SU758438A1 - Self-sustained bridge voltage inverter - Google Patents
Self-sustained bridge voltage inverter Download PDFInfo
- Publication number
- SU758438A1 SU758438A1 SU782618985A SU2618985A SU758438A1 SU 758438 A1 SU758438 A1 SU 758438A1 SU 782618985 A SU782618985 A SU 782618985A SU 2618985 A SU2618985 A SU 2618985A SU 758438 A1 SU758438 A1 SU 758438A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- switching
- thyristors
- thyristor
- inverter
- voltage
- Prior art date
Links
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Description
Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в частотно-управляемом электроприводе.The invention relates to a conversion technique and can be used in a frequency-controlled electric drive.
Известны тиристорные мостовые инверторы с общим узлом коммутации, осуществляющие попеременно принудительную коммутацию то анод- 5 ной, то катодной группы тиристоров [1], [2] И [3]. Они отличаются, как известно, жесткой внешней характеристикой за счет гальванической развязки коммутирующих и рабочих электромагнитных процессов в инверторе. 10 Thyristor bridge inverters with a common switching unit are known that alternately force commutation of either the anode 5 or cathode group of thyristors [1], [2] And [3]. They differ, as is known, with a rigid external characteristic due to the galvanic isolation of commuting and working electromagnetic processes in the inverter. 10
Однако в таких инверторах напряжение источника питания в момент разряда конденсатора узла коммутации прикладывается к зажимам последовательной индуктивности на входе, что приводит к увеличению тока, отбираемо- ,'5 го от источника и циркулирующего через . основные тиристоры и, кроме того, к усложнению узла коммутации за счет введения различных цепей сброса избыточной энергии коммутации, а также к сложности установки защиты инвертора по току и к пониженной помехоустойчивости схемы в связи с появлением повышенных напряжений на коммути рующей индуктивности, превышающих величину напряжения питания инвертора.However, in such inverters power supply voltage at the time of commutation capacitor discharge unit is applied to the terminals of the series inductance at the inlet, which leads to an increase in current otbiraemo-, '5 th from the source and circulating through. main thyristors and, in addition, to the complication of the switching unit due to the introduction of various discharge circuits of excess switching energy, as well as to the complexity of installing current protection of the inverter and to reduced noise immunity of the circuit due to the appearance of increased voltages at the switching inductance exceeding the value of the supply voltage inverter.
Указанных недостатков лишены инверторы с. узлом коммутации, осуществляющем переменную групповую коммутацию анодной и катодной группы тиристоров [4], [5] и (6), реализующие последовательную коммутацию с независимым контуром перезаряда коммутирующего конденсатора.The indicated inverters are deprived of inverters s. a switching node performing variable group switching of the anode and cathode groups of thyristors [4], [5] and (6), which implement sequential switching with an independent overcharge circuit of the switching capacitor.
Однако содержащиеся в силовой цепи этих известных решений коммутирующие дроссели приводят к дополнительным потерям и к снижению жесткости внешней характеристики.However, the switching chokes contained in the power circuit of these known solutions lead to additional losses and to a decrease in the rigidity of the external characteristic.
Наиболее близким по существу технического решения является инвертор, содержащий двухфазный мостовой инвертор, тиристоры каждой стойки которого соединены между собой через дроссель с шинами питания, мост диодов обратного тока, а также два узла принудительной коммутации, каждый из которых выполнен в виде цепочки из последовательно включенных вентиля, ограничительного дросселя и коммутирующего конденсатора, к обкладкам которого через встречно параллельно включенные коммутирующий тиристор и перезарядный вентиль подключена отпайка обмотки коммутирующего дросселя, причем указанные цепочки подключены к шинам питания инвертора так, что одна обкладка коммутирующего конденсатора одного узла принудительной коммутации связана с точкой объединения электродов катодной группы тиристоров, а обкладка коммутирующего конденсатора второго узла принудшельной коммутации связана с точкой объединения электродов анодной группы тиристоров инвертора.The closest technical solution is an inverter containing a two-phase bridge inverter, the thyristors of each rack of which are interconnected via a choke with power buses, a bridge of reverse current diodes, as well as two forced switching nodes, each of which is made in the form of a chain of series-connected valves , a restrictive inductor and a switching capacitor, to the plates of which, through counter-parallel switched switching thyristor and a recharge valve, heel commutating reactor, said chains are connected to the buses of the inverter power supply so that one plate of the switching capacitor one node forced commutation is associated with the point association electrodes cathode group thyristors and lining a second node prinudshelnoy switching of the switching capacitor is connected to a point association electrodes anode group inverter thyristors.
Этот инвертор имеет гот же выше отмеченный недостаток.This inverter has the same drawback noted above.
Целью изобретения является устранение этого недостатка, а именно улучшение энергетических показателей инвертора.The aim of the invention is to eliminate this drawback, namely improving the energy performance of the inverter.
Поставленная цель достигается тем, что автономный m-фазный мостовой инвертор, выполненный аналогично выше описанному , сна тжен 2т числом вспомогательных тиристоροι, причем катоды тиристоров анодной группы через m вспомогательных тиристоров в непроводящем направлении подключены через обмотку коммутирующего дросселя одного узла принудительной коммутации к точке объединения электродов тиристоров катодной группы, а аноды тиристоров катодной группы через другие m вспомогательных тиристоров в проводящем направлении подключены через обмотку коммутирующего дросселя второго узла принудительной коммутации к точке объединения электродов тиристоров анодной группы.This goal is achieved by the fact that an autonomous m-phase bridge inverter, made in the same way as described above, is equipped with 2 tons of auxiliary thyristors, and the cathodes of the thyristors of the anode group are connected through m auxiliary thyristors in a non-conductive direction through the winding of the switching inductor of one forced switching node to the point of combination of electrodes thyristors of the cathode group, and the anodes of thyristors of the cathode group through the other m auxiliary thyristors in the conducting direction are connected via heel commutating reactor of the second node to the forced commutation point association thyristor anode electrode groups.
Сущность предложения поясняется на чертеже.The essence of the proposal is illustrated in the drawing.
Инвертор содержит: стойки моста 1 и 2, каждая из которых собрана на тиристорах Т1, Т2, диодах Д1 и Д2 моста обратного тока с включенными между катодом тиристора Т1 и анодом тиристора Т2 демпфирующим дросселем Др, который содержит три промежуточных отвода, крайними из которых он соединен с диодами моста обратного тока, а средний его отвод является выходным выводом инвертора; две группы 3 ,и 4 вспомогательных тиристоров, первая из которых подключена катодами к катодам тиристоров Т1 анодной группы, а вторая группа вспомогательных тиристоров подключена анодами к анодам тиристоров Т2 катодной группы; два узла 5 и 6 принудительной коммутации’ каждый из которых содержит коммутирующие конденсаторы 7 и 8, подключенные к шинам питания инвертора через вспомогательные дросселя 9 и 10, и развязывающие вентили 11 и 12, а также подсоединенные одной обкладкой к одному из крайних отводов коммутирующего дросселя 13 и 14 непосредственно, а к его 'промежуточному отводу через коммутирующие тиристоры 15 и 16, шунтированные в обратном направлении диодами 17 и 18, при этом вторым крайним зажимом коммутирующие дроссели 13 и 14 соответственно подключены к анодам (катодам) первой (второй) группы вспомогательных тиристоров. Источник питания обозначен цифрой 19.The inverter contains: bridge racks 1 and 2, each of which is assembled on thyristors T1, T2, diodes D1 and D2 of a reverse current bridge connected between the cathode of thyristor T1 and the anode of thyristor T2 with a damping choke Dr, which contains three intermediate taps, the last of which connected to the diodes of the reverse current bridge, and its middle tap is the output terminal of the inverter; two groups 3, and 4 auxiliary thyristors, the first of which is connected by cathodes to the cathodes of thyristors T1 of the anode group, and the second group of auxiliary thyristors is connected by anodes to the anodes of thyristors T2 of the cathode group; two forced switching nodes 5 and 6, each of which contains switching capacitors 7 and 8, connected to the inverter power buses through auxiliary chokes 9 and 10, and isolation valves 11 and 12, as well as connected by one lining to one of the extreme branches of the switching choke 13 and 14 directly, and to its' intermediate tap through switching thyristors 15 and 16, shunted in the opposite direction by diodes 17 and 18, while the second end clamp switching commutators 13 and 14 are respectively connected to the anodes (cathode am) the first (second) group of auxiliary thyristors. The power source is indicated by 19.
Рассмотрим принцип работы инвертора.Consider the principle of operation of the inverter.
10 В исходном положении коммутирующие конденсаторы 7 и 8 заряжены практически до напряжения источника питания. В общем слу' чае в каждом плече инвертирования включен всегда один из силовых тиристоров. Согласно 15 очередности следования интервалов повторяемости работы мостового инвертора пусть и в первом и втором плече инвертирования открыты анодные тиристоры Т1, а в т-ом плече инвертирования открыт тиристор Т2. 10 In the initial position, the switching capacitors 7 and 8 are charged almost to the voltage of the power source. In the general case, in each inverting arm one of the power thyristors is always turned on. According to the 15th sequence of repeating intervals of operation of the bridge inverter, let the anode thyristors T1 be open in the first and second inverters, and the thyristor T2 in the t-th inverters.
20 Для включения тиристора TI, например, первого пцеча инвертирования подают открывающие импульсы управления на коммутирующий тиристор 15 и вспомогательный тиристор 20. При включении коммутирующего тиристора 15 25 к обмотке Wi коммутирующего дросселя 13 прикладывается напряжение коммутирующего конденсатора 7. Непосредственно на дросселе 13 за счет магнитной связи первой Wi и второй W2 полуобмоток наводится напря30 жение, превышающее напряжение источника питания. Напряжение дросселя 13 прикладывается через включенный вспомогательный тиристор 20 непосредственно к катоду тиристора Т 1 и через источник питания 19 к его 35 аноду, тем самым достигается принудительное включение тиристора Т1 первого плеча инвсргирова ния. Выбор числа витков полуобмотки W2 дросселя 13 проводится исходя из необходимого по величине обратного .напряжения, прикладываемого к силовому тиристору моста, от величины которого, как известно, в значительной степени зависит время восстановления тиристоров. 20 To turn on the thyristor TI, for example, the first inversion circuit, open control pulses are applied to the switching thyristor 15 and the auxiliary thyristor 20. When the switching thyristor 15 25 is turned on, the voltage of the switching capacitor 7 is applied to the winding Wi of the switching inductor 13. Directly on the inductor 13 due to magnetic coupling Wi first and second W 2 poluobmotok induced voltage 30 voltage greater than the supply voltage. The voltage of the inductor 13 is applied through the included auxiliary thyristor 20 directly to the cathode of the thyristor T 1 and through the power source 19 to its 35 anode, thereby forcing the thyristor T1 of the first arm of the injection to be turned on. The choice of the number of turns of the semi-winding W 2 of the inductor 13 is based on the required reverse voltage applied to the power thyristor of the bridge, on the value of which, as you know, the recovery time of the thyristors largely depends.
При включении тиристора Т. вследствие 45 индуктивной реакции Harpy?хи ток тиристора Т1 переводится в цепь диода Д2. Поэтому, если он до этого протекал к выходному выводу инвертора через тиристор Т1 и полуобмотки Wj и W2 демпфирующего дросселя Др, то теперь к выходному выводу ток 50 нагрузки будет протекать через ди<9д Д2 и полуобмотку W2 демпфирующего дросседя Др. При этом энергия,запасенная в обмотке Wj демпфирующего дросселя ,будет трансформироss вана в обмотку W2 . В То же время обмотки W| и W2 будут исключать . шунтирующее действие диода Д1 на величину обратного восстанавливающего напряжения, прикладываемого к тиристору Т1.When thyristor T. is turned on, due to the 45 inductive Harpy? Chi reaction, the current of thyristor T1 is transferred to the circuit of diode D2. Therefore, if before that it flowed to the inverter output terminal through the thyristor T1 and the half-windings Wj and W 2 of the damping inductor Dr, then now the load current 50 will flow to the output output through di <9d D2 and the semi-winding W 2 of the damping interrogator Dr. In this case, the energy stored in the winding Wj of the damping inductor will be transformed ss into the winding W 2 . At the same time winding w | and W 2 will exclude. the shunt effect of the diode D1 on the value of the inverse recovery voltage applied to the thyristor T1.
Следует отметить, что при срабатывании узла 5 коммутации может быть существенно либо принудительное выключение любого из анодных тиристоров Т1 каждой стойки моста, либо одновременное выключение нескольких тиристоров анодной группы, например тиристоров Т1 первой и второй стойки моста,- что достигается соответствующей подачей открывающего импульса управления на коммутирующий тиристор 15 коммутационной схемы и на один из вспомогательных тиристоров, например, на тиристоры 20 и 21.It should be noted that when the switching unit 5 is triggered, it can be either forced shutdown of any of the anode thyristors T1 of each bridge rack, or simultaneous shutdown of several thyristors of the anode group, for example, thyristors T1 of the first and second bridge columns, which is achieved by the corresponding supply of an opening control pulse to switching thyristor 15 of the switching circuit and one of the auxiliary thyristors, for example, thyristors 20 and 21.
Вернемся к дальнейшему рассмотрению электромагнитных процессов в первом узле коммутации. Начиная с момента включения тиристора 15, осуществляется колебательный перезаряд конденсатора 7 через полуобмотку W] коммутирующего дросселя 13 до противоположной полярности. При этом с момента изменения полярности напряжения на комму* велика и, кроме того, контур дозаряда также имеет конечные добротности элементов. Таким , образом, практически можно говорить о том, , что конечное напряжение дозаряда коммути5 рующего конденсатора равно величине напряжения источника питания.Let us return to the further consideration of electromagnetic processes in the first switching unit. Starting from the moment the thyristor 15 is turned on, the oscillatory recharge of the capacitor 7 is carried out through the half-winding W] of the switching inductor 13 to the opposite polarity. Moreover, from the moment the polarity of the voltage across the comm * changes, it is large and, in addition, the charge circuit also has finite Q factors of the elements. Thus, we can practically say that the final voltage of the charge of the switching capacitor is equal to the voltage of the power source.
Следует отметить, что обычно параметры коммутирующего 13 и вспомогательного 9 дросселей рассматриваемого типа узла комму10 тации, осуществляющие последовательную коммутацию с независимым контуром дозаряда коммутирующего конденсатора [41, [51 и [61, выбирают исходя из условияIt should be noted that usually the parameters of the switching 13 and auxiliary 9 chokes of the considered type of switching unit, which carry out sequential switching with an independent circuit of the charge of the switching capacitor [41, [51 and [61, are chosen based on the condition
1-9 У> Lj3, Li о L14,1-9 Y> Lj3, Li о L14,
т.е. когда электромагнитные процессы в разрядном контуре протекают как минимум на порядок быстрее чем в дозарядном контуре. При необходимости повышения частоты срабатывания узлов коммутации параметрыthose. when electromagnetic processes in the discharge circuit proceed at least an order of magnitude faster than in the charge-exchange circuit. If you need to increase the frequency of switching nodes switching parameters
2о дозарядного дросселя могут быть понижены тирующем конденсаторе на противоположную, заканчивается восстановление управляющих свойств тиристора Т1, а за счет обесточивания и изменения полярности напряжения на обмотках коммутирующего дросселя 13 25 начинается восстановление управляющих свойств вспомогательных тиристоров, в частности тиристора 20. Как только коммутирующий конденсатор перезарядится до противоположной полярности, начинается его перезаряд до исходной полярности напряжения через ту же обмотку Wi коммутирующего дросселя 13 и через диод 17. При этом коммутирующий тиристор восстанавливает свои управляющие свойства. С момента появления исходной полярности напряжения на коммутирующем конденсаторе снимается восстанавливающее напряжение с вспомогательных тиристоров, а восстановление управляющих свойств коммутирующего тиристора 15 заканчивается в момент окончания перезаряда коммутирующего конденсатора до исходной полярности. По окончании перезаряда конденсатора 7 до исходной полярности осуществляется дозаряд конденсатора Ί через вспомогательный дроссель 9 и развязывающий, вентиль 11. Если обозначить напряжение на коммутирующем конденсаторе 7 в момент начала дозаряда через UtK, то можно сделать вывод о том, что это напряжение будет несколько меньшим напряжения источника питания за счет конечной добротности дросселя 13. Поэтому при дальнейшем дозаряде конденсаторе 7 от источника питания будет иметь место только некоторое превышение напряжения на коммутирующем конденсаторе над величиной напряжения источника питания, однако оно не будет существенным из-за того, что разница (E-Ucp) также не обосновано до коммутирующего дросселя за счет использования вместо отсекающего диода отсекающего тиристора.2o charging rechargeable inductor can be reduced by a dithering capacitor to the opposite, the restoration of the control properties of the thyristor T1 ends, and due to de-energizing and changing the polarity of the voltage on the windings of the switching inductor 13 25, the restoration of the controlling properties of auxiliary thyristors, in particular thyristor 20, begins. As soon as the switching capacitor is recharged to opposite polarity, it begins to recharge to the original voltage polarity through the same winding Wi of the switching inductor 13 and through the diode 17. In this case, the switching thyristor restores its control properties. From the moment the initial polarity of the voltage at the switching capacitor appears, the recovery voltage is removed from the auxiliary thyristors, and the restoration of the control properties of the switching thyristor 15 ends at the end of the overcharge of the switching capacitor to the original polarity. At the end of the recharging of the capacitor 7 to the initial polarity, the capacitor доз is recharged through an auxiliary choke 9 and an isolating valve 11. If we designate the voltage on the switching capacitor 7 at the moment of charging start, through U tK , we can conclude that this voltage will be slightly lower voltage of the power source due to the final quality factor of the inductor 13. Therefore, with a further charge of the capacitor 7 from the power source, there will be only some excess voltage on the switching capacitor over the voltage value of the power source, however, it will not be significant due to the fact that the difference (EU c p) is also not justified to the switching reactor due to the use of a cut-off thyristor instead of a cut-off diode.
Аналогично описанному процессу принудительной коммутации анодных тиристоров инвертора (с помощью первого узла коммутации) осуществляется процесс принудительного включения катодных тиристоров инвертора с помощью второго узла коммутации путем подачи импульсов управления одновременно на коммутирующий тиристор 16 и на вспомогательные тиристоры второй группы.Similarly to the described process of forced switching of the anode anode thyristors (using the first switching unit), the process of forced switching on the inverter cathode thyristors is performed using the second switching unit by supplying control pulses simultaneously to the switching thyristor 16 and to the auxiliary thyristors of the second group.
Наличие демпфирующих дросселей в каждом плече инвертирования мало сказывается на внешней характеристике инвертора, так как параметры данного дросселя обычно на порядок ниже параметров коммутирующего дросселя и составляют величину 20-30 мк Гн, в то же время, как было показано выше, они исключают шунтирующее действие диодов моста обратного тока на величину обратного восстанавливающего напряжения, прикладываемого к тиристорам, а также ограничивают величину параметра dO/dt. .The presence of damping reactors in each inverting arm has little effect on the external characteristic of the inverter, since the parameters of this inductor are usually an order of magnitude lower than the parameters of the switching inductor and amount to 20-30 μH, while at the same time, as shown above, they exclude the shunt effect of the diodes the reverse current bridge by the amount of reverse recovery voltage applied to the thyristors, and also limit the value of the parameter dO / dt. .
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782618985A SU758438A1 (en) | 1978-05-22 | 1978-05-22 | Self-sustained bridge voltage inverter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782618985A SU758438A1 (en) | 1978-05-22 | 1978-05-22 | Self-sustained bridge voltage inverter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU758438A1 true SU758438A1 (en) | 1980-08-23 |
Family
ID=20766021
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU782618985A SU758438A1 (en) | 1978-05-22 | 1978-05-22 | Self-sustained bridge voltage inverter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU758438A1 (en) |
-
1978
- 1978-05-22 SU SU782618985A patent/SU758438A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4855893A (en) | Apparatus for the low-loss wiring of the semiconductor switching elements of a three-level inverter | |
SU758438A1 (en) | Self-sustained bridge voltage inverter | |
US4888676A (en) | Damping circuit for turn-off valves | |
SU832682A1 (en) | Self-sustained m-phase inverter | |
RU1777220C (en) | Off-line current inverter | |
SU997204A1 (en) | Converter of dc voltage to single-phase ac voltage with amplitude-pulse modulation | |
SU1559389A1 (en) | Self-excited voltage inverter | |
SU851702A1 (en) | Thyristorized inverter | |
SU782101A1 (en) | Single-phase inverter | |
SU1112506A1 (en) | Single-phase thyristor converter with artificial switching | |
SU1112507A1 (en) | Three-phase thyristor converter with artificial switching | |
SU1136282A1 (en) | Self-excited voltage inverter | |
SU1130994A1 (en) | Self-excited voltage inverter | |
RU1818671C (en) | Self-sustained voltage inverter with forced switching | |
SU1723648A1 (en) | Converter of three-phase current-to-rectangular voltage pulses for supply of power to 2n-channel active-inductive load with recuperation of power into capacitive accumulator | |
SU1132333A1 (en) | Versions of self-excited inverter | |
SU771840A1 (en) | Ac electric drive | |
SU1001388A2 (en) | Thyristorized inverter | |
SU949763A1 (en) | Serial self-sustained inverter | |
SU1310972A1 (en) | A.c.voltage-to-d.c.converter | |
SU767921A1 (en) | High-frequency inverter | |
SU1117814A1 (en) | Device for adjusting rotational speed of traction electric drive | |
SU1325633A1 (en) | Dc voltage-to-dc voltage converter | |
SU688971A1 (en) | Single-phase thyristorized bridge-type inverter | |
SU771822A1 (en) | Frequency converter with direct coupling and artificial switching |