Инвертор напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУ БЛИН 9) (1 А 1 8 1)5 Н 02 М 7/ ТИЯМ 5.ЕЗИ 33 О1 РЛ:, БИО НИ ТОРСК СВИ литехничес,С.Васильев .8) Гончаренко Р,Б.реобраэователиводах. Л;: Энер у Сопчегз.р 1 асе,1983, Ргос.983, 2281 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕ(21) 4312270/24-07 (22) 09.07.87 (46) 07,04.90, Бюл, М (71) Всесоюзный заочныи кий институт (72) А,Н.Абрамов и В (53) 621.34.572(088 (56) Глазеико Т.А., Полупроводниковые п частоты в электропригия, 1969, с.32.8 СЬ пает вос. Епе Епя, СоЫ, Епетяу Хаг 1 с Ог 1 апйо, Г 1 а, Апе 21-2 Чо 1 5. Кем Лог 1 с, БЛ 2286, +(57) Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначенодля использования в частно-регулируемом электроприводе, Цель - уменьшениестоимости и повышение надежности путем уменьшения числа тиристоров.устройство содержит две группы основныхтиристоров (анодную 1 - 3 и катодную4 - 6), одна группа основных тиристоров всегда коммутируется только после завершения коммутации в другойгруппе, Группа основных тиристоров4-6, которая всегда коммутируетсявторой, связана с общим узлом коммутации с помощью диодов 14-16.Груп1555788па основных тиристоров, которая коммутируется всегда первой, 1-3, связана с общим узлом коммутации с помощьюраспределительных тиристоров 11-13,Узел коммутации состоит из коммутируИзобретение относится к электротехнике и может быть применено в автономных инверторах напряжения, предназначенных для частотно-регулируемого злектропривода.Цель изобретения - уменьшение стоимости и повьппение надежности путем уменьшения числа тиристоров.На фиг.1 представлена схема инвертора; на фиг.2 - 4 варианты схемьц на Фиг.5 " временные диаграммы токови напряжений 0 на соответствующих элементах. схемы.Инверторфиг, Й состоит из моста основных тиристоров 1-6, анодную группу которого составляют тиристо" ры 1-3, а катодную группу - тиристоры 4-6, узда коммутации, состоящего из последовательно включенных коммутирующих тиристоров 7 и 8, полностью управляемого ключа (запираемого ти" ристора) 9 и вспомогательного источника 10 напряжения, распределительных тиристоров 11-13, соединяющих анодную группу основных тиристоров . 1-3 с узлом коммутации диодов 14-16, соединяющих катодную группу основных. тиристоров 4-6 с узлом коммутации, дросселей 17-19, включенных в каждую стойку моста между основными тиристорами, обратный диодов 20-25.Управляющие электроды основных тиристоров подключены к блоку 26 управления, дополнительный блок 27 уп" равления выходом подключен к тиристорам 11-13, 7, 9 и блоку 28 задерж-: ки, соединенному выходом с вспомогательным едоком 29 управления,соединенным с тиристорами 8 и 9.Процесс коммутации основных тиристоров осуществляется следующим образом. Ток нагрузки нроходит по цепи источник, тиристор 1, дроссель 17,Фаза А нагрузки, фаза В нагрузки, дроссель 18, тиристор 5. Сначала необходимо закрыть тиристор той группы, которая связана с узлом коммута" ции с помощью распределительных тиристоров. Для этого включают коммути 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ющих тиристоров 7, 8, полностью управляемого ключа 9 и вспомогательного источника 10. Тиристор 8 отпираютс задержкой по отношению к тиристору7. 5 ил. рующий 7, запираемый 9 и распределительный 11 тиристоры. К тиристоруприкладывается обратное напряжение, приблизительно равное напряжению 0 )К дополнительного источника 10, которое: составляет порядка 10 В. Тиристор выключается, и ток нагрузки переходит с тиристора 1 в цепь запираемого тиристора 9. Кроме того, в цепи, образованной элементами 7, 10, 9, 11, 17, 20, возникает ток под действием дополнительного источника 10. Этот ток ограничивается дросселем 17. Через интервал времени, превышающий время восстановления основного тиристора 1, запираемый тиристор 9 выключается по цепи управления. Ток нагрузки переходит в обратный диод 23 и протекает ио цепи: элементы 23, 17, Фаза А, фаза В, элементы 18, 5. Ток, возникший в дросселе 17 под действием источника 10, замыкается через обратные диоды 23 и 20 и источник питания. Энергия, накопленная в дросселе от источника 10, передается в основной источник. Процесс отдачи энергии непродолжительный, так как напряжение основного источника Ц 4 во много раз больше 0. После отдачи энергии диод 20 закрывается, ток нагрузки замыкается по цепи: элементы 23, 17, АВ, элементы 18, 5. В напряжении нагруэ" ки образуется нулевая пауза. На этом процесс коммутации основного тиристора 1 в аиодной группе заканчивается.Чтобы закрыть основной тиристор 5 и катодиой группе, необходимо предваритецьно произвести рассмотренную коьякутацию в анодной группе основных параметров, а затем включить коммутирующий тиристор 8 и аЛираеь 1 ьй тиристор 9. Ко всем основвае тиристорам катодиой группы через диоды 4- 16 прикладывается напряжение дополнительного источника О напряжения и эти тиристоры закрываются. К трем дросселям 17-19 ирикладьвается напряжение 6 через диоды 4-6. 1 Ь истечении времени, несколько превыше"5 15ющего время восстановления основныхтиристоров, запираемый тиристор 9выключается по цепи управления. Накопленная в трех дросселях энергиявозвращается в источник питания через диоды 20-25. После завершения процесса запирания тиристора 5 ток нагрузки проходит по цепи: элементы23, 17, фаза А, фаза В, элементы 18,21, источник питания. На нагрузке образуется обратная полярность напряжения и ток нагрузки уменьшается,На фиг.2 параллельно коммутирующему тиристору 7, к которому присоединены диоды 14-16, включен обратныйдиод 30, Это позволяет уменьшить габариты, так как уменьшается общее количество диодов за счет исключенияобратных диодов 20-22 (фиг,1), икроме того, увеличить надежность работы (после закрывания запираемоготнристора 9 открывается диод 30 и ктиристору 7 прикладывается обратноенапряжение, что способствует его надежному запиранию).В этом инверторе процессы происходят так же как и всхеме,изображенной на фиг.1, с тем лишь отличием,что после запирания анодной (или катодной) группы основных тиристоровоткрывается диод 30. Так, после запирания основного тиристора 1 и запирания тиристора 9 ток, накопленныйв дросселе 17, замыкается по цепи:элементы 23, 17, 14, 30, источник питания, В инверторе, изображенном нафиг.З, в шину питания включен вспомогательный тиристор 31 между коммутирующим тиристором 7, к которому подключены диоды 14-16, и группой основных тиристоров 1-3, общая точка которых соединена с другим коммутирующимтиристором. Это позволяет исключитьтри распределительных тиристора 1113 (фиг,2) и тем самым сократить общее число тиристоров, а также уменьшить число быстродействующих тиристоров и тем самым уменьшить установленную мощность узла коммутации,Принцип действия отличается тем,что для коммутации на высокой частоте запирается вспомогательный тиристор 31. Для этого включают коммутирующий тиристор 7 и запираемый тиристор9, После выключения запираемого тиристора 9 основные тиристоры 1 - 3обесточиваются, Если до коммутациибыли открыты основные тиристоры 1 и55788 6 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 После запьФания вспомогательного тиристора 31 и тиристора 9 тиристоры 1 - 3 анодной группы обесточиваются и в выходном напряжении образуется нулевая пауза. Но если токи утечек тиристоров 31 и 9 превышают ток удержания основного тиристора (например, тиристора 1), то основной тиристор 1 пропускает малъй ток и не выключается. 5 и ток приходил по фазам А н В, топосле обесточивания тиристора 1 токнагрузки замыкается по цепи; фаза А,фаза В, элементы 18, 5, 23, 17, фазаА, В выходном напряжении образуетсянулевая паузаДля смены комбинации работающихосновных тиристоров сначала произво- "дится коммутация тиристора 31, а после ее завершения включают коммутирующий тиристор 8 и запираемый тиристор9. К основным тиристорам 4-6 катоднойгруппы через развязывающие диоды 14 -16 прикладывается обратное напряжение Б,и они закрываются. После их запирания выключается запираемый тиристор 9.При работающих фазах А и В токнагрузки замыкаетсяпо цепи;элементы24,18,фаза В,фаза А,элементы 17,14,30,источник питания. После этого можновключить любую необходимую комбинацию основных тиристоров,При однополярной ШИМ, которая чащеиспользуется в массовом электроприводе, по высокой частоте (частота ШИМ)коммутируется только вспомогательныйтиристор 31, и поэтому он один долженбыть высокочастотным с малым временем восстановления. Основные же тиристоры коммутируются по низкой выходной частоте, и могут быть менеебыстродействующими, а значит и болеедешевыми, Так как по высокой частоте(частоте ШИМ) узел коммутации включается на короткое время, определяемоевременем восстановления высокочастотного тиристора 31, то установленнаямощность узла коммутации может бытьснижена. В схеме инвертора, изображенной на фиг.З, между точками 32 и33 включен источник 34 вспомогательного напряжения последовательно с коммутирующим тиристором 8, включеннымпараллельно мосту основных тиристоров.Это увеличивает надежность запираниятой группы основных тиристоров 1 - 3,которая соединена с вспомогательнымтиристором 31, 1555788На работу по ИИИ это не влияет, таккак основной ток нагрузки не можетпройти через этот основной тиристор1. Но при смене комбинации тиристоров по выходной частоте этот основной тиристор остается включенным,чтоне только нарушает работу, но и может привести к короткому замыканию,когда включится тиристор 4,При наличии вспомогательного источника 34 напряжения после отпира"ния коммутирующего тиристора 8 (коммутация по выходной частоте) к основным тиристорам 1 - 3 анодной группыприкладывается обратное напряжениеБ через обратные диоды 23-25. Этообеспечивает надежное запирание тиристоров анодной группы. Величина напряжения источников 10 (Б) и 34 СБ)напряжения небольшая - порядка 10 В,Формула изобретенияИнвертор напряжения, содержащий подключенные к выводам источника питания узел бесконденсаторной коммутации н трехФазный мост основных тиристоров с разделительными дросселями и обратными диодами, подключенными параллельно каждому из основных тиристоров совместно с дросселем, средний выход которого соединен с соответствующим выходным выводом, а узел бесконденсаторной коммутации выполнен в виде последовательной цепочки из двухкОммутирующих тиристоров и включенныхмежду ними вспомогательного источникапитания и коммутирующего полностьюуправляемого ключа, причем первыйкоммутирующий тиристор соединен через вентиль с основными тиристорамиодной группы моста, а второй коммутирующий тиристор через распределительные тиристоры соединен с другой группой основных тиристоров моста, блокуправления основными тиристорами,соединенный с дополнительным блокомуправления, выходы которого подключены к управляющим электродам распределительных и первого коммутирующеготиристоров и коммутирующего ключа,блок задержки, о т л и ч а ю щ и й 20 с я тем .чтоу с целью уменьшения стоимости и повышения надежности путемуменьшения числа тиристоров, в качестве упомянутых вентилей использованы диоды, а управляющий электрод25 второго коммутирующего тиристора, соединенного с распределительными ти"ристорами, подключен к выходу введенного вспомогательного блока управле-.:ния, подключенному дополнительно куправляющему электродукоммутирующегоключа, а вход введенного блока соединен с выходом блока задержки, подключенного входом к выходу дополнитель"ного блока управления,1555788 Составитель И.Жеребина.ты.Техред И,дидык Корректор С. Шевкун с нко едактор здательский комбинат "Патентф, г. ужгород, уй роизводстве о 59 Тираж 495 ПодписноГосударственного комитета по изобретениям113035, Москва, Ж, Раущская на рытияи приМ 5