SU838970A1 - Автономный инвертор напр жени - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к электро|технике и может быть использовано дл  любого варианта схемы тиристорного инвертора напр жени  с однофазной и трехфазной нагрузкой.

Известны схемы инверторов с узлами коммутации, построенными на основе коммутирующей цепочки из конденсатора и дроссел  1.

Однако в данных увеличение фазноети нагрузки приводит к увеличению количества коммутирующих конденсаторов и дросселей, снижению надежности и росту массогабаритных показателей устройства.

Уменьшить количество реактивных элементов можно посредством трансформаторного разделени  коммутирующей цепочки и основных тиристоров инвертора 2,

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности | вл етс  схема трехфазного автономного инвертора , содержащего трехфазный мост из основных тиристоров, шунтированных обратными диодами, параллельно каждому из которых подключены через двухоперационные тиристоры вторичные обмотки коммутирующего импульсного трансформатора, и одн.офазный коммутирующий тиристорный мост, тиристоры анодной группы кото рого зашунтированы обратными диодами с последовательно подключенными к ним первичными обмотками указанного импульсного трансформатора 3. Потенциальна  разв зка коммутирующей цепочки от основных тиристоров с помощью импульсного трансфор0 матора и двухоперационных тиристоров в данном инверторе при минимальном числе громоздких реактивных кoiviMyтирующих элементов обеспечивает повентильную коммутацию ос5 новных тиристоров , при которой достигаетс  хороший гармонический состав кривой выходного напр жени , а также возможность регулировани  напр жени  на коммутирующем конденсаторе

0 без введени  специального регулируемого источника питани . Такое регулирование измен ет амплитуду коммутационного тока в зависимости от величины тока нагрузки, сохран  

5 тем сг1мым высокий КПД устройства при малых токах нагрузки инвертора, например при холостом ходе асинхронного двигател . Нреимуществом инвертора  вл етс  также устранение лоС (кального перегрева структуры коммутирующих двухоперационных тиристоро св занного с процессом сжати  анодного тока в узкий шнур при запирании посредством комбинированного выключени  этих тиристоров 4 и 5

Недостатком данного устройства  вл етс  возможность одновременного отпирани  обоих тиристоров в вентильном плече однофазного коммутирующего мсхзта, вызванна  сбоем в системе управлени  или эффектом diU/d-fc при отпирании одного коммутирющего тиристора вентильного плеча. Это приводит к образованию короткозамкнутой цепочки, шунтирующей истоник питани  инвертора и, следователно к срыву инвертировани , что снижает надежность работы инвертора

Цель изобретени  - повышение надежности работы инвертора за счет существенного снижени  возможности закорачивани  источника питающего напр жени  через вентильные плечи однофазного тиристорного моста.

Поставленна  цель, достигаетс  тем, что в автономный инвертор напржени , содержащий подключенный ко входным выводам мост основных тиристоров , шунтированных обратными диодами и последовательными цепочками, состо щими, кажда  из вторичной обмотки коммутирующего трансформатора и двухоперационного тиристора, прлчем один конец первичной обмртки трансформатора соединен с анодом дополнительного диода, катод которого подключен к положительному вхоному выводу, соединенному с анодной группой однофазного коммутирующего моста, коммутирующей LС-цепочкой в диагонали переменного тока, снабж дозар дным тиристором, включенным между катодной группой однофазного тиристорного моста, соединенной со вторым концом первичной обмотки коммутирующего трансформатора, и отрицательным входным выводом.

На фиг. 1 представлена принципиальна  схема предлагаемого автономного инвертора напр жени  в трехфазном мостовом варианте исполнени  на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие работу устройства на интервсше коммутации,

трехфазный инвертор с основными тиристорами 1-6, шунтированными обратными диодами 7-12 и последовательным соединением вторичных обмоток 13-18 импульсного коммутирующего тpaнcфopмaтJOpa 19 с двухоперационными тиристорами 20-25 работает на трехфазную нагрузку 26 и содержит однофазный мост из коммутирующих тиристоров 27-30, к диагонали переменного тока которого подключена коммутирующа  цепочка 31 из конденсатора 32 и дроссел  33, а к диагонали посто нного тока - последовательно соединенные первична 

обмотка 34 трансформатора 19 и дополнительный низкочастотный диод 35. Между катодной группой однофазного моста и отрицательным выводом источни| а питани  инвертора включен дозар дный. тиристор 36,

Инвертор работает следующим образом.

Пусть в начальный момент t откры тиристоры 1, 3, и 5, а коммутирующи конденсат.ор 32 зар жен при положительном потенциале на правой обхладке . В момент t начинаетс  процесс коммутации тиристора 1. Дл  запирани  тиристора 1 подаиот положительны управл ющие импульсы на тиристоры 20, 27. и 30. Конденсатор 32 начинае перезар жатьс  по контуру 32-33-3034-35-27-32 (фиг, 2, а), а через тиристор 1 протекает ток i (фиг, 2, в), равный разности тока нагрузк фазы A-JA И тока указанного колебательного контура 132. приведенного через коэффициент трансформации ко вторичной обмотке 13 трансформатора 19 (-т)2 , ф.иг, 2, б). После момента t-j ток ,2 становитс  по величине больше тока 1А и ток, равный их разности , переходит в диод 7, а тиристор 1 оказываетс  под обратным анодным напр жением и восстанавливает непровод щие свойства. На интервале t-j до того, как ток 13,2 спадает до величины тока 1А, подают отпирающий импульс управлени  на тиристор 36 и запирающий отрицательный импул тока управлени  на двухоперационный тиристор 20. При отпирании тиристор 36 обмотки 34 через этот тиристор и диод 35, провод щий некоторое врем  в обратном направлении, подключаетс  к источнику питани  и на обмотке 13 возникает тлыпупъс напр жени  с амплитудой ЕсЗ-Кт-р, где К-рркоэффициент трансформации, равный отношению числа витков обмотки 13 к числу витков обмотки 34. Если К-гр, то тиристор 20 оказываетс  под обратным анодным напр жением Ea(K-rp-l) ,которое совместно с импульсом отрицательного тока управлени  приводит к комби: ированному выключению двухоперационного тиристора 20.

Эквивалентна  схема, приведенна  к обмотке 13 трансформатора 19 на этсше выключени  тиристора 20 (интервал t) представл ет собой последовательную цепочку, состо щую из источника питающего напр жени  ЕО|, источника импульсного напр жени  ЕД-Ктр/ направленного встречно-первому источнику и превышающего его по величине, провод щих в пр мом направлении тиристора 36 и диода 10, по которому начинает протекать ток 1А, и провод щих на интepвaлet-J д в обратном направлении тиристора 20 и диода 35,

причем диод 35 выбирают таким, чтобы врем  жизни неосновных но ,сителей в его базе (это врем  определ ет величину накопленного в баз диода 35 избыточного зар да и скорость его спада).было больше времени жизни неосновных носителей в п-базе тиристора 20. Поэтому тиристор 20 первым в момент t4 восстанавливает непровод щие свойства в обратном направлении (фиг.. 2, е) Именно к нему в данный момент прикладываетс  практически все напр жение в обратном направлении (фиг. 2, ж) , так как диод 35 в момент. t4. еще имеет существенно меньшее, чем у тиристора 20 сопротивление в обратном направлении из-за оставшегос  в нем избыточн ,го зар да. Импульс обратного анодного напр жени  сохран етс  на тиристоре 20 до момента tg, когда заканчиваетс  процесс снижени  до равновесного значени  зар да неосновных носителей в базе диода 35, накопленного во врем  протекани  через этот диод пр мого анодного тока (интервал t 4- t3 на фиг. 2, г) . В момент t 5 сопротивление диода 35 в обратном направлении резко увеличиваетс и на обмотке 13 перестает наводитьс  напр жение ,,что приводит к по влению на тиристоре пр мого напр жени  Eg (фиг. 2, ж).

Одновременно с процессом выключени  тиристора 20, при отпирании тиристора 36, начинаетс  п оиесс дозар да конденсатора 32 по контуру 32-33-30-ЗС - источник питани  инвертора - 27-32. Наличие источника напр жени  в данном контуре позвол ет восполнить потери энергии в коммутирующей Lc-цепочке, имеющие место на интервале времени

t,- tg.

В момент t TOKL-J2. 0 и тиристоры 27, 30 и 36 выключаютс , после чего возможна коммутаци  очередного основного тиристора инвертора.

В следующий коммутационный такт сначала осуществл ют отпирание тиристоров 28, 29 и двухоперационного тиристора, шунтирующего очередной запираемый основной тиристор инвертора, а затем спуст  врем  задержки 1 t - t осуществл ют отпирание управлени  на двухоперационный тиристор, который запираетс комбинированным способом, как запиралс  двухоперационный тиристор 20 на предыдущем коммутаци онном такте. Регулирование времени t-j, позвол ет, как и в противопоставл емом устройстве, производить регулирование напр жени  на конденсаторе 32, а значит и амплитуды тока в коммутирующей цепочке 31, что обеспечивает минимальные коммутационные

. потери при работе инвертора на из- мен ющуюс  по величине нагрузку. В данном устройстве обеспечиваетс  подача кратковременного импульса обратного анодного напр - жени  на интервале выключени  двухоперационного тиристора, поскольку совместное воздействие импульсов отрицательного тока управлени  и обратного анодного напр жени  (так называемое комбинированное вы0 ключение тиристора) придает процессу выключени  одномерный характер, что устран ет локальный перегрев р-п-р-л-структуры, и существенно уменьшает тепловую перегрузку двухS операционных тиристоров 20-25,

благодар  чему удаетс  в п ть-восемь раз повысить мощность, коммутируемую этими тиристорами, по сравнению с их выключением только по

0 управл ющему электроду. I

Преимуществом данного устройства

 вл етс  существенное снижение возможности закорачивани  источника питающего напр жени  через вентильные плечи однофазного комм тирующего тиристорного моста, поскольку этот мост подключен к источнику питающего напр жени  не непосредственно, а черей дозар дный тиристор. Кроме

Q того, наличие одной первичной обмотки Е трансформаторе 19, вместо двух , упрощает конструкцию этого трансформатора и делает магнитную св зь между его первичной и вторичными

обмотками более сильной и симметричной . Это приводит к одинаковым услови м запирани  основных 1-6 и коммутирующих 20-25 тиристоров, т.е. повышает надежность работы инвертора.

0

Claims (5)

1.Забродин Ю.С. Узлы принудительной конденсаторной коммутации тиристоров. М., Энерги , 1974,

2.Авторское свидетельство СССР 572884, кл. Н 02 М 7/515, 1975.

3.Авторское свидетельство СССР по за вке 2766429,кл.Н 02 М 7/515 17.05.79.

4. А з н Р.Э.. и др. Об ограничен переключаемой мощности в р-п-р-пт структурах,,.- включаемых импульсом

Физика и техтока управлени , ника полупроводников

1971, 1, том. 5, с. 141-143.

5. Булатов О.Г. Одынь С.В. Двухоперационные тиристоры с комбинированной коммутацией в режиме больших анодных токов. Электрическа  промышленность . Сери  Преобразовательна  техника , Информэлектро, 1972, вып. 7/78, с.3-5.

S 6

М Uio

t6