PL159320B2 - Tyrystorowy falownik napiecia, zwlaszcza w napedzie silnika indukcyjnego sredniej mocy PL - Google Patents

Abstract

Tyrystorowy falownik napiecia, zwlaszcza w napedzie silnika indukcyjnego sredniej mocy, zawie- rajacy trzy fazy falownika, dla których wyjscie stano- wi punkt dzielacy indukcyjnosci na polowy, znamienny tym, ze katody tyrystorów glównych (TG1, TG3, TG5) oraz anody diod zwrotnych (D1, D3, D5) polaczone sa a anodami tyrystorów komuta- cyjnych (TK1, TK3, TK5) oraz katodami diod komu- tacyjnych (DK1, DK3, DK5) poprzez indukcyjnosc komutacyjna (L11, L13 L15) oraz pojemnosc komuta- cyjna (C1 , C3 , C5), jednoczesnie anody tyrystorów glównych (TG2, TG4, TG6) oraz katody diod zwrot- nych (D2, D4, D6) polaczone sa z katodami tyrysto- rów komutacyjnych (TK2, TK4, TK6) oraz z anodami diod komutacyjnych (DK2, DK4, DK6) po- przez indukcyjnosc komutacyjna (L12 , L14, L16 ) oraz pojemnosc komutacyjna (C2 , C4. C6 ). PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest tyrystooowy falownik napięcia, zwłaszcza w napędzie silnika indukcyjnego średniej mocy przetwarzajęcy stałę wartość napięcia i prędu zasilania na inne wartości napięcia i prędu obcięźenla.

Znane dotychczas trófTaoowe tyrystooowe falowniki napięcia o kommuacji impulsowej zawieraję gałęzie szeregowo połęczonych tyrystorów z mooliwościę przewodzenia prędu zwarcia.

Jeśli w falowniku pojawi się pręd zwarcia, to istnieje mooiiwość uszkodzenia tyrystorów. W przypadku pracy zakłóconej falownika, w celu ochrony przed zniszczeniem, dokonuje się odłęczenia źródła zasilania od falownika. Odłęczenie zasilania falownika powoduje powstanie przerwy w pracy lub zatrzymanie układu napędowego· Istnieję napędy, w których wskazana jest cięgła praca.

W publikacji podanej w IEEE Transaction on Industry Application nr 2 1982 r przedstawiono układ nazwany obwodem ochrony bezpiecznikowej umo01iwicjęcy samoczynny powrot trójfazowego falownika napięcia z dzielonę indukcyjnościę ze stanu zwarcia do pracy prawidłowej przy zakłóceniu o charakterze przemijajęcym. Istnieję arófTaoowe falowniki napięcia, które nie mogę współpracować z obwodem ochrony bezpiecznikowej np. falownik Mc'Murraya z jednę gałęzlę diod zwrotnych /Bedford B.O., Hort R.G., Principies ot inverter drcdte, 1964/.

Wspóępracc innych falowników napięcia z oowodem ochrony bezbθzplecanikowθj wymaga zmien w strukturze połęczeń, które przyczyniaję się do wzrostu przepięć na elementach półprzewodnikowych, Przepięcia ograniczaj? stosowanie falownika w napędach frykcyjnych np. tramwaa, trolejbus.

Układ falownika napięcia, który przedstawia polski opis patentowy 116 390 posiada wys°Kę niezawodność dlzisiania lecz wymaga ^do^datkowego zróoia zasilania. struktura ^falowni^ka, rormułujęca jednopoiarny cięg impulsów napięciowych, wyklucza współpracę z obwodem ochrony bezbezpiecznikowej.

Znany jest z poiskiego opisu patentowego 137 729 układ wygaszania dia zespołu przeksztaitnkKOH z komuuację wymuszonę. Układ posiada dwustopniowe zabezpieczenie pracy układu co określa jego wysokę niezawodność. Duża mość elementów gromaozęcychi energię eiektoomagnety^cznę ^oraz elementów połprzewoanikowycn zwiększa koszty uniatlu w z^ak^resie ^średnich mocy.

znane sę z polskich opisow patentowycn 1301 oOo oraz 139 obb Układy przekształtni^M z komutację szeregowę umozzuwiajęcycn amlnl.mιaJ.I^^0watle strat energii w oowodzie komutacyjnym. atruKt^ra elementów układów ogranmza ich stosowanie w napęozie indukcyjnym przy wspułpracy z ODwoaem ocnrony bezbezpiecznikowej.

rdowmik napięcia według w/naiuzku posiada jeonę gałęz szereyowo połęczonych tyrystori-ów

159 320 głównych i diod zwrotnych z możliwości? przewodzenia prędu zwarcia, przy czym wspólna punkty katod i anod tyrystorów głównych oraz diod zwrotnych grupy anodowej i katodowej falownika połęczone sę indukcyjności? L2,

W gałęzi obwodu komutacyjnego znajduje się tyrystor i dioda komutacyjna, lndukcyjność Ll i kondensator komuuaccjny. lndukcyjność L2 należy do obwodu komutac^yjiigz w procesie przeładowania kondensatora kommuacyjnego, Iloraz indukcyjności L2/ul pozwala doDrać minimalne wartości przepięć na elementach półprzewodnikowych podczas procesu kzmutacyJnegz·

Niezawodność działania falownika jest wyższa w porównaniu z falownikiem Uc'tMuuraya, Zastosowania obwodu ochrony bezbezpiizznlkzoeJ zwiększa stopień niezawodności falownika przy zakłóceniach o charakterze przemijajęcym, W zależności od przyjętego algorytmu sterowania występuję trzy warianty procesu kzmttacyJiegz i bez doładowania kondensatora, z doładowaniem przyspieszonym, z doładowaniem opóźnionym. Zastosowanie sterowania z doładowaniem przyspiθsoonym zwiększa zdolność komuowania prędu obciężenia.

Badania wykazały, że falownik powraca ze stanu zwarcia do prawidłowej pracy sammozzy^nie, e w przebiegu prędu silnika indukcyjnego nie pojawiaj? się zieczęze zmieny. Falownik przy ^^^^f^^ópracy z obwodem ochrony bezbezpiicziikowej charakteryzuje się duż? niezawodności? dzielenia przy zakłóceniach o charakterze przemijajęcym.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, który jest schematem ideowym falownika.

Falownik zawiera tyrystory główne TG, tyrystory komuuacyjne Tk, diody zwrotne D, diody komutacyJni DK, indukcy jności kzmutacyJie Ll, L2 oraz pojemność komuui^i^^jnę C,

W układzie falownika, punkt dzielęcy lndukcyjność L2^, L2g, L2. na połowy, stanowi wyjście odpowiednich faz A, B, C falownika, jednocześnie katody tyrystorów głównych TG1, TG3,

TG5 oraz anody diod zwrotnych 01, 03, D5 połęczone s? z anodami tyrystorów kzmttacyjijzh Tkl, TK3, Tk5 oraz katodami diod kzmut8cyJiych DK1, DK3, 0k5 poprzez lndukcyjność komuacyjn?

Ll_x, L^, LI3 i pojemność kommuacyjn? Cj , Cg, Cg, jednocześnie anody tyrystoóów głównych TG2, TG4, TG6 oraz katody diod zwrotnych-02, 04, 06 połęczone s? z katodami tyrystorów kzmutazyjnych TK2, TK4, TK6 oraz z anodami diod kzmutacyJnych 012, DK4, DK6 poprzez indukcyjność kzuutacyjn? Lig, Ll., Lig i pojemność komuUacyJi? Cg, C4, Cg,

Proces kommuacyjny układu według wynalazku jest omówiony przy założeniu, ze przewodzi tyrystor główny TG1. Ładowanie kondensatora kzmutBcyjnigz Cl lnicowwane jest poprzez podanie impulsu bramkowego na tyrystor komuuacyjny Tk1 i zachodzi w obwoozze: b, TG1, Ll., , TK.,

10111^80ja prędu tyrystora TG1 rozpoczyna się w chw^i zmiany kierunku prędu kondensatora C^, gdy zaczyna przewodzić dioda DKk, W chwóii gdy pręd kondensatora C. osięga wartość równ? prędowi obcΪJżiiia rozpoczyna się proces wyłęczania tyrystora głównego TG1 w wyniku przewodzenia prędu przez diodę 01, Po odzyskaniu własności blokujęcych przez tyrystor TG1 zostaje podany impuls bramkowy na tyrystor główny TG2, Dioda 01 przestaje przewoddzc, a przeładowanie kondensatora C. występuje w obwoodie: C^, Ll., L2., TG2, DK1, W chwóli gdy pręd kondensatora C osięga wartość równę prędowi obciężenia, zaczyna przewodzić dioda 02, Pręd kondensatora C. maleje i zamyka się w obwodzie przez obc^zenie, w chv^óli, gdy pręd diody 02 równy jest prędowi oot^ię^i^r^j.a, pręd kondensatora Cj wynosi zero,

Sterowanie z doładowaniem pozwala na powstanie napięcie resztkowego kondensatora C. o polaryzacji zgodnej z polaryzację napięcia źródła zasilania. Umożliwia to wzrost maksymalne^go napięeia k^ondensatora C w ^procesie Ikonwie^i, zwi^ększa^j?cego z^dolność ^komutacy^jnę falownika.

Napięcie tyrystora głównego TG1 przyjmuje największe wartości podczas przeładowania kondensatora C , Przepięcie na tyrystorze TG1 wynikaj? z napięcia samomdukcj1 powstajęcego w ind^ukcy^jno^ści E2.. Napięcie tyrystora ^TG1 zalezy o^d w6półcz^ynnika N = L2₁/Ll₁: ^dle N = 0,5 wyno^szę olkoło 1,1 ^{E D}la ^N = ⁰,6 wynoszę o^koło ¹,3 E,

Maks^ymalne napięcie tyrystora ^komutacy^jnego TK¹ zwięzane ^jest z napięc^eem reszt^wym ^kondensatora po zakończonym procesie przeładowania, Ola N = 0,5 przepięcia na tyrystorze komutac^yjnym wynoszę olkoło ¹,7 ^E, a ^dla ^N = °,8 wynosz^ę oko^ło ¹,3 ^E·

159 320

Falownik napięcia według wynalazku może współpracować z obwodem ochrony bezbezpiecznikowej, który tworzę elementy L^, C^, 0^. Błędny impuls bramkowy występujęcy jednocześnie na tyrystorach TG1 i TG2 powoduje pracę zakłóconę falownika.

Falownik napięcia według wynalazku może być wykorzystany w pojazdach trakcyjnych bez konieczności szeregowego łęczenia tyrystorów, przy znamionowym napięciu zasilania 550 V.

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Tyrystorowy falownik napięcia* zwłaszcza w napędzie silnika indukcyjnego średniej mocy, Zawierający trzy fazy falownika, dla których wyjście stanowi punkt dzielęcy indukcyjności ne po łowy, znamienny tym, że katody tyrystorów głównych /TG, TG3, TG5/ oraz anody diod zwrotnych /Dl, 03, D5/ połęczone sę z anodami tyrystorów komutacyjnych /TKl, TK3, TK5/ oraz katodami diod komutacyjnych /DK1, 0K3, DK5/ poprzez idukcyjność komutacyjnę /Llj, Lig,

   Lig/ oraz pojemność komutacyjnę /C^, Cg, Cg/, jednocześnie anody tyrystorów głównych /TG2,

   TG4, TG6/ oraz katody diod zwrotnych /02, 04, 06// połęczone sę z katodami tyrystorów komutacyjnych /TK2, TK4, TK6/ oraz z anodami diod komutacyjnych /DK2, DK4, DK6/ poprzez Idukcyjność komutacyjnę /L^, LI4, Lig/ oraz pojemność kommuacyjnę /C2, C4, Cg/.