инвертор тока

Формула изобретения

Инвертор тока, содержащий трехфазный тиристорный мост, включающий тиристоры, каждый из которых последовательно соединен с соответствующими отсекающими диодами, коммутирующие конденсаторы, подсоединенные к точкам соединения тиристоров и диодов по схеме «звезда» или «треугольник», дроссели насыщения, соединенные первичными обмотками последовательно с тиристорами, подключенный выводами постоянного тока через линейный дроссель к регулируемому источнику постоянного напряжения, выводами переменного тока к цепи трехфазной нагрузки, а управляющими выводами к системе управления, отличающийся тем, что дроссели насыщения снабжены вторичными понижающими обмотками, подключенными соответственно к преобразователям напряжения, выходы которых подключены к входам системы управления, при этом каждый преобразователь напряжения снабжен резисторным делителем напряжения, вход которого является входом преобразователя напряжения, а выход зашунтирован двухполярным стабилитроном и подключен к схеме гальванической развязки, выход которой является выходом преобразователя напряжения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к инверторам тока.

Известен автономный инвертор тока, содержащий трехфазный тиристорный мост с отсекающими диодами, коммутирующими конденсаторами, подсоединенными к точкам соединения тиристоров и диодов по схеме «звезда» или «треугольник», подключенный выводами постоянного тока через линейный дроссель к регулируемому источнику постоянного напряжения, выводами переменного тока к цепи трехфазной нагрузки, а управляющими выводами к системе управления (А.Т.Бурков «Электронная техника и преобразователи». - М., Транспорт, 1999 г., с.420-428).

Недостатком автономного инвертора тока является выход из строя тиристоров при больших значениях величины нарастания тока

Известен автономный инвертор тока, принятый за прототип, содержащий трехфазный тиристорный мост, включающий тиристоры с отсекающими диодами, коммутирующими конденсаторами, подсоединенными к точкам соединения тиристоров и диодов по схеме «звезда» или «треугольник», дроссели насыщения, соединенные последовательно с тиристорами, подключенный выводами постоянного тока через линейный дроссель к регулируемому источнику постоянного напряжения, выводами переменного тока к цепи трехфазной нагрузки, а управляющими выводами - к системе управления (A.M.Солодумов, Ю.М.Иньков, Г.Н.Коваливкер, В.В.Литовченко «Преобразовательные устройства электропоездов с асинхронными тяговыми двигателями». - Рига, Зинатне, 1991 г., с.109-124).

Недостатком известного инвертора тока является отсутствие контроля за состоянием тиристоров, что ведет к снижению быстродействия защиты инвертора тока.

Техническим результатом изобретения является осуществление контроля за состоянием тиристоров, что позволяет повысить быстродействие защиты инвертора.

Указанный технический результат достигается тем, что в инверторе тока, содержащем трехфазный тиристорный мост, включающий тиристоры, каждый из которых последовательно соединен с соответствующими отсекающими диодами, коммутирующие конденсаторы, подсоединенные к точкам соединения тиристоров и диодов по схеме «звезда» или «треугольник», дроссели насыщения, соединенные первичными обмотками последовательно с тиристорами, подключенный выводами постоянного тока через линейный дроссель к регулируемому источнику постоянного напряжения, выводами переменного тока к цепи трехфазной нагрузки, а управляющими выводами к системе управления, дроссели насыщения снабжены вторичными понижающими обмотками, которые подключены соответственно к преобразователям напряжения, выходы которых подключены к входам системы управления, при этом каждый преобразователь напряжения снабжен резисторным делителем напряжения, вход которого является входом преобразователя напряжения, а выход зашунтирован двухполярным стабилитроном и подключен к схеме гальванической развязки, выход которой является выходом преобразователя напряжения.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого инвертора тока.

На фиг.2 представлена диаграмма работы тиристоров анодной группы и дросселей насыщения в координатах напряжения и времени U = F(t).

Инвертор тока (фиг.1) содержит трехфазный тиристорный мост 1, включающий тиристоры 2...7, каждый из которых последовательно соединен с соответствующими отсекающими диодами 8...13. К точкам соединения тиристоров 2...7 и диодов 8...13 подключены коммутирующие конденсаторы 14...19 по схеме «звезда» или «треугольник». Последовательно с тиристорами 2...7 включены первичные обмотки дросселей насыщения 20...25. Трехфазный тиристорный мост 1 выводами постоянного тока(=) через линейный дроссель 26 подключен к регулируемому источнику постоянного напряжения 27, выводами переменного тока (˜) - к цепи трехфазной нагрузки 28 и управляющими выводами ( ) - к системе управления 29. Вторичные понижающие обмотки дросселей насыщения 20...25 подключены соответственно к преобразователям напряжения 30...35, выходы которых подключены к входам системы управления 29. Каждый преобразователь напряжения 30...35 (на фиг.1 раскрыта только схема преобразователя напряжения 35) снабжен резисторным делителем напряжения 36, 37, вход которого является входом преобразователя напряжения 35, а выход зашунтирован двухполярным стабилитроном 38 и подключен к схеме гальванической развязки 39, выход которой является выходом преобразователя напряжения 35.

Инвертор тока работает следующим образом.

Работа схемы показана на примере включения тиристора 3 и выключения тиристора 2 (фиг.1 и 2). При подаче импульса управления на тиристор 3 он начинает включаться. Под действием прямого тока дроссель насыщения 21, включенный последовательно с тиристором 3, начинает перемагничиваться от -Bm до +Bm (Bm - индукция насыщения сердечника). При этом все напряжение, приложенное к тиристору 3, прикладывается к дросселю насыщения 21, который в этот момент начинает ограничивать ток через тиристор 3. Параметры дросселя рассчитаны таким образом, что он ограничивает ток на уровне 50...100 А в течение 20...25 мкс, что позволяет осуществить безопасное включение (выключение) тиристора.

При насыщении дросселя 21 тиристор 3 включается полностью, и отрицательное напряжение конденсаторов 14, 15 прикладывается к включенному тиристору 2. Дроссель насыщения 20 начинает перемагничиваться от +Bm до -Bm. При достижении дросселем 20 насыщения тиристор 2 полностью закрывается. При перемагничивании дросселя 21 на его вторичной обмотке формируется импульс положительной полярности, а при перемагничивании дросселя 20 - импульс отрицательной полярности. Аналогично работают тиристор 4 с дросселем насыщения 22 и тиристоры 5...7 катодной группы с дросселями насыщения 23...25. Импульсы с вторичных обмоток дросселей насыщения 20...25 поступают на преобразователи напряжения 30...35. Каждый преобразователь напряжения 30...35 содержит резисторный делитель напряжения 36, 37, двухполярный стабилитрон 38, который ограничивает амплитуду импульсов при изменении напряжения с регулируемого источника постоянного напряжения 27. Схема гальванической развязки 39 (например, два транзисторных оптрона, включенных встречно-параллельно) обеспечивает гальваническую развязку между силовыми цепями и системой управления 29, а также преобразует двухполярные импульсы в однополярные. Система управления 29 в соответствии с алгоритмом управления инвертором тока подает управляющие импульсы на тиристоры 2...7 и одновременно анализирует ответные импульсы с преобразователей напряжения 30...35. При нормальной работе инвертора тока каждому импульсу управления соответствуют два ответных импульса: первый указывает, что основной тиристор 3 включился, а второй импульс указывает, что смежный тиристор 2 выключился (фиг.2 «Норма»). Отсутствие второго импульса указывает, что смежный тиристор 2 не выключился и система управления формирует сигнал аварии (фиг.2 «Авария 1»). Отсутствие первого импульса указывает, что не включился основной тиристор 3 и система управления 29 формирует сигнал аварии (фиг.2 «Авария 2»). Появление ответного импульса в момент времени, не синхронизированный с импульсами управления, указывает на несвоевременное включение тиристора (например, по помехе), при этом система управления 29 формирует сигнал аварии (фиг.2 «Авария 3»).

Предложенный контроль состояния тиристоров 2...7 позволяет организовать быстродействующую защиту инвертора тока до появления ударных токов через тиристоры и опробован на опытном тепловозе ТЭМ21 с асинхронным приводом.