RU1818671C - Автономный инвертор напр жени с принудительной коммутацией - Google Patents

Abstract

Использование: в тиристорных приводах переменного тока, в частности, дл  наземного электротранспорта. Сущность изобретени : устр-во содержит комбинированно-выключаемые и однооперационные тиристорыЗ-14, выключающие диоды 15-20 и распределительные тиристоры 21-26. Узел принудительной коммутации включает в себ  тиристорный мост 32-35, соединенный с зар дными тиристорами 48-51 и через диоды 37, 38 с КОММУТИРУЮЩИМИ. тиристорамич39,42. Первичные обмотки 52,53 коммутирующего тр-ра соединены LC-цеп - ми. зао дными тиристорами 50.51 и разр дными диодами 54,55. Вторична  обмотка 60, тр-ра включена в диагональ моста возвратных диодов 56-59. Устр-во м.б. использовано не только дл  выключени  комбинированно-выключаемых тиристоров, но и дл  выключени  двухоперационных ти-, ристоров, 3 ил.

Description

««

fe

00

00

о VJ

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано в мощных тиристорных приводах переменного тока, в частности дл  преобразователей частоты наземного электротранспорта.

Предлагаемое изобретение по сн етс  нижеследующими фигурами. На фиг. 1 представлена принципиальна  схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы напр жений и импульсов управлени , по сн ющие процесс преобразовани  электрической энергии , на фиг. 3 - диаграммы напр жений и токов, по сн ющие электромагнитные процессы в устройстве.

Устройство, представленное на фиг. 1, содержит регулируемый источник питани  посто нного напр жени  1, к шинам которого подсоедин ютс  силовые вентили автономного инвертора 2, состо щего из двух трехфазных главных комбинированно-выключаемых и обратных однооперационных тиристорных мостов 3-14, соединенных встречно-параллельно и подсоединенных выводами посто нного тока к источнику посто нного напр жени  1 (индексами 3, 4, 7, 8, 11, 12 обозначены комбинированно-выключаемые тиристоры главного трехфазного тиристорного моста; индексами 5,6,9,10, 13. 14 - однооперационные тиристоры обратного трехфазного моста), шести выключающих диодов 15-20, подсоединенных анодами к выводам управлени  и катодами к анодам тиристоров 3, 4, 7, 8, 11, 12, из трехфазного моста распределительных тиристоров 21-26, соединенного выводами переменного тока с выводами переменного тока трехфазных главных и обратных тиристорных мостов и выводами трехфазной нагрузки 27-29, двух тиристоров св зи 30 и 31, подсоединенных к тинам регулируемого источника питани  посто нного напр жени . В состав автономного инвертора также входит узел принудительной коммутации, состо щий из дополнительного источника питани  выполненного в виде однофазного тиристорного моста 32-35 с фильтровым конденсатором 36, встречно-включенные к выводам 36 диоды 37, 38, две пары согласно-последовательно включенных коммутирующих тиристоров 39, 40 и 41, 42 подсоединенных общими точками соединени  анодов и катодов соответственно к анодам и катодам встречно включенных диодов 37,38, две коммутирующие LC-цепи 43,44 и 45, 46 последовательно включенные через разделительный диод 47 и подсоединенные к выводам пар коммутирующих тиристоров 39, 40 и 41 и 42, две пары соединенных анодами и катодами зар дных тиристоров 48, 49 и 50, 51 и подсоединенных к выводам

дополнительного источника питани  32, 35, 36 и к выводам коммутирующих LC-цёпей 43,44 и 45 и 46, коммутирующего трансформатора , подсоединенного выводами двух

первичных обмоток 52 и 53 к выводам разделительного диода 47 и к выводам переменноготока трехфазного распределительного тиристорного моста 22-26, двух разр дных диодов 54 и 55, под0 соединенных одними выводами к выводам первичных обмоток коммутирующего трансформатора и другими выводами к выводам тиристоров св зи 30 и 31 и к общим точкам соединени  анодов и катодов коммутирую5 щихтиристоров 39,41 и 40,42, однофазного моста возвратных диодов 56-59, в диагональ которого включена вторична  обмотка коммутирующего трансформатора 60, и подсоединенного выводами посто нного тока к

0 выводам коммутирующих тиристоров 39- 42.

Устройство содержит также блок управлени  61, подсоединенный к управл ющим входам тиристоров автономного инвертора

5 и узла принудительной коммутации.

Предлагаемое устройство согласно фиг. 2 и 3 работает следующим образом. Предположим , что на интервале времени 0-t0 включены главные тиристоры 3,8,11, вследствие

0 чего ток нагрузки замыкаетс  по цепи: 1,3, 27, 28, 8, 1, 1, 11, 29, 28, 8, 1. В момент времени to согласно диаграмме фиг. 2 выключают тиристор 11. Дл  этого на тиристоры 39, 26, 31 подают импульсы управлени .

5 Предположим, что конденсаторы 43, 45- предварительно зар жены напр жением, пол рность которого указана на фиг. 1, вследствие чего в результате включени  тиристоров 26, 31 конденсатор 43 перезар 0 жаетс  по контуру: +43,44,47,26,11, 31.39, -43. В результате колебательного перезар да конденсатора 43 ток в тиристоре 11 спадает до нул  (см. фиг. 3, а, крива  12б). В момент ti, когда ток в тиристоре 26 достига5 ет нул , часть тока колебательного перезар да конденсатора 43 замыкаетс  по контуру:+43, 44, 47. 52, 54, 39, -43, а часть тока протекает через выключаемый тиристор . В момент времени ta ток IR достигает

0 максимального значени  IR, вследствие чего тиристор 26 восстанавливаетс  свои вентильные свойства и к нему прикладываетс  обратное напр жение UR, создаваемое действием обмотки коммутирующего трансфор5 матора: плюс U52 прикладываетс  через распределительный тиристор 26 к катоду ти- рйстора 11, минус Usa - через разр дный диод 54 и тиристор св зи 31 к аноду 11. В результате на интервале времени 1а-1зток IR начинает спадать (см. кривую IR, фиг. 3, А), и

в это врем  под действием напр жени  обмотки коммутирующего трансформатора по цепи управл ющего напр жени  тиристора протекает ток IR (см. фиг. 3, б): +52,26, катод Исправл ющий переход 11,20.31,54, -52. Под действием тока IRG осуществл етс  активный вывод избыточных носителей зар да из базовых областей КВТ, что резко повышает допустимую скорость нарастани  пр мого анодного напр жени  dllo/dt и снижает врем  выключени  tqGAnpn запирании тиристора комбинированным способом по сравнению с временем выключени  tqA того же прибора при его запирании только по анодной цепи (т.е; при ). Величина напр жени  или коэффициент трансформации «2,1 между вторичной обмоткой 60 и первичной 52 выбираетс  таким образом, чтобы обеспечить требуемый ток IRG (например дл  тиристора ТБК171 он равен 5-10 А) и допустимое обратное напр жение URGM (обратное импульсное напр жение управлени ). Далее процессы коммутации продолжаютс в следующей последовательности. На интервале времени включаетс  коммутирующий тири- стор41 второго LC-контура, вследствие чего под воздействием суммы напр жений LC- цепей 43, 44 и 45, 46 тиристор первой LC- цепи 39 выключаетс  по контуру: 43, 39, 41, 45, 46, 47, 44, 43, а ток избыточного перезар да конденсатора 45 замыкаетс  по цепи: 45,46, 52, 54, 41, 45. В результате на интервале времени к выключаемому тири- стору прикладываетс  обратное напр жение UR равное Us2 и по цепи управлени  протекает ток IRG. В момент времени М, когда избыточный ток перезар да конденсатора (к (см. фиг. 3, в) становитс  равным току IT разр дный диод 54 закрываетс , вследствие чего снимаетс  обратное напр жение UR и прекращаетс  обратный ток IRG.

При этом ток нагрузки выключаемой фазы 29 переводитс  в контур коммутации и замыкаетс  по цепи: 1, 31,41,45,46,26, 29, 28, 8, 1. В момент i времени t4 подаетс  импульс управлени  на обратный тиристор 13, вследствие чего на интервале времени t4 t5TOK нагрузки переводитс  в цепь обратного тиристора 13 и замыкаетс  по контуру: 29, 28, 8, 13, 29. На интервале ток в контуре коммутации спадает до нул , и конденсатор зар жаетс  до напр жени  пре- вышающего напр жени  источника питани  УПК.

На интервале времени t4-ts согласно диаграмме управлени  подаютс  импульсы управлени  на зар дные тиристоры 48, 51, вследствие чего конденсатор первой LC-цепи 43, 44 дозар жаетс  по контуру: 36, 48, 43,44,51,36.

В момент времени te начинаетс  процесс выключени  тиристора 8, дл  выключе- 5 ни  которого включаютс  тиристор 23, тиристор 30 и тиристор 42. При этом избыточный ток перезар да конденсатора замыкаетс  по контуру: 45, 42, 55, 53. 47, 46, 45. Под действием напр жени  53 обмотки ком- 0 мутирующего трансформатора по цепи управлени  тиристора 8 протекает ток управлени  по контуру: +53, 55, 30, катод тиристора 12, управл ющий переход 8, 18, 23, -53. Далее процессы коммутации повто- 5 р ютс  аналогично.

Предлагаемое устройство может быть использовано не только дл  выключени  КВТтиристоров, но и дл  выключени  двух- операционных тиристоров, где требуетс  0 создание тока IRG величиной несколько дес тков ампер и крутизной (dlRG/dt) несколько дес тков ампер в мкс. Объ сн етс  это тем, что первична  обмотка коммутирующего трансформатора имеет как правило 1-2 5 витка провода, вследствие чего индуктивность ее не превышает 0,5-1 мкГн. что позвол ет обеспечивать крутизну . перерастани  тока 20-30 А/мкс.

Таким образом, в предлагаемом устрой- 0 стве без введени  дополнительных формирователей импульсов управлени  допускаетс  использование КВТ и двухопе- рационных тиристоров, что позвол ет существенно улучшить технико-экономические 5 показатели.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Автономный инвертор напр жени  с принудительной коммутацией, содержащий три трехфазных моста главных, обратных и 0 распределительных тиристоров, подключенных выводами переменного тока к выходным выводам, а выводами посто нного тока мостов главных и обратных тиристоров - к выводам регулируемого источника пита- 5 ни  посто нного напр жени , узел принудительной коммутации, выполненный в виде двух пар согласно последовательно со- единенных коммутирующих тиристоров, подключенных точками соединени  анодов 0 и катодов обеих пар к выводам дополнительного источника питани  через встречно включенные диоды разр дные и возвратные диоды, подсоединенные своими соответствующими выводами к указанным точкам со- 5 единени  анодов и катодов коммутирующих тиристоров, две последовательно включенные через разделительный диод коммутирующие LC-цепи, подсоединенные своими свободными выводами к соответствующим точкам соединени  коммутирующих тиристоров каждой пары, две пары встречно последовательно соединенных анодами и катодами зар дных тиристоров, подключенных точками соединени  анодов и катодов к соответствующим выводам до- полнительного источника питани , а свободными анодами и катодами - к соответствующим выводам LC-цепи и разделительного диода, .коммутирующий трансформатор, первичные обмотки кото- рого включены между выводами разр дных и разделительного диодов, а вторична  обмотка подключена к возвратным диодам, два тиристора св зи, соединенные соответствующими выводами с точками соедине- ни  анодов и катодов коммутирующих тиристоров и подключенные к.выводам посто нного тока трехфазных мостов главных и обратных тиристоров, причем выводы посто нного тока трехфазного моста распре-

   делительных тиристоров соединены с соответствующими выводами разделительного диода, блок управлени  тиристорами, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  технико-экономических показателей за счет снижени  установленной мощности коммутирующих цепей, введены шесть включающих диодов, подсоединенных катодами к анодам главных тиристоров трехфазного моста иано- дами к выводам управлени  этих тиристоров , причем главные тиристоры трехфазного моста выполнены комбиниро - ванно выключаемыми.
2. 2. Инвертор по п. 1,отличающийс  тем, что коэффициент трансформации между вторичной и первичными обмотками коммутирующего трансформатора равен отношению напр жени  дополнительного источника питани  к запирающему им- пульсному напр жению управлени .