HU185654B - Bridge connection invertor for converting d.c. voltage into single-phase or multiphase a.c. voltage - Google Patents

Description

A találmány értelmében a hídágak vezetőirányú záróképességének ellenőrzésére egy-egy kapocspárral legalább az első félhíd két sorosan kapcsolt vezérelt hídágának egyenkénti kezdő- és végkapcsára kötött, a két sorosan kapcsolt vezérelt hídág áramvezetést megakadályozó, vezetőirányú szakadt állapota esetén a vezérlőegységnek a tirisztorok gyújtására engedélyt, a hídágak bármelyikének vezetőirányú bekapcsolt állapota esetén a vezérlőegységnek a vezetőirányú szakadt állapotú hídág

- — 55

-1185 654 legalább egy tirisztorának gyújtásletiltó parancsot adó kioitásellenőrző egysége és a tirisztorok begyújtásától független kényszerkommutációs oltóegysége van. A vezérlőegység pedig az óragenerátor legalább egy kimenő kapcsának jelével szinkronizáltan, a független kényszerkommutációs oltóegységnek fázisonként külön, félperiódusonként villamos jelszintet változtató, egymással ellenfázisú oltóparancsot adó kimenetekkel is el van látva.

A találmány tárgya hídkapcsolású inverter kapcsolási elrendezés egyenfeszültségnek egy- vagy többfázisú váltakozó feszültséggé való átalakításra.

Ismeretes, hogy egyenfeszültség egy- vagy többfázisú váltakozó feszültséggé való átalakításnak legkorszerűbb eszközei a tirisztoros, statikus energiaátalakítók, az inverterek. Az inverterek főáramköri kapcsolása általában az egy- és kétutas ismert áramirányító kapcsolásokra vezethető vissza. Ha az egyenfeszültség viszonylag nagy értékű, például közúti és nagyvasúti villamos járműveknél

600...3000 V, a kétutas kapcsolások, a hídkapcsolások használata az előnyös. Az inverter egy- vagy többfázisú hidkapcsolásánál a tápláló egyenfeszültstg közvetlenül jut a periodikusan felváltva vezető két vezérelt hídágból álló félhíd, illetve félhidak sarkára. A vezérelt hídágakban tirisztorok vannak, és az inverterek jósága, megbízhatósága nagyrészt attól függ, hogy a felváltva vezető vezérelt hídágak tirisztorának áramvezetését a működésnek megfelelő pillanatban kényszerkommutációval sikerült-e megfelelő biztonsággal megszakítani, mert ellentétes esetben a félhíd másik hídágában lévő tirisztor gyújtásával az egyenfeszültségű áramforrás közvetlenül kapocszárlatba kerül. Ezt az üzemzavart okozó, többnyire alkatrész-meghibásodással és alkatrészcserével járó hibát tirisztor-összegyújtásnak is nevezik.

Kényszerkommutációs hiba, tirisztor-összegyújtás közismertén több okból állhat elő. Előállhat az inverter túlterhelése miatt, amit a kényszerkommutációs kör túlméretezésével lehet elkerülni. A hiba előállhat az egyenfeszültség jelentős mértékű piíianatszerü vagy tartós változása miatt, ami villamos jármüvek üzemében gyakori a táphálózaton fellépő túláramok, zárlatok lekapcsolása, az áramszedők pattogása és a táplálási szakaszhatáron való áthaladásnál fellépő feszültségkimaradások következtében.

E zavaró hatások kiküszöbölése céljából mind az egyenfeszültségről táplált inverter, mind a kényszerkommutációs áramkör elemeit nagyobb feszültségre méretezik, és a rendszerint használt bemenő L-C szűrőkor kondenzátorainak a nagyságát növelik. A védekezésnek ez a módja hatásos ugyan, de költségkihatását illetően hátrányos. Gyakran találkozhatunk a bemenő L-C szűrőkor C kondenzátorának feszültségfigyelésével. Elvétve használják, ámbár ismert a hidági tirisztorok szabaddá válási ídőhosszának, a tervezett kíméled időnek a figyelése is, ami elléggé bonyolult, sok alkatrészt tartalmazó ellenőrző elektronika használatával jár együtt.

A felsorolt előzmények alapján a találmány célja a hídelrendezésű, különösen a be- és kimenő oldalon gyakori energetikai zavaroknak kitett inverterek kapcsolási elrendezésének olyképpen történő kialakítása, amelynél az energetikai zavarokból, túlterhelésekből, bemeneti feszültségváltozásokbóí stb. eredő tirisztor-összegyújtásokat viszonylag egyszerű megoldással lehet elkerülni, amellett az úgynevezett hídkapcsolású elrendezésekkel növelhető az inverterek túlfeszültségtűrése is. A találmány alapjául az a megfontolás szolgál, hogy egyrészt a hídágak, illetve a hidági tirisztorok félperiódusonkénti oltása viszonylag egyszerű kapcsolási elrendezéssel megfigyelhető, és ezáltal a hídkapcsolású inverterek üzemkészsége ellenőrizhető, másrészt ezzel párosítva a főtirisztorok működésétől független kényszerkommutációs oltóegységet és a terhelés transzformátoros csatolási módját gazdaságilag igen kedvezően megvalósítható és nagy egyenfeszültségről üzemeltethető inverterkapcsoláshoz jutunk.

A célt az egyenfeszültséget váltakozó feszültséggé átalakító inverter olyan hídkapcsolási elrendezésével érjük el, amelynek egyenfeszültségű bemenete, ehhez csatlakozó két sorosan kapcsolt, egyenként kezdő- és végkapoccsal ellátott vezérelt hídágból, hídáganként legalább egy tirisztort tartalmazó, közép kimenő ponttal ellátott legalább egy első félhídból, ezenkívül az egyenfeszültségű bemenetre kapcsolt két sorosan kapcsolt hídágból álló, középpont kivezetéssel ellátott legalább egy további második félhídból álló főáramköri kapcsolása, váltakozó feszültségű fogyasztója, a hídágak vezérlésére legalább egy jelkimenettel ellátott szabályozóáramkörből, a tirisztorok gyújtására legalább egy gyújtókimenettel és ehhez rendelt legalább egy gyújtóbemeneítel ellátott gyújtóáramkörből, a váltakozó feszültség frekvenciáját meghatározó, a fázisszámmal azonos számú és a fázisszámnak megfelelő fázistolású, legalább egy kimenő kapoccsal ellátott és a kimenő kapcson át a szabályozó-áramkört hajtó óragenerátorból álló vezérlőegysége van, de amelynek a találmány értelmében a hídágak vezetőirányú záróképességének ellenőrzésére egyegy kapocspárral legalább az első félhíd két sorosan kapcsolt vezérelt hídágának egyenkénti kezdőés végkapcsára kötött, a két sorosan kapcsolt vezérelt hídág áramvezetést megakadályozó, vezetőirányú szakadt állapota esetén a vezérlőegységnek a tirisztorok gyújtására engedélyt, a hídágak bármelyikének vezetőirányú bekapcsolt állapota esetén a vezérlőegységnek a vezetőirányú szakadt állapotú hídág legalább egy tirisztorának gyújtásletiltó parancsot adó kioltásellenőrző egysége és a tirisztorok begyújtásától független kényszerkommutációs oltóegysége van, a vezérlőegység pedig az óragenerátor legalább egy kimenő kapcsának jelével szinkronízállan, a független kényszerkommutációs oltóegységnek fázisonként külön, félperiódusonként villamos jelszintet változtató, egymással ellenfázisú oltóparancsot adó kimenetekkel is el van látva.

A találmány értelmében továbbá az első félhíd két sorosan kapcsolt vezéreit hídága hídáganként több, egyenként anóddal és katóddal ellátott tirisztorból áll, a kioitásellenőrző egység a hídágak veze-2185 654 tőirányú záróképességének ellenőrzésére egy-egy bemenő kapocspárral egyenként egy-egy tirisztor anödjára és katódjára van kötve, a két sorosan kapcsolt vezérelt hídág mindegyik tirisztorának áramvezetést megakadályozó, vezetöirányú szakadt állapota esetén a vezérlőegységnek a tirisztorok gyújtására engedélyt, a vezérelt hídágak bármely tirisztorának vezetőirányú bekapcsolt állapota esetén a vezérlőegységnek a vezetőirányú szakadt állapotú hídág tirisztorainak gyújtásletiltó parancsot adó egységeként van kiképezve.

A találmány értelmében továbbá a kioltásellenőrző egységnek bemenetével egy-egy bemenő kapocspárra kötött, kimenetén a bemenet feszültségének jelenléte vagy hiánya esetén logikai jelszintet váltó feszültségleválasztó egy-egy érzékelője, adatbemenettel, jelbemenettel, parancskímenettel és órabemenettel ellátott, a jeíbemenet jelét az adatbemenet jelére a parancskimeneten megjelenítő és a parancskimenet jelét az órabemenet jelével törlő legalább egy fáziskapuja van, az egy-egy érzékelő kimenete a fáziskapu adatbemenetéhez, jeibemenete a szabályozó-áramkör jelkimenetéhez, órabemenete az óragenerátor legalább egy kimenő kapcsához csatlakozik, parancskimenete pedig a gyújtóáramkör gyújtóbemenetére van kötve.

A találmány szerinti kapcsolási elrendezés előnye, hogy a kioltásellenőrző egység a periodikusan felváltva vezető hídágak záróképességét félperiódusonként egyszerű módon ellenőrzi, rendellenesség esetén a vezérelt hídágak további vezetését letiltja, így az összegyújtást, zárlatot megakadályozza. Ha az invertert tápláló egyenfeszültség nagy, és emiatt a vezérelt hídágakban több soros tirisztort kell kapcsolni, a találmány értelmében célszerű mindegyik tirisztor záróképességét ellenőrizni. A találmány értelmében a kioltáselíenőrző egységnek a vezérelt hídágakhoz vagy a vezérelt hídágak tirisztoraira kötött feszültségleválasztó érzékelői és fáziskapuja van, amely az érzékelők jelének függvényében engedélyezi vagy tiltja azt, hogy a szabályozó-áramkörnek a hídágak vezérlésére szolgáló jele a tirisztorok gyújtóáramkörére jusson-e vagy ne. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés előnye, hogy egyszerű módszerrel és egyszerű áramköri elrendezéssel, emiatt igen gazdaságosan kivitelezhetően biztosít egy igen hatékony ellenőrzést és pillanatszerű beavatkozást.

A találmány értelmében célszerű továbbá, ha a tirisztorok begyújtásától független kényszerkommutációs oltóegységnek primer tekercsből és legalább egy szekunder tekercsből álló transzformátora van, a transzformátor primer tekercse az első félhíd közép kimenő pontja és a másik féihíd középpont kivezetése közé van kötve, a legalább egy szekunder tekercsre egyenként vezérlőelektródával ellátott, legalább két ellenpárhuzamosan kapcsolt segédtirisztorból, ezekkel sorosan kötött oltókondenzátorból és soros induktivitásból álló oltóáramkör van kötve, a segédtirisztorok egyenkénti vezérlőelektródája a vezérlőegység oltóparancsot adó kimenetelhez csatlakoznak.

A kapcsolási elrendezésnek műszakilag az az előnye, hogy a kényszerkommutácíós oltóegység üzemkészsége akkor is megvan, ha az inverter vezéreli hídága tirisztorainak a gyújtását a kioltásellenőrző egység letiltotta, de működése hatásos marad akkor is, ha valamelyik vezérelt hídág tirisztorának oltása valamilyen okból sikertelen lenne. Az elrendezés előnye gazdasági szempontból az, hogy a transzformátor áttételét és az oltóáramkör feszültségét az egyenfeszültségű bemenet nagyságától függetlenül lehet megválasztani. Emiatt az oltóáramkö~ olcsóbb alkatrészekkel valósítható meg ahhoz az esethez viszonyítva, amelynél az oltóáramkör az imerter főáramkörével galvanikus kapcsolatban van,

A független oltóáramkör további előnye az, hegy a táplálásra vonatkozóan létrejövő rádiófrekvenciás zaj, az induktív csatolás szórásai miatt lényegesen kisebb szintű.

A találmány értelmében továbbá előnyös, ha a váltakozó feszültségű terhelés a kényszerkommutácios oltóegység oltóáramkörével párhuzamosan kEpcsolva a transzformátor szekunder tekercsére van kötve.

E megoldás előnye abban van, hogy a transzformátor az oltóáramkör leválasztásán kívül, a terhelésnek az egyenfeszültségű bemenetről történő galvanikus leválasztását is elvégzi.

A találmány értelmében továbbá az is célszerű, ha a kényszerkommutácíós oltóegység transzformátorának tercier tekercse is van, az oltóáramkör a transzformátor szekunder tekercsére, a váltakozó feszültségű terhelés pedig a tercier tekercsére van kötve. Ennek a megoldásnak az előnye az, hogy ha a terhelés váltakozó feszültsége az Oltóáramkör megvalósításához gazdaságos feszültség nagyságától eltérő értékű, akkor a tercier tekercs lehetővé teszi az optimális illesztést.

Különösen egyfázisú, hídkapcsolású osztott-telepes inverter esetén célszerű, ha az egyenfeszültségű bemenetre kapcsolt középpont-kivezetéssel ellátott legalább egy további második félhíd két sorosan kapcsolt hídágból, hídáganként legalább egy kondenzátorból áll, amelynek a találmány értelmében ε középpont-kivezetés és az egyenfeszültségű bemenet bármely kapcsa közé adott feszültségszinttől bármely irányban történő feszültségeltérés esetén kimenetén logikai jelszintet váltó, feszültségleválasztó szintfigyelő bemenete van kapcsolva, a szintfigyelő pedig a tirisztorok gyújtásletiltására parancsot adó egységként is ki van képezve.

A találmány szerinti kapcsolási elrendezés használata különösen egyfázisú, hídkapcsolású osztottlelepes inverternél - amelynél a második félhíd sorosan kapcsolt hidágait kondenzátorok alkotják célszerű. A soros kondenzátorokból álló félhíd középkivezetés-feszültségeinek szintfigyelővel történő ellenőrzése és a felezett feszültségszinttől bármely rányba való, illetve adott határszinttől való eltérés ísetén a kioltáselíenőrző egységen és a vezérlőegységen át a vezérelt hídágak tirisztorainak gyújtásletiltása különösen a bemenet egyenfeszültségének névlegestől való jelentős eltérésekor előnyös. Túlfeszültség esetén ugyanis a kioltásellenőrző egység a vezérelt hídágak tirisztorgyújtását tiltva a vezérelt hídágakat zárt állapotba hozza, így azok túlfeszültségtűrése, a működő inverter egy-egy hídágának feszültségtüréséhez viszonyítva megkétszereződik.

-3185 654

A találmány szerinti kapcsolási elrendezés, a hídági tirisztorok záróképességének ellenőrzésére, a függetlenített oltókörre, valamint a feszültségszintfigyelésekre vonatkozóan egy olyan üzemkészséget és automatikus elektronikus zárlatvédelmet biztosít, amelyet nem műszaki intézkedések sorával értünk el, hanem egy új egységes védelmi rendszer műszaki feltételeinek a megvalósításával teremtettünk meg. A hídágak tirisztorainak figyelésével és az oltás elégtelenségének észlelésével, valamint az újabb tirisztorok begyújtásának tiltásával önmagában még a zárlat létrejöhet. Ezek - mint műszaki intézkedések - csak megfelelő áramköri feltételek mellett működőképesek, vagyis itt egy új oltóköri elrendezés esetén. így a felismerés része az is, hogy van olyan hídági és oltóköri elrendezés, ahol a periodikus függetlenített körű oltás kimaradása vagy elégtelensége esetén a tirisztorok oltásának ellenőrzéséből származó további gyújtásletiltás alkalmazásával nem marad fenn a hídágban zárlat, majd a tranziens állapot lecsengése után újra automatikusan beindítható a működés alkatrész meghibásodása nélkül.

A találmányt rajzok alapján részletesebben ismertetjük, ahol az 1. ábra hídkapcsolású inverternek a találmányszerinti példakénti áramköri kapcsolását mutatja.

a 2. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés további példakénti kiviteli alakját mutatja vezérelt hídáganként több sorosan kapcsolt tirisztor esetében.

a 3. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés kioltásellenőrző egységének példakénti kivitelét mutatja.

' a 4. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés független kényszerkommutációs oltóegységének kapcsolási elrendezésére mutat példát.

az 5. és a 6. ábra a kényszerkommutációs oltóegység és a terhelés találmány szerinti összekapcsolására mutat példát, a 7. ábra osztott-telepes hídkapcsolású inverter találmány szerinti példakénti kapcsolási elrendezését mutatja.

Az 1. ábrán látható egyenfeszültségeí váltakozó feszültséggé átalakító hídkapcsolású inverter egyenfeszültségű 1 bemenetéhez legalább egy első 6 félhíd és legalább egy további második 13 félhíd van kapcsolva. A legalább egy első 6 félhíd két sorosan kapcsolt, egyenként KI és K2 kezdőkapoccsal, továbbá VI és V2 végkapoccsal ellátott vezérelt 2 és 3 hídágból áll, és a 2, 3 hídáganként legalább egy 4, illetve 5 tirisztort tartalmaz. A 6 félhíd 7 közép kimenő ponttal van ellátva. A főáramköri kapcsolás legalább egy további második 13 félhídja 12 középpont-kivezetéssel van ellátva. Az inverter váltakozó feszültségű 58 terhelését ismert módon a 7 közép kimenő pont és a 12 középpont- kivezetés közé szokták kapcsolni. A 2, 3 hídágak vezérlését legalább egy 21 jelkimenettel ellátott 22 szabályozó-áramkört, a 4, 5 tirisztorok gyújtását legalább egy 24 gyújtókimenetü és ehhez rendelt legalább egy 23 gyújtóbemenetü 26 gyújtóáramkört és 29 óragenerátort tartalmazó 30 vezérlőegység végzi. A 29 óragenerátor szabja meg az inverter váltakozó feszültségének frekvenciáját.

A 29 óragenerátornak az inverter fázisszárnával azonos számú és a fázisszámnak megfelelő fázistolású, de legalább egy 28R kimenő kapcsa van, amely a 22 szabályozó-áramkört hajtja.

Ez a kapcsolási elrendezés a találmány értelmében kioltásellenőrző 31 egységet tartalmaz. A kioltásellenőrző 31 egység egy-egy 39A, 39B bemenő kapocspárral a legalább egy első 6 félhíd két sorosan kapcsolt vezérelt 2, 3 hídágának egyenkénti KI kezdőkapcsára, VI végkapcsára, illetve K2 kezdőkapcsára, V2 végkapcsára van kötve. A kioltáselienőrző 31 egység úgy van kialakítva, hogy az esetben, ha a két sorosan kapcsolt vezérelt 2, 3 hidág vezető irányban szakadt, tehát a 2, 3 hídágak az áramvezetést megakadályozzák, a 30 vezérlőegységnek a 4, 5 tirisztorok gyújtására engedélyt ad, aminek hatására a 30 vezérlőegység a vezetésben soron következő 4, 5 tirisztornak gyújtóparancsot ad. Ha a vezérelt 2, 3 hídágak bármelyike vezetőirányú bekapcsolt állapotban van, akkor a kioltáselSenörző 31 egység a 30 vezérlőegységen át a vezetőirányú szakadt állapotú 2, 3 hidág 4,5 tirisztorának a gyújtását letiltja. A kioltásellenőrző 31 egység az adott ellenőrzést csak az esetben tudja hatékonyan elvégezni, ha a 4, 5 tirisztorok kényszerkommutációja a 4, 5 tirisztorok begyújtásától függetlenül történik, tehát például az áramot vezető 4 tirisztor áramvezetésének kényszerkommutáció útján való megszüntetése független az 5 tirisztor gyújtásától. A kapcsolási elrendezésnek ezért a találmány értelmében a 4, 5 tirisztoroktól független kényszerkommutációs 20 oltóegység van, amelyet a 30 vezérlőegység a 29 óragenerátor legalább egy 28R kimenő kapcsának a jelével szinkronizáltan vezérel. E célból a 30 vezérlőegység fázisonként külön, félperiódusonként villamos jelszintet változtató, egymással ellenfázisban lévő oítóparancsot adó 42 R, 42R’ kimenetekkel is el van látva.

A találmány szerinti kapcsolási elrendezés előnye egyszerűségében van. A vezérelt 2, 3 hídági 4, 5 tirisztorok vezetőirányú zárófeszültsége lényegesen nagyobb, mint az áramvezetés esetén fellépő vezetőirányú feszültségesése.

Mindkét 4, 5 tirisztor vezetőirányú zárt állapota a hídkapcsolású inverter 2, 3 hídágának jóságát mutatja. A 4, 5 tirisztorok közül az egyik bekapcsolt és a másik vezetőirányú zárt állapota sem utal hibára, feltéve, hogy a független kényszerkommutációs 20 oltóegység a 42R, 42R’ kimenetek oltóparancsára az éppen vezető 4, 5 tirisztor áramvezetését meg tudja szüntetni. Ha ez sikertelen lenne, az egyik tirisztor vezető állapota, a másik vezetőirányú zárt állapota hibára utal, ekkor a kioltásellenőrző 31 egység a további működést letiltja.

A találmány szerinti kapcsolási elrendezés további példakénti kiviteli alakját mutatja a 2. ábra. Az egyenfeszültségű 1 bemenethez csatlakozó legalább egy első 6 félhíd sorosan kapcsolt vezérelt 2, 3 hídágában több, egyenként A anóddal és K kálóddal ellátott 4,4’, 5, 5’ tirisztorból áll. A 2, 3 hídágak vezetőirányú záróképességének ellenőrzésére a kioltásellenörző 31 egység egy-egy 39C, 39D, 39E, 39F bemenő kapocspárral egyenként egy-egy 4, 4’, 5, 5’ tirisztor 4A, 4Ά, 5A, 5Ά anódjára és 4K, 4’K, 5K, 5’K katódjára van kötve. A kioltásellenőrző 31

185 654 egység a két sorosan kapcsolt vezérelt 2, 3 hídág mindegyik 4, 4’, 5, 5’ tirisztorának áramvezetést megakadályozó, vezetőirányú szakadt állapota esetén a 30 vezérlőegységnek az áramvezetésben soron következő 4, 4’ vagy 5, 5’ tirisztorok gyújtására engedélyt ad. A kioltásellenőrző 31 egység az esetben, ha bármely 4, 4’, 5, 5’ tirisztor vezetőirányú bekapcsolt állapotban van, a vezetőirányú szakadt állapotú 2, 3 hídág gyújtását a 30 vezérlőegységen át letiltja. Ha a tápfeszültség nagysága hídáganként több tirisztor alkalmazását indokolja, a feladat. megoldható a találmány szerinti kapcsolási elrendezés 2. ábra szerinti példakénti kiviteli alakjával, ahol bármely 4, 4’, 5, 5’ tirisztor sikertelen oltása vagy sérülése, vezetőirányú záróképességének elvesztése esetén a kioltásellenőrző 31 egység az épen maradt tirisztor meg nem engedett vezetőirányú feszültség igénybevételét és a hídág esetleges átütésszeríí zárlatát azáltal akadályozza meg, hogy mindegyik tirisztor gyújtását letiltja, így a bemeneti egyenfeszültség az épen maradt hídág tirisztoraira és a sérült hídág épen maradt tirisztoraira együttesen jut.

A 3. ábra a kioltásellenőrző 31 egység találmány szerinti példakénti kiviteli alakját mutatja, egyszerűség céljából olyan esetben, amelynél a legalább egy első 6 félhíd sorosan kapcsolt, vezérelt két 2, 3 hídága, az 1. ábrán mutatottan csak egy 4, 5 tirisztort tartalmaz. A kioltásellenőrző 31 egység feszültségleválasztó egy-egy 41 A, 41B érzékelőt és legalább egy 36 fáziskaput tartalmaz. Az egy-egy 41 A, 41B érzékelő 70Á, 70B bemenete, egy-egy 39A, 39B bemenő kapocspárra van kötve. Az egy-egy 41A, 41B érzékelő 40A, 40B kimenetén a 70A, 70B bemenetre jutó feszültség jelenléte vagy hiánya esetén logikai jelszintet váltó feszültség jelenik meg. A legalább egy 36 fáziskapunak 32 adatbemenete, 33 jelbemenete, 34 parancskimenete és 35 órabemenete van. A 36 fáziskapu a példakénti kiviteli alaknál a 33 jelbemenetre jutó jel megjelenését a 34 parancskimeneten mindaddig engedélyezi, amíg a 32 adatbemeneten adott jelszint van és amíg a 35 órabemenetre adott jel az engedélyt nem törli. Az egyegy 41 A, 41B érzékelő 40A, 40B kimenete a 36 fáziskapu 32 adatbemenetére, a 33 jelbemenet a 22 szabályozó-áramkör 21 jelkimenetéhez, 35 órabemenet a 29 óragenerátor legalább egy 28 R kimenő kapcsához, a 34 parancskimenet pedig a 26 gyújtóáramkör 23 gyújtóbemenetére van kötve. A 22 szabályozó-áramkör 21 jelkimeneíének jele a példaként! kiviteli alaknál csak akkor juthat a 34 pa· rancskimeneten át a 26 gyújtóáramkör 23 gyújtóbemenetére, ha a 36 fáziskapu a 41 A, 41B érzékelő a 70A, 70B bemenetén át a 2, 3 hídág vezetőirányú zárt állapotát érzékeli és 40A, 40B kimenetén át ennek megfelelő jelet ad a 36 fáziskapu 32 adatbemenetére. A 34 parancskimenet jelét a 29 óragenerátor a 35 órabemeneten át a következő órajelváltásnál törli. A kioltásellenőrző 31 egység ezek után ismét felülvizsgálja a vezérelt 2, 3 hídágak vezető-, irányú állapotát, és amíg ez nem mutat vezetőirányú zárt állapotot a 2, 3 hídágak vezérlését, illetve a 4, 5 tirisztorok gyújtását tiltja.

A találmány szerinti hídkapcsolású inverter vezérelt hidágainak, illetve hídági tirisztorainak vezetés vagy zárás szempontjából történő ellenőrzése, a működés mindaddig az ideig történő letiltása, amíg a zárási állapotok nem állnak helyre, csak úgy oldható meg, ha az inverterkapcsolásnak a vezérelt 2, 3 hídágak legalább egy 4, 5 tirisztorának kényszerkommutációs oltása céljából a 4, 5 tirisztor begyújtásától független kényszerkommutációs 20 c ltóegysége van. Ennek a találmány szerinti kapcsolási elrendezésére a 4. ábra szerinti kiviteli alak mutat példát. A 20 oltóegység e szerint 45 transzformátorból és 60 oltóáramkörből áll. A 45 transzformátornak 43 primer tekercse és legalább egy 44 szekunder tekercse van. A 43 primer tekercs a legrlább egy első 6 félhíd 7 közép kimenő pontja és legalább a további második 13 félhíd 12 középpont-kivezetésére van kapcsolva. A 44 szekunder tekercsre legalább két ellenpárhuzamosan kapcsolt '8, 49 segédtirisztorral sorba kapcsolt 50 oltókondenzátorból és soros 51 induktivitásból álló 60 oltóáramkör csatlakozik. A 48, 49 segédtirisztorok egyenként 46, 47 vezérlőelektródákkal vannak ellátva, és ezek a 30 vezérlőegység oltóparancsot adó 42R, 42R’ kimenetéhez vannak kötve. Az 50 oltókondenzátor a kényszerkommutációs folyamat elvégzéséhez szükséges energiát a 45 transzformátoron keresztül a 7 közép kimenő ponton, illetve 12 középpont kivezetésen keresztül veszi fel, a polaritásnak megfelelő 48 vagy 49 segéd tirisztor gyújtásával. Az 50 oltókondenzátor a kényszerkommutációs oltáshoz szükséges energiát ezután a megfelelő 48 vagy 49 segédtirisztor gyújtásával az 50 oltókondenzátorból és a soros 51 induktivitásból álló rezgőkörrel megszabott módon a 45 transzformátoron at a 7 közép kimenő ponton és 12 középpont-kivezetésen keresztül juttatja vissza a hídágakba, és ezáltal oltja az éppen vezető 4 vagy 5 tirisztort. 3 folyamat alatt a rezgőkör által megszabott módon az 50 oltókondenzátor feszültség polaritása megfordul, és az energiaveszteség a 45 transzformátoron át a megfelelő 4, 5 tirisztor gyújtásakor pótsódik. Ennek feltétele, hogy a 48, 49 segédtirisztook az inverter működési frekvenciájának megfelelő, félperiódusig tartó gyújtójelet kapjanak. Ennek érdekében a 30 vezérlőegység fázisonként külön, élperiódusonként villamos jelszintet változtató, egymással ellenfázisú oltóparancsot adó 42R, 42R’ ámenetekkel van ellátva.

A találmány szerinti példaként bemutatott kapcsolási elrendezés biztosítja a kioltásellenőrző 31 egység és a 20 oltóegység szinkron üzemét, mert a kényszerkommutáció megkezdésének pillanatában a 29 óragenerátor a legalább egy 28R kimenő kap;son és a 36 fáziskapu 35 órabemenetén át a kiolásellenőrző 31 egység 34 parancskimenetijeiét törü, és ezen új parancsjel kiadását csak akkor engedélyezi, ha a kioltásellenőrző 31 egység a vezérelt 2, 3 hídágak vezetőirányú zárt állapotát észleli. A taálmány szerinti példakénti kiviteli alak előnye, hogy a 20 oltóegységet transzformátoros úton leváasztja az egyenfeszültségű 1 bemenetről, így a 60 oltóáramkör elemeinek üzemi feszültségét a transzformátor-áttétel miatt, a bemenet egyenfeszültségűnek nagyságától függetlenül, műszakilag és gazdaságilag a legkedvezőbben lehet megválasztani.

A találmány szerinti független kényszerkommu5

-5185 654 tációs 20 oltóegység kapcsolási elrendezésének további nagy előnye, hogy lehetővé teszi a váltakozó feszültségű terhelés inverterrel való összekapcsolásának egyszerűsítését is, amire az 5. ábra szerinti példakénti kiviteli alak szolgái. A bemutatott példakénti kiviteli alaknál a 45 transzformátor 44 szekunder tekercsére a 60 oltóáramkör és a váltakozó feszültségű 58 terhelés párhuzamosan kapcsolható, így a 45 transzformátor kettős feladatot lát el, ami a kialakítási költségeket csökkenti. Ezt az előnyt ki lehet használni abban az esetben is, ha a 60 oltóáramkört a váltakozó feszültségű 58 terheléstől galvanikusan el kell választani. A 6. ábrán mutatott példakénti kiviteli alaknál ezért a 45 transzformátornak 61 tercier tekercse is van, a 60 oltóáramkör a 44 szekunder tekercsre, az 58 terhelés pedig a 61 tercier tekercsre van kötve.

Igen sok előnye van a találmány szerinti kapcsolási elrendezés használatának különösen egyfázisú oszlott-telepes inverternél, amelynél a legalább egy további második 13 félhíd két soros 8, 9 hídágból és 8, 9 hídáganként legalább egy 10, 11 kondenzátorból áll. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés 7. ábrán mutatott példakénti kiviteli alakjánál a 13 félhíd 12 középpont-kivezetése és az egyenfeszültségű 1 bemenet bármely kapcsa közé 54 kimenetű feszültségleválasztó 55 szintfigyelő van kapcsolva. Az 55 szintfigyelő az 56 bemeneten lévő feszültségszinttől bármely irányban való feszültségeltérés esetén - tehát növekedés esetén is, csökkenés esetén is - 54 kimenetén logikai jelszintet váltó egységként és az 54 kimenet jelszintjelével a legalább egy első 6 félhíd 2, 3 hídágában lévő 4, 5 tirisztorok gyújtásletiltására parancsot adó egységként is ki van alakítva. Az 54 kimenet gyújtásletiltó parancsa a 7. ábrán folytonos vonalakkal rajzolva a kioltásellenőrző 31 egységen vagy a 7. ábrán pontozottan rajzolva közvetlenül a 30 vezérlőegységen át tilthatja le a 4, 5 tirisztorok gyújtását.

A kioltásellenőrző 31 egység (1. és 2. ábra), a 20 oltóegység és az 55 szintfigyelő találmány szerinti kombinatív használata több előnnyel rendelkezik egyfázisú hídkapcsolású osztott-telepes inverternél. Ha a vezérelt 2, 3 hídág 4 vagy 5 tirisztorának kioltása, áramvezetésének megszakítása a kényszerkommutáció útján nem lenne sikeres, vagy ha valamelyik 4, 5 tirisztor a vezetőirányú záróképességét elveszíti, a kioltásellenőrző 31 egység a vezetőirányú zárófeszültséget magára vevő 2 vagy 3 hídág 4 vagy 5 tirisztorának gyújtását letiltja. A vezetve maradó 4 vagy 5 tirisztoron át, az egyenfeszültségű 1 bemenetre nézve így kialakuló zárlati áramot a 10, 11 kondenzátor megszünteti. Ha ez a hiba kényszerkommutációs oltási sikertelenségből származott, a vezetve maradó 4 vagy 5 tirisztor áramvezetése megszűnik, amint az áram a tartóáram értéke alá csökken, A 4 vagy 5 tirisztor vezetőirányú zárófeszültséget vesz magára, aminek következtében a kioltásellenőrző 31 egység a működést újból engedélyezi. Ha az egyenfeszültségű 1 bemenet feszültsége esetleg meg nem engedett módon megnő, az 55 szintfigyelő tikja le a működést úgy, hogy a 4, 5 tirisztorok gyújtását nem engedélyezi. Ezek biztosan vezetőirányú zárt állapotba kerülnek, mert a független kényszerkommutációs 6 oltóegység a még éppen vezető 4 vagy 5 tirisztor áram vezetését megszünteti. Ez esetben az egyenfeszültségű 1 bemenet megnövekedett egyenfeszültségét a sorosan kapcsolt, zárt 4 és 5 tirisztorok veszik magukra, ami a hídkapcsolású inverter lényegesen nagyobb feszültségtűrését jelenti ahhoz viszonyítva, hogyha az inverter működése üzemszerűen folyiatódik.

Claims (7)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Hídkapcsolású inverter kapcsolási elrendezés ígyenfeszültségnek egy- vagy többfázisú váltakozó feszültséggé való átalakítására, amelynek egyenfeszültségű bemenete (1), ehhez csatlakozó két sorosan kapcsolt, egyenként kezdőkapoccsal (KI, K2) és végkapoccsal (VI, V2) ellátott vezérelt hídágból (2, 3), hídáganként (2, 3) legalább egy tirisztort (4, 5) tartalmazó, közép kimenő ponttal (7) ellátott legalább egy első félhídból (6), ezenkívül az egyenfeszültségű bemenetre (1) kapcsolt két sorosan kapcsolt hídágból (8, 9) álló, középpont-kivezetéssel (12) ellátott legalább egy további második félhídból (13) álló főáramköri kapcsolása, váltakozó feszültségű terhelése (58), a hidágak (2, 3) vezérlésére legalább egy jelkimenettel (21) ellátott szabályozóáramkörből (22), a tirisztorok (4, 5) gyújtására legalább egy gyújtókimenettel (24) és ehhez rendelt legalább egy gyújtóbemenettel (23) ellátott gyújtóáramkörből (26), a váltakozó feszültség frekvenciáját meghatározó, a fázisszámmal azonos számú és a fázisszámnak megfelelő fázistolású, legalább egy kimenő kapoccsal (28R) ellátott és a kimenő kapcson (28R) át a szabályozó-áramkört (22) hajtó óragenerátorból (29) álló vezérlőegysége (30) van, azzal jellemezve, hogy a hidágak (2,3) vezetőirányú záró képességének ellenőrzésére szolgáló egy-egy bemenő kapocspárral (39A, 39B) legalább az első félhíd (6) két sorosan kapcsolt vezérelt hídágának (2, 3) egyenként kezdőkapcsára (K,, K₂) és végkapcsára (Vj, V₂) kötött, a két sorosan kapcsolt vezérelt hídág (2, 3) áramvezetést megakadályozó, vezetőirányú szakadt állapota esetén a vezérlőegységnek (30) a tirisztorok (4, 5) gyújtására engedélyt, a hidágak (2, 3) bármelyikének vezetőirányú bekapcsolt állapota esetén a vezérlőegységnek (30) a vezetőirányú szakadt állapotú hídág (2, 3) legalább egy tirisztorának (4, 5) gyújtásletiltó parancsot adó kioltásellenőrző egysége (31) és a tirisztorok (4, 5) begyújtásától független kényszerkommutációs oltóegysége (20) van, a vezérlőegység (30) pedig az óragenerátor (29) legalább egy kimenő kapcsának (28R) jelével szinkronizáltan, a független kényszerkommutációs oltóegységnek (20) fázisonként külön, félperiódusonként villamos jelszintet változtató, egymással ellenfázisú oltóparancsot adó kimenetekke! (42R, 42R’) is el van látva (1. ábra).
2. 2. Az 1. igénypont szerinti kapcsolási elrendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az első félhíd (6) két sorosan kapcsolt vezérelt hídága (2, 3), hídáganként több, egyenként anóddal (A) és katóddal (K) ellátott tirisztorból (4, 4’.. .5, 5’) áll, a kioltásellenőrző egység (31) a hidágak (2, 3) vezetőirányú záróképességének ellenőrzésére szolgáló egy-egy

   -6185 654 bemenő kapocspárral (39C, 39D, 39E, 39F) egyenként egy-egy tirisztor (4, 4’, 5, 5’) anódjára és katódjára (4A, 4K,...) van kötve, a két sorosan kapcsolt vezérelt hídág (2, 3) mindegyik tirisztorának (4, 4’, 5, 5’) áramvezetést megakadályozó, vezetőirányú szakadt állapota esetén a vezérlőegységnek (30) a tirisztorok (4, 4’, 5, 5’) gyújtására engedélyt, a vezérelt hidágak (2, 3) bármely tirisztorának (4„ 4’, 5, 5’) vezetőirányú bekapcsolt állapota esetén a vezérlőegységnek (30) a vezetőírányú szakadt állapotú hídág (2, 3) tirisztorainak (4, 4’, 5, 5’) gyújtásletiltó parancsot adó egységeként van kiképezve (2. ábra).
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti kapcsolási elrendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a kioltásellenőrző egységnek (31) bemenetével (70A, 70B) egy-egy bemenő kapocspárra (39A, 39B) kötött, kimenetén (40A, 40B) a bemenet (70A, 70B) feszültségének jelenléte vagy hiánya esetén logikai jelszintet váltó feszültségleválasztó egy-egy érzékelője (41 A, 41B), adatbemenettei (32), jelbemenettel (33), parancskimenettel (34) és órabemenetíel (35) ellátott, a jelbemenet (33) jelét az adatbemenet (32) jelére a parancskimeneten (34) megjelenítő és a parancskimenet (34) jelét az órabemenet (35) jelével törlő legalább egy fáziskapuja (36) van, az egy-egy érzékelő (41 A, 41B) kimenete (40A, 40B) a fáziskapu (36) adatbemenetéhez (32), jelbemenete (33) a szabályozó-áramkör (22) jelkimenetéhez (21), órabemenete (35) az óragenerátor (29) legalább egy kimenő kapcsához (28R) csatlakozik, parancskimenete (34) pedig a gyújtóáramkör (26) gyújtóbemenetére (23) van kötve (3. ábra).
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti kapcsolási elrendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a tirisztorok (4, 5) begyújtásától független kényszerkommutációs oltóegységnek (20) primer tekercsből (43) és legalább egy szekunder tekercsből (44) álló transzformátora (45) van, a transzformátor (45) primer tekercse (43) az első félhíd (6) közép kimenő pontja (7) és a másik félhíd (13) középpont- kivezetése (12) közé van kötve, a legalább egy szekunder tekercsre (44) egyenként vezérlőelektródával (46, 47) ellátott, legalább két ellen5 párhuzamosan kapcsolt segédtirisztorból (48, 49), ezekkel sorosan kötött oltókondenzátorból (50) és soros induktivitásból (51) álló olíóáramkör (60) van kötve, a segédtirisztorok (48, 49) vezérlőelektródái (46,47) pedig a vezérlőegység (30) oltóparan10 csőt adó egy-egy kimenetéhez (42R, 42R’) csatlakoznak (4. ábra).
5. 5. A 4. igénypont szerinti kapcsolási elrendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a váltakozó feszültségű terhelés (58) a kényszerkommutációs

   15 cltóegység (20) oltóáramkörével (60) párhuzamosan kapcsolva a transzformátor (45) szekunder tekercsére (44) van kötve (5. ábra).
6. 6. A 4. igénypont szerinti kapcsolási elrendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a kényszer20 kommutációs oltóegység (20) transzformátorának (45) tercier tekercse (61) is van, az oltóáramkör (60) a transzformátor (45) szekunder tekercsére (44), ε váltakozó feszültségű terhelés (58) pedig a tercier tekercsre (61) van kötve (6. ábra).

   25 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti kapcsolási elrendezés kiviteli alakja különösen egyfázisú, hídkapcsolású osztott-telepes inverterhez, amelynél az egyenfeszültségű bemenetre (1) kapcsolt középpont-kivezetéssel (12) ellátott legalább ³⁰ fgy további második félhíd (13) két sorosan kapcsolt hídágból (8, 9) és hídáganként legalább egy kondenzátorból (10, 11) áll, azzal jellemezve, hogy a középpont- kivezetés (12) és az egyenfeszültségű bemenet (1) bármely kapcsa közé, adott feszültség35 szinttől bármely irányban történő feszültségeltérés esetén kimenetén (54) logikai jelszintet váltó, fesziiltségleválasztó szintfigyelő (55) bemenete (56) ¹ an kapcsolva, a szintfigyelő (55) pedig a tirisztorok (4, 5) gyújtásletiltására parancsot adó egységként is ki van képezve (7. ábra).
7. 7 db ábra