Устройство коммутации тиристоров преобразователя

О Я."аА-Й. И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 12.12.78 (21) 2695398/24-07 (51)М Н 02 И 7/515 с присоединением заявки ИР(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО КОММУТАЦИИ ТИРИСТОРОВ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯИзобретение относится к устройствам, предназначенным для использования в полупроводниковых преобразова.телях напряжения - инверторах, прерывателях, непосредственных преобразователях частоты для принудительнойкоммутации тиристоров,Известно устройство коммутациитиристоров преобразователя., содержащее колебательную 1.С-цепочку, подключенную с одной стороны к общейточке двух последовательно соединенных коммутационных тиристоров, ас другой стороны - к общей точке моста распределительных тиристоров.Запирание тиристораосновано на про"текании избытка различного тока1.С-цепочки через реактивный диод, который создает на нем падение напряжения порядка нескольких вольт, приложенное в обратном направлении кзапираемому тиристору, в результате чего последний восстанавливаетзапирающие свойства 1 .Однако обратное напряжение в несколько вольт не обеспечивает быстрого восстановления запирающих свойств,поскольку время выключения тиристора при этом в 2-3 раза больше, чемпри обратном напряжении 100 В. 30 2Известны коммутационные устройства, позволяющие повысить величину обратного напряжения на запираемомтиристоре. Эти устройства в цепяхреактивных диодов содержат дополнительные источники постоянного напряжения 2 .ФОднако при таком включении в дополнительный источник поступает также и реактивный ток нагрузки, напорядок превышающий разрядный, чтотребует специальных мер по сбросуизбыточного заряда дополнительногоисточника.Наиболее близким к изобретению потехническим средствам и достигаемому результату является устройствокоммутации тиристоров преобразователя, содержащее два плеча последовательно соединенных разрядных диодов,два плеча последовательно соединенныхвозвратных диодов, плечи распределительных тиристоров, С-цепочку, подключенную одним концом к общей точкекоммутирующих тиристоров, а вторым -к общей точке соединения распределительных диодов и общей точке соединения зарядных тиристоров 3,Недостаток устройства заключаетсяв том,что протекание избытка. разрядУстройство работает следующим образом.Пусть основные тиристоры 1,4 и 5проводят ток от источника 7 питания в нагрузку 8, Коммутирующий конденсатор 20 заряжен, как показано на чертеже. Для отключения основного тиристора 1 включаем коммутирующий 23 и распределительный 9 тирисЗ 5 торы. При этом по цепи 20-21-17-159-1-27-23-20 течет разрядный ток конденсатора 20, вытесняя ток нагрузки,из тиристора 1. После обесточивания основного тиристора колеба тельная С-цепочка воспринимает токотключенной фазы нагрузки, а избыток разрядного тока течет по цепи 20-21- (35,36,37)-34-31-23-22-20. Когда падение напряжения на первичной об мотке 37 трансформатора 40 достигаетуровня 100 В напряжение на вторичной обмотке 38 равно напряжению зарядного источника 25, и возвратный 50 55 60 65 ного тока через дроссель создает нанем падение напряжения, величина которого зависит от величины коммутируемого тока нагрузки преобразователя. С уменьшением тока нагрузки увеличивается избыточный ток разрядаС-цепочки и увеличивается импульснапряжения, прикладываемого к основному тиристору плеча, противоположного коммутируемому, что требует ус"тановки основных тиристоров.преобра"зователя более высокого класса либоувеличения числа последовательно соединенных основных тиристороввплече,что утяжеляет преобразователь и делает его более громоздким. Другимнедостатком схемы является то, что 1.напряжение на дросселе, установленном в разрядной Кепи, меняет знакна противоположный при прохожденииизбыточного разрядного тока черезмаксимум. После этого к запираемомутиристору вместо обратного прикладывается прямое напряжение, следовательно, время, отводимое схемой на " восстановление запирающих свойствтиристора, уменьшается, т.е. необходимо увеличивать массо-габаритныепоказатели коммутирующего конденсато .ра.Цель изобретения - уменьшение массо-габаритных показателей.Эта цель достигается тем, что устройство снабжено трансформатором,конденсатором и резистором, причемпервйчная обмотка трансформатораШунтирована резистиром и конденсатором и включена между общими точкамисоединения зарядных тиристоров и раэ РядЪЙх дйОдов, а вторичная обмотка : трансформатора включена между общимиточками соединения разрядных и возвратных диодов, включенных согласнопараллельно.На чертеже представлена схема преобразователя с устройством коммутацииИнверторсодержит основные тиристоры 1-6, соединенные по мостовой схеме. Питание моста основных тиристоровосуществляется от источника 7, нагрузкой инвертора является асинхронныйкороткозамкнутый двигатель 8. Распределительные тиристоры 9-14 собраны помостовой схеме, полюса постоянноготока которой через распределительныедиоди 15 и 1 б соединены в общую точку 17, а через реактивные диоды 18и 19 подключены.к полюсам постоянного тока моста основных тирйсторов 1-6. На стороне переменного тока мосты. основных и распределительных тиристоров соединены между собой. Устройство коммутации содержит конденсатор 20 и дроссель 21, образующие последовательную колебательную С-цепочку, ,которая с одной стороны подключейа к общей точке 17 распределительйых диодов, а с другойстороны - к общей точке 22 последовательно соединенныхкоммутирующих тиристоров 23 и 24,подключенных также к зарядному источнику 25 и через коммутационные диоды 26 и 27 к источнику 7 питания.Два зарядных тиристора 28 и 29-соединены последовательно и подключенык зарядному источнику 25 и к точке17. К зарядному источнику 25 подключены также цепочки по два последовательно соединенных разрядных 30 и 31,и возвратных 32 и 33 диода, Междуобщей точкой 17 распределительных,диодов и общей точкой 34 разрядных диодов включены конденсатор 35, резистор 36, первичная обмотка 37трансформатора, вторичная обмотка38, включена между общей точкой 34разрядных "диодов и общей точкой 39возвратных диодов. Обмотки 37 и 38трансформатора 40 включены согласно друг с другом. Коэффициент трансформации трансформатора равен диод 33 включается. Избыточный разрядный ток, трансформируясь во вторичную обмотку трансформатора, проте-каетпо цепи 38-31-25-33-38. На первичной обмотке 37 устанавливается неизменное напряжение 100 В независимое от тока нагрузки, которое по цепи 37-17-15-9-1-27-31-34-37 прилагается к запираемому тиристору 1 вобратном Направлении способствуябыстрому восстановлейию его запирающих свойств.По мере перезаряда конденсатора 20 до уровня напряжения источника 7 избыточный ток иссякает,диоды 31 и 33 отключаются, а реактивный ток нагрузки течет через диод 19и тиристор 9. Включением тиристоров23 и 29 осуществляется дозаряд конденсатора 20 до уровня напряжения источника 25.устройство коммутации вновь подготовлено к отключению очередного основного тиристора.Стабилизация обратного напряжения, прикладываемого к отключаемому тиристору, на уровне 100 В обеспечивает быстрое восстановление запирающих свойств без увеличения мощности коммутационных конденсатора и дросселя. К основному тиристору 2 противоположного плеча инвертора в процессе ком-" мутации прикладывается напряжение, не превышающее суммы напряжения 100 В и источника 7. эта сумма определяет. повторяющееся напряжение тиристоров. Напряжение источника питания определяет рабочее напряжение тиристоров Отношение паспортных значений повторяющегося и рабочего напряжений сос-. тавляет 1-25, т.е. коммутационный импульс величиной 100 В составляет менее 25 рабочего напряжения тиристора при максимальном напряжении питания более 400 В,следовательно, при этом не требуется увеличивать класс основных тиристоров или количество последовательно соединенных тиристоров в плече.Таким образом, предложенное устройство,по сравнению с известнымй обеспечивает меньшие массу и габа-" риты электроооборудования. Формула изобретенияУстройство коммутации тиристоровпреобразователя, содержащее два пле. ча последовательносоединенных раз. Рядных диодов, два плеча последовательно соединенных возвратных диодов, плечи распределительных тирис горов, 1.С-цепочку, подключеннуюодним концом к общей точке коммутирующих тиристоров, а вторым - кобщей точке соединения распредели"тельных диодов и общей точке соединения зарядных тиристоров, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюуменьшения массо-габаритных показателей, оно снабжено трансформатором,э конденсатором и резистором; причемпервичная обмотка трансФорматорашунтирована резистором и конденсатором и включена между общими точкамисоединения зарядных тиристоров и раз 20 рядных диодов, а вторичная обмоткатрансформатора включена между точка-ми соединения разрядныхи возвратных"диодов, включенных согласно-параллельно.25 Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1.Патент Франции Р 1404651,кл, Н 02 М 7/08, 1965.2,Авторское свидетельство СССРЗО 9 271638, кл. Н 02 М 7/52, 1970.З,Патент СНА Р 3544879,кл. Н 02 М 7/52, 1971.Ю.Макаренко П"Патент город,ул.Проектная,илиал Заказ 6809 , 9 Тираж 783 ВНИИПИ Государственного комите по делам изобретений и откр 113035, МОсква, Ж, Рауыска