Автономный инвертор напряжения

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕС 1 УБЛИН 19) 11 115 Н 02 М 7/515 ПИСАНИ БРЕТЕН ТОРСК У СВИД Ю.М.Иньков о пьень а ч ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМР 11 ГННТ СССР,571 Н:обретение относится к преобраоватепьной технике, Еель изобретения - повышение надежности и расширсци ункциональцых воэможностейпутем гарантированного выключенияраспределительных тиристоров. Устройство содержит источник зарядного нацря;ецця 2, к которому подключен блокмм; .;ии 33 и конденсаторы 9-12 сдиьпами связи 13-16, Мосты главных,обратных и распределительных тиристоров -51 ооъединены по выводамп го тока. Распределительныео 38, 39, 44, 45, 50, 51чк эаоядным тцристор м 25,перьи ной обмотке 27 коммутируюшего трансформатора, 2 ил,Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть исполь"зовано в тиристорных преобразователяхчастоты, в частности в автономных5инверторах электровозов переменноготока.Целью изобретения является повышение надежности и расширение функциональных возможностей путем гарантированного выключения распределительных тиристоров,На фиг.1 дана принципиальная схема устройства; на фиг,2 - диаграммыимпульсов управления и кривые токов 15и напряжений, поясняющие процесс преобразования постоянного напряжения втрехфазное переменное,Автономный инвертор напряжения присоединяется к шинам источника 1 пита рния и к источнику 2 зарядного напряжения, состоящему из обмотки электроснабжения 3 и подсоединенного к нейоднофазного диодного моста 4-7 сфильтровым конденсатором 8, и содержит конденсаторы 9-12, подсоединенныепараллельно к диодам 13-16 связи,узел принудительной коммутации, включающий в себя цепочки из обратныхдиодов 17 и 18 и резисторов 19 и20, подсоединенные параллельно к коммутирующим тиристорам 21 и 22 и кисточнику 2 питания,коммутирующую1.С-цепь 23 и 24, подсоединенную к выводам коммутирующих тиристоров 21 и22 и зарядных тиристоров 25 и 26,коммутирующий трансформатор, состоящий из первичной 27 и вторичной 28обмоток, подсоединенныйк выводам разрядных диодов 29 и 30 и возвратных 40диодов 31 и 32. Подключенные соответствующими выводами к источнику 2питания элементы 17-32 образуют блок33 коммутации,Силовая часть инвертора содержиттрехфазные мосты главных, обратных ираспределительных тиристоров 34-51,причем по выводам переменного токавсе три моста объединены, а мостыглавных (34, 35,40, 41, 46 и 47) иобратных (36, 37, 42, 43, 48 и 49)тиристоров объединены между собойпо шинам питания. Тиристоры 38, 39,44, 45, 50 и 51 распределительногомоста подключены к точке соединения55зарядных тиристоров 25 и 26 и кобмотке 27 коммутирующего трансформатора. Выходные выводы устройства52 управления подсоединяются к управляющим входам тиристоров 21, 22, 25и 26 и 34-51, к выходу инвертора подфключена нагрузка 53-55,Рассмотрим работу устройства напримере выключения главных тиристоровтрехфазного моста,Предположим, что согласно диаграмме управления (фиг.2) на интервалевремени Т - С включены тиристоры 34,40 и 47, и ток нагрузки замыкаетсяпо цепи: 1, 34, 53, 55, 47, 1, 1, 40,54, 55, 47, 1. В момент времени Т 7выключают тиристор 34, Дпя этоговключают распределительный тиристор39 и коммутирующий тиристор 21. Врезультате конденсатор 23, заряженный плюсом на правой обкладке, начинает перезаряжаться по контуру: 23,24, 39, 34, 15, 21, 23, выключаятиристор 34.В момент времени, когда ток перезаряда конденсатора 23 равен токунагрузки, протекающему через тиристор 34, последний выключается и токнагрузки замыкается по контуру: 1,151 21) 23) 24 у 39 ф 531 55 ф 47 ф 1 ювследствие чего к тиристору 34 прикладывается через распределительныйтиристор 39 и диод связи 15 обратноенапряжение, равное по величине напряжению на первичной обмотке 27 коммутирующего трансформатора,В момент времени, когда избыточныйток перезаряда конденсатора равентоку 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 конденсаторедостигает напряжения источника 1 питания, включается обратный тиристор37 и ток нагрузки выключаемой фазызамыкается по цепи: 53, 55, 47, 37,53.В момент времени, когда ток в цепи обратного тири тора нарастает дотока 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 конденсатора5 5 23 и источника 1 питания, При этом в зависимости от параметров приборов возможны следующие сочетания зарядов обратного восстановления выключаемых приборов:ч г о, ) Я г,1 е) Ясс,9 юЯ 1 с, 9 ) 0 Г, 16 йгг,21 Фчс 9 Яс) Я;,з 9 и т.д, В первом примере тиристор 21 восстанавливает свои вентильные свойства по контуру 23, 21, 8, 30, 27, 24, 23В 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 свой 66450 55 Формула из обретения ства,Во втором примере первым восстанавливает свои вентильные свойствакоммутирующий тиристор 21. При этомток обратного восстановления вентилей 15 и 39 замыкается по цепи: 23,19, 17, 15, 1, 37, 39, 24, 23Вторым свои вентильные свойства восстанавливает диод 15. При этом ток обратного восстановления 39 протекаетпо цепи: 23, 19 17, 9, 1, 37, 39,24 и 23 и в момент времени, когдаток 1 достигает максимального значения, разность напряжений 1 и 23прикладывается к тиристору 39 и диоду 15, а это обеспечит гарантированное восстановление вентильныхсвойств распределительного тиристора,В третьем примере первым восстанавливает свои вентильные свойствараспределительный тиристор 39, затемтиристор 21 по цепи: 23, 21, 8, 30,27, 24, 23, Последним восстанавливает свои вентильные свойства диод 15,Таким образом, подключение цепочек17-20 конденсаторов 9, 10, 1, 12по сравнению с известными способамивыравнивания обратных напряженийнезависимо от зарядов обратного восстановления вентилей обеспечивает гарантированное восстановление ихвентильных свойств и минимальный интервал времени между двумя коммутациями, что поэноляет повысить надежность устройства и расширить егофункциональные воэможности. Согласно диаграмме импульсовуправления (фиг,2) в момент времени9 выклчат тиристор и фазе С процесс коммутации происходит аналогично,В режиме рекуперации меняетсяочередность включения главных и об 5ратных тиристорон, при этом конденсаторы 10 и 11 подклю ны параллельнодиодам 6 и 13 связи, что позволяеттакже обеспечить восстановление0 нентильных свойств распределительныхтиристоровБлок управления содержит регуляторчастоты, на вход которого подаетсясигнал задания выходной частоты пре 5 образователя, Выход регулятора частоты подсоединяется к входу распределителя импульсов управления, выходыкоторого подключаются через усилительно-развязывающие элементы к нхо 20 дам упранления тиристорами,Регулятор частоты Формирует согласно сигналу задания последовательность прямоугольных нормированных исдвинутых но времени положительных25 Б и отрицательных О импульсов, где- фазный индекс, Распределительимпульсов управления формирует попередним фронтам импульсов У 1, Уо - овыходные импульсы 0, О , распреде 30 ляемые по тиристорам следующим образом."о -о о0 А 1 Р = 0 А Р = 11 е 1- оОеар 6 1 с Ф 6 11 с фпо задним фронтам импульсов 11, 11;%узкие выходные импульсы Ь . Ь, рас 1пределяемые по тиристорам следующимобразом,- +Р 5 0 А ю Р(4 1 Аю Р 5 е 1- =Р 6 0 е Р 47 с ф 48 с у40 и широкие выходные импульсы 1., 11,распределяемые следующим образом:00 - оо 00Ре 0 А 1 с 7 0 Аэ Ро = Ъеэ- оо - оо, 001 еюс Р са также выходные импульсы в соответ 45 ствии с логическими выражениямигде Р- Р - выражения, определяющие соответственно импульсы управления главными тиристорами 34, 35, 40, 41, 50 46 ф 47 Р,е Р 1 А - распределительными39, 38, 45, 44, 51, 50, Г - Е, - обратными соответственно 36, 37, 42,43, 48, 49, Р,9, Р 7 д - коммутирующими 21 и 22. Ан тономный инне рто р напряжения,содержащий трехфазные главные, обратные 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 ЬС- цепи, 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 Би отрицательных 01 импульсов, где- фазный индекс, распределитель импульсов управления, соединенный входами с выходами регулятора частоты и формирующий по передним фронтамимпульсов 0 , 0 узкие выходныео 1 -о 3импульсы У , Б , распределяемые сле,о,%узкие выходные импульсы 11 , У , расФ Фпределяемые следующим образом Р, = Ь,- + % - Ф Ф10 4 о 111 1 ю ь ф Рь 11 в ф т 11 ф 1 вОи широкие выходные импульсыоо -ооО , 0 , распределяемые следующим об - оо ооразом Ро 1 юь Р 7 = ля,Р 1 о= 11 входные импульсы в соответствии сОлогическими выражениями Р,о = 0 +сР, - Р - выражения, определяющиеуправление главными тиристорами,20 Р 7 Р - обратными, Р, - Р,а - распределительными, Ро, Ро - коммутирую"щими, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения надежностии расширения его функциональных воз 25 можностей путем гарантированного выключения раСпределительных тиристоров, в него дополнительно введеныдве цепочки, состоящие из последовательно включенных обратных диодов иЗО резисторов, подсоединенных выводамипараллельно коммутирующим тиристорам,и четыре конденсатора, подключенныесвоими выводами параллельно диодамсвязи,566450 56 78 ЯО Составитель Г,МыцыкРедактор В.Петраш Техред М.Дидык Корректор Т.Па ираж 496 Заказ 227 писиое НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5