Трехфазный инвертор напряжения

(22)46 ут инж спорта едев В,Е. Защибр азов атес,95-103. о СССР15, 1985. ЯЖЕНИЯ к преобю явля(54) ТРЕХФАЗНЬ(5) Изобретенразовательнойется повьппениеинвертора придывании его, Идом плече всехдиода 7 (8-1234 (35-39) тра ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМПРИ ГКНТ СССР 4288538/24-072307.87(71) Ленинградский инстиров железнодорожного траим. акад. В.Н.Образцова(5 Ь) Глух Е.М. и Зеленовта полупроводниковых прелей. - М.: Энергия, 1970Авторское свидетельст9 1328906, кл, Н 02 М 7/ Й ИНВЕРТОР НАПРие относитсятехнике. Цельнадежности защиты перегрузках и опрокинвертор содержит в кажфаз в цепи обратного первичную обмотку нсформатора тока 40бб7 У(41-45), Вторичная обмотка 46 (4751) включена в диагональ переменного тока диодного моста 58 (59-63),Гасящие тиристоры 68, 71 (69, 72 и70, 73) соединены последовательномежду собой, Между анодной группойгасящих тиристоров и выводом 76 содной стороны и между катодной группой гасящих тиристоров и выводом 77с другой стороны подключена цепочкапоследовательно соединенных гасящего конденсатора 64 (65) и гасящего дросселя 66 (67). Выходы постоянного тока анодных диодчых мостов58, 59, 60 подключены к выводам76, 74 а выходы постоянного тока катодных диодных мостов 61, 62, 63 подключены к выводам 75, 77. Это обеспечивает надежную защиту главныхтиристоров 1-6 при независимомот напряжения питающей сети подзаряде гасящих конценсаторов соответственна анодной и катодной групптиристоров. 4 ил.Изобретение относится к силовойпреобразовательной технике и можетбыть использовано в тяговом приводес бесколлекторными двигателями.Целью изобретения является повышение надежности защиты инверторапри его перегрузках и опрокидывании.На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема трехфазногоинвертора напряжения; на фиг.2,принципиальная схема формирования импульсов управления гасящих тиристоров при перегрузках и при короткомзамыкании в звене постоянного токаинвертора; на фиг.З - диаграмма импульсов управления всеми тиристорамиинвертора при перегрузках в звенепостоянного тока; на фиг.4 - то же,при коротком замыкании в звене постоянного тока,Трехфазный инвертор напряжения(фиг.1) содержит подключенные к входным выводам мосты основных тиристоров 1-6,обратных диодов 7-12 и коммутирующих тиристоров 13-18, выводы19-21 переменного тока которых соединены через коммутирующие элементы 22, 23; 24, 25 и 26, 27 с объединенными выводами 28, 29; 30 и 31 и 3032, 33 переменного тока мостов основных тиристоров 1-6 и обратныхдиодов 7-12, к которым подключенывыходные выводы (соответственно,фазы. А, В и С). В каждом плече инвертора последовательно с обратным диодом 7 (8-12) включена первичная обмотка 34 (35-39) трансформатора 40(41-45) тока. К зажимам вторичнойобмотки 46 (47-51) последнего в каждом ппече инвертора подключенырезистор 52 (53-57) и диагональ переменного тока диодного моста 58(59-63). Кроме того, инвертор содержит гасящие конденсаторы 64 и 65дроссели бб и 67 и тиристоры 68-73.Аноды гасящих тиристоров 68-70 всеханодных плеч инвертора объединеныв общую анодную шину 74, а катодыгасящих инверторов 71-73 всех катод 50ных плеч объединены в общую катоднуюшину 75. Между общей анодной шиной74 и положительным входным выводом76 и между общей катодной шиной 75и отрицательным входным выводом 77включена цепочка, состоящая из последовательно соединенных гасящегоконденсатора 64 (65) и гасящего дрос"селя 66 (67), а также включены диагонали постоянного тока диодныхмостов 58-60 и 61-63 соответствен-.но всех анодных и всех катодныхплеч инвертора.В Каждой фазе А, В и С инверторагасящие тиристоры 68 (69 и 70) анодного плеча и 71 (72 и 73) катодногоплеча соединены последовательно между собой и их общая точка 78 (79 и80) подключена к своему фазному выходному выводу 29 (31 и 33). В цепиглавного тиристора 1(2-6) и обратного диода 7 (8-12) в каждом плече инвертора включены дроссели 81 (82-86)и 87 (88-92) соответственно. Междувыводами 76 и 77 последовательно сдатчиком 93 тока включен конденсатор 94 фильтра, к выводу 76 подключен датчик 95 тока, Выводы 76 и 77подключены к источнику 96 питания,Выходы датчиков 93 и 95 тока подключены к системе 97 управления инвертором.На все тиристоры 1-6, 7-12 и 68 -73 управляющие импульсы поступаютот системы 97 управления (фиг.2).При этом сигналы управления гасящими тиристорами 68-73 формируютсяпри перегрузках в формирователях98-100, а затем после логическойобработки в блоке 101 сравнения поступают непосредственно на гасящиетиристоры 68-73 в зависимости отвыбранного алгоритма защиты инвертора.Уставка датчика 95 тока отстроена на среднее значение тока перегрузки инвертора, а уставка датчика93 тока - на максимальное мгновенное значение тока в цепи конденсатора 94 фильтра,При перегрузках привода, т,е,при превьппении уставки датчика 95,от него поступает сигнал на систему97 управления. При наличии этогосигнала формирователь 98 импульсовуправления гасящих тиристоров 68 -73 системы 97 управления формируетсигналы на включение каждого гасящего тиристора 68-73, причем управляющий сигнал на каждый из них поступает с задержкой относительносигнала управления коммутирующим тиристором 13 (14-18).формирователь 98 управляющих импульсов гасящих тиристоров 68-73 при.перегрузках состоит из двух элементов 102 и 103 (одновибраторов с3 14 повторным запуском АГЗ), двух элементов ИЛИ-НЕ 104 и 105, шести стандартных логических элементов И-НЕ 107-112, каждый из которых выдает сигнал на открытие своего гасящего тиристора при наличии сигнала от дат чика 95 синхронно с открытием коммутирующего тиристора того же плеча, к которому относится указанный гасящий тиристор, и одного логическо го элемента И-НЕ 106, обеспечивающег уровень логической единицы на входах одновибраторов 102 и 103.Независимо от наличия сигнала перегрузки от датчика 95 от каждого спада сигналов на открытие коммутирующих тиристоров 13-18 одновибраторами 102 и 103 формируются сигналы на открытие гасящих тиристоров 68 - 73. Сигналы анодной группы тири-сторов 13, 15 и 17 через элемент ИЛИ-НЕ 104 поступают на вход 5, одновибратора 102, а сигналы катодной группы тиристоров 14, 16 и 18 через, элемент ИЛИ-НЕ 105 - на вход П, одновибратора 103. На выходе Я каждого из элементов 102 и 103 формируется сигнал задержки заданной длительности, срез которого, поступая на вход 5 каждого из элементов 102 и 103, формирует сигнал заданной длительности на открытие главных тиристоровФормирователь 99 управляющих сигналов гасящих тиристоров 68-73 при опрокидывании инвертора состоит из логического элемента И-НЕ 113 и одновибратора АГЗ 114.Формирователем 100 является логический элемент И-НЕ, обеспечивающий запрет на включение главных тиристоров 1-6 (фиг.1) при коротком замыкании инвертора.Блок 101 сравнения состоит из шести стандартных элементов И-НЕ 115- , 120.Допустим, сигнал от датчика 95. перегрузки поступает в момент (фиг.З), когда открыты главные тиристоры 1, 5 и 6 (фиг,1). При этом импульсы гашения на соответствующие гасящие тиристоры поступают согласно фиг.З в такой последовательности;70, 72, 68.Для приМера рассмотрим работу анодного плеча фазы А в момент поступления управляющего импульса на коммутирующий тиристор 13 (фиг.1). В 6422 период предыдущего проводящего состояния главного тиристора 1 он был принудительно погашен коммутирующим5конденсатором 22 через коммутирующий тиристор 13. После гашения глав,ного тиристора 1 коммутирующий конденсатор 22 перезаряжается по пепи конденсатор 22 - дроссель 23 - точки 28, 78, 29 - первичная обмотка 34 трансформатора 40 тока - обрато ный диод 7 - дроссель 87 - коммутирующий тиристор 13 - точка 19 - конденсатор 22, Импульс тока, прошедший по первичной обмотке 34 трансформатора .40 тока, наводит во вторичной обмотке 46, замкнутой на резистор 52, два импульса напряжения, соответствующие переднему и заднему фронтам импульса первичной обмотки 34, Величина сопротивления резистора 52 выбирается нз требований предельно допустимого уровня напряжения на гасящем конденсаторе 64, На25 выпрямителе 58 происходит импульс. ное двухполупериодное выпрямлениеуказанных импульсов, и конденсатор 64 заряжается полярностью, указанной на фиг.1 без скобок, по цепи вторич" ная обмотка 46 трансформатора 40 тока - выпрямитель 58 - гасящий дроссель 66 - гасящий конденсатор 64 - вь.прямитель 58 - вторичная обмотка 46 трансформатора 40 тока, При поступлении управляющего импульса от формирователя 98 системы 97 управ 35ления (фиг.2) на гасящий тиристор 68 конденсатор 64 разряжается по цепи (фиг.1) конденсатор 64 - дроссель4066 - гасящий тиристор 68 - главный тиристор 1 - плюсовая шина 76 - кон - денсатор 64 и по цепи обратного диода 7 конденсатор 64 - дроссель 66 - гасящий тиристор 68 - точки 78 и 29 - первичная обмотка 34 трансфор 45матора 40 - обратный диод 7 - дроссель 87 - конденсатор 64,После закрытия главного тиристо 1ра 1 ток разряда конденсатора 64 про-50текает только по цепи обратного диода 7, и, таким образом, конденсатор 64 перезаряжается до обратной полярности ("-, +"), указанной на фиг.1 в скобках. При этом гасящийтиристор 68 закрывается приложенным к нему обратным напряжением кон денсатора 64, а сам конденсатор64 вновь перезаряжается через выпрямитель 58 до исходной полярности"+, -" без скобок (фиг.11. Тем самым он вновь готов к гашению главного тиристора 1.РПри этом дроссель бб ограничива 5ет скорость нарастания тока перезаряда гасящего конденсатора 64. Величина емкости гасящего конденсатораи величина индуктивности гасящегодросселя, а значит, масса и габариты этих элементов схемы примерно втри раза меньше, чем суммарная вели-чина каждого из этих параметров в ; случае использования укаэанных гася, щих элементов в каждом плече инверто" 15ра.При коротком замыкании в звене, постоянного тока, например, в момент к фиг.4) по фазе Л, когда токкороткого замыкания протекает черезглавные тиристоры 1 и 4 фиг.1); дат;,чик 93 максимального мгновенного зна, чения тока посылает сигнал на формирователи 99 и 100. Из положительного перепада сигнала датчика 93 25блок 100 формирует уровень логиче"ского нуля запрещающий подачу сигЭналов управления на все главные тиристоры 1-6. Одновременно формирователь 99 обеспечивает сигнал на включение всех гасящих тиристоров 6873. Обработка сигнала датчика 93 в.формирователе 99 аналогична тем жепроцессам в формирователе 98. Логический элемент И-НЕ 113 инвертируетсигнал датчика 93 и подает его навход 5, одновибратора 114, с выходакоторого сигнал заданной длительности поступает на блок 101 сравнения. Последний обеспечивает включение ,"гасящих тиристоров 68-73 по заданному алгоритму защиты при коротком замыкании в. звене постоянного тока. Импульсы управления гасящих тиристоров имеют меньшую длительность,45 чем управляющие импульсы коммутируюФщих тиристоров, так как потеря напряжения на электродах гасящих тиристоров практически исключена и для 2 6выполнения ими функций дополнительного гашения тока главных тиристоров ширина управляющих импульсов гасящих тиристоров должна быть достаточна только для их открытия. Формула изобретения Трехфазный инвертор напряжения,содержащий подключенные к входнымвыводаммост основных тиристоров,зашунтированных обратными диодамии мост коммутирующих тиристоров, выводы переменного тока которого соединены через коммутирующие элементы с выводами переменного тока моста гасящих тиристоров и вьводами переменного тока моста основных тиристоров, подключенными к выходнымвыводам, причем последовательно скаждым обратным диодом включена первичная обмотка соответствующеготрансформатора тока, вторичная обмотка которого в каждом плече инверторазашунтирована резистором и включенав диагональ переменного тока диодного моста, а также содержащий двепоследовательные гасящие цепочки,состоящие каждая из гасящих конденсатора и дросселя, о т л и ч а ю -щи й с я тем, что, с целью повышения,надежности защиты инверторапри его перегрузках и опрокидывании,.аноды гасящих тиристоров анодной1 руппы моста объединены и подключены к положительному входному выводучерез первую последовательную гасящую цепочку, к которой подключены диагонали постоянного тока диодныхмостов анодных плеч инвертора, акатоды гасящих тиристоров катоднойгруппы моста подключены к отрицательному входному вьводу через вторуюпоследовагельную гасящую цепочку, ккоторой подключены диагонали постоянного тока диодных мостов катодныхплеч инвертора, причем гасящие тиристоры каждой стойки моста соединены непосредственно,1464272 ИО 720 8 Ю ставитель И ин лков ектор В,Гириисное г Реда ехр идык Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,10 Заказ 831/57ВНИИПИ Государст Тираж 645 нного комитета п 303 5 р Москва Жизобретениям и откры 5, Раушская наб., д. ям лри ГКНТ СССР5