными выводами, две группы распределительных тиристоров, первая иэ которых состоит из щ тиристоров, аноды которых соединены и подключены к катоду первого полностью управляемого коммутирующего тиристора, а катоды соединены через упомянутые дроссели с катодами соответствующих силовых тиристорав анодной группы. причем т распределительных тиристоров второй группы объединены катодами, подключенными к аноду второго полностью управляемого коммутирующего тиристора, а анодами соединены с анодами силовых тиристоров катодной группы через другие упомянутые дроссели, анод первого полностью уп равляемо го коммутирующего тир истора через первый накопительный конденсатор соединен с положительным входным выводом, соединенным с отрицательным выводом первого источника подзаряда, подключенного через согласующий реэи1758808 Составитель И.ЖеребинаТехред М Моргентал КоРРектоР Н.Гунько Редактор И.Касарда Заказ 3061 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 стор параллельно первому накопительному конденсатору, а катод второго полностью управляемого коммутирующего тиристора через второй накопительный конденсатор подключен к отрицательному входному выводу, соединенному с положительным выводом второго источника подзаряда, подключенного через другой согласующий резистор параллельно второму накопительному конденсатору, а также два обратных тиристора и два диода, отл ича ю щи йс я тем, что, с целью упрощения и улучшения массогабаритных показателей, он снабжен двумя дополнительными дросселями, причем катоды распределительных тиристоров второй группы соединены с анодом первого диода, подключенного катодом к аноду первого полностью управляемого коммутирующего тиристора, и через первый дополнительный дроссель - с анодом первого обратного тиристора, соединенного катодом с положительным входным выводом, а аноды распределительных тиристоров 5 первой группы соединены с катодом второго диода, подключенного анодом к катоду второго полностью управляемого коммутирующего тиристора, и через второй дополнительный дроссель - с катодом второго 10 обратного тиристора, соединенного анодомс отрицательным входным выводом.2. Инвертор по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения устойчивости работы инвертора в нестационарных ре жимах, между анодами первой группыраспределительных тиристоров и катодами второй группы распределительных тиристоров включен введенный резистор.