SU817940A1 - Self-sustained voltage inverter - Google Patents

Self-sustained voltage inverter Download PDF

Info

Publication number
SU817940A1
SU817940A1 SU792766429A SU2766429A SU817940A1 SU 817940 A1 SU817940 A1 SU 817940A1 SU 792766429 A SU792766429 A SU 792766429A SU 2766429 A SU2766429 A SU 2766429A SU 817940 A1 SU817940 A1 SU 817940A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
thyristor
voltage
diode
switching
thyristors
Prior art date
Application number
SU792766429A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Георгиевич Булатов
Ольга Борисовна Одынь
Сергей Валерьевич Одынь
Владимир Владимирович Шилов
Original Assignee
Московский Ордена Ленина Энергетичес-Кий Институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Московский Ордена Ленина Энергетичес-Кий Институт filed Critical Московский Ордена Ленина Энергетичес-Кий Институт
Priority to SU792766429A priority Critical patent/SU817940A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU817940A1 publication Critical patent/SU817940A1/en

Links

Description

(54) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР НАПРЯЖЕНИЯ(54) AUTONOMOUS VOLTAGE INVERTER

1one

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  любого варианта схемы тиристорного инвертора напр жени  с однофазной и трехфазной нагрузкой .The invention relates to electrical engineering and can be used for any variant of a thyristor voltage inverter with single-phase and three-phase loads.

Известны схемы инверторов с узлами коммутации, построенными на основе коммутирующей цепочки из конденсатора и дроссел  1 .Known circuits of inverters with switching nodes, built on the basis of the switching circuit of the capacitor and the throttle 1.

В подобных схемах увеличение фазности нагрузки приводит к увеличению количества коммутирующих конденсаторов и дросселей, снижению надежности и росту массогабаритных показателей устройства. Уменьщить количество коммутирующих реактивных элементов можно посредством трансформаторного разделени  коммутирующей цепочки и основных тиристоров ViHBepTOpa 2.In such schemes, an increase in load phasing leads to an increase in the number of switching capacitors and chokes, a decrease in reliability, and an increase in the mass and dimensions of the device. The number of switching reactive elements can be reduced by transforming the switching circuit and the main thyristors ViHBepTOpa 2.

Наиболее близкой по технической сущности  вл етс  схема трехфазного автономного инвертора, содержащего подключенный ко входным выводам мост основных HpifCTOpoB, щунтированных обратньши диоам}1 , обща  точка которых св зана через торичные обмотки коммутирующего трансорматора с одними электродами двухоперационных тиристоров, объединенных другими своими электродами в анодную и катодную группы, однофазный коммутирующий тиристорный мост, тиристоры анодной группы которого защунтированы обратными диодами, а в диагональпеременного тока включены последовательно соединенные коммутирующа  LC-цепочка и первична  обмотка коммутирующего трансформатора, щунтированна  встречно последовательно соединенными стабилитронами. The closest to the technical essence is a three-phase autonomous inverter circuit containing a bridge of basic HpifCTOpoB connected to input pins, reverse-coupled diodes connected by input} 1, the common point of which is connected through toric windings of a switching transformer with one electrodes of two-operation thyristors united by other electrodes into anode one the cathode group, a single-phase commutating thyristor bridge, the thyristors of the anodic group of which are backed up by reverse diodes, and in the diagonal alternating current in lyucheny serially connected commuting LC-chain and the primary winding of the switching transformer, schuntirovanna oppositely series-connected zener diodes.

Потенциал1 на  разв зка коммутирующей цепочки от основных тиристоров с помощью импульсного трансформатора и двухоперационных тиристоров в инверторе позвол ет при минимальном количестве громоздких реактивных коммутирующих элементов обеспечить пофазную коммутацию основных тиристоров. Другим достоинством инвертора  вл етс  возможность регулировани  напр жени  на коммутирующем конденсаторе без введени  специального регулируемого источника питани . Такое регулирование позвол ет измен ть амплитуду коммутационного тока нагрузки, сохран   тем самым высокий КПД устройства при малых токах нагрузки инвертора, например при холостом ходе асинхронного двигател  3.The potential of unplugging the switching circuit from the main thyristors with the help of a pulse transformer and two-operation thyristors in the inverter allows, with a minimum number of bulky reactive switching elements, to provide phased switching of the main thyristors. Another advantage of the inverter is the ability to control the voltage on the switching capacitor without introducing a special regulated power source. Such regulation allows changing the amplitude of the switching current of the load, thereby maintaining the high efficiency of the device at low load currents of the inverter, for example, when the induction motor 3 is idling.

Одним из недостатков устройства следует считать то обсто тельство, что в инверторе имеет место пофазна  коммутаци  основных тиристоров, котора  в р де случаев не позвол ет обеспечить такой гармонический состав выходного напр жени  инвертора, который достигаетс  при повентильной коммутации тиристоров 4.One of the drawbacks of the device should be considered as the fact that in the inverter there is a phase switching of the main thyristors, which in a number of cases does not provide such a harmonic composition of the output voltage of the inverter, which is achieved when the thyristors turn in the switch direction 4.

Другим недостатком  вл етс  локальный перегрев структуры коммутирующих двухоперационных тиристоров на этапе их выключени , который св зан с процессом сжати  анодного тока в узкий шнур и узколокализованным тепловыделением при запирании р-п-пр-п структуры импульсом тока управлени  5.Another disadvantage is the local overheating of the structure of commuting two-stage thyristors at the stage of their shutdown, which is associated with the process of squeezing the anode current into a narrow cord and narrowly localized heat generation when the control current pulse is locked 5.

Локальный перегрев, достигающий температуры пор дка 400°С, приводит к большой тепловой перегрузке двухоперационных тиристоров.Local overheating, reaching temperatures in the order of 400 ° C, leads to a large thermal overload of two-stage thyristors.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства, заключающеес  в осуществлении повентильной коммутации основных тиристоров инвертора , при одновременном повышении надежности за счет снижени  тепловой перегрузки двухоперационных тиристоров.The purpose of the invention is to expand the functional capabilities of the device, namely, the implementation of the povtile switching of the main thyristors of the inverter, while at the same time increasing the reliability by reducing the thermal overload of the dual-operation thyristors.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в автономный инвертор напр жени , содержащий подключенные ко входным выводам мост основных тиристоров, шунтированных обратными диодами и последовательными цепочками, состо щими, кажда , из вторичной обмотки коммутирующего трансформатора и двухоперационного тиристора и однофазный коммутирующий тиристорный мост, тиристоры анодной группы которого зашунтированы обратными диодами, а в диагональ переменного тока включена коммутирующа  LC-цепочка, последовательно с обратными диодами, шунтирующими ти|зисторы анодной группы коммутирующего моста , включены первичные обмотки коммутирующего трансформатора.The goal is achieved by the fact that an autonomous voltage inverter containing a bridge of main thyristors connected to the input pins, shunted by reverse diodes and sequential chains consisting, each, of a secondary winding of a switching transformer and a two-operation thyristor and a single-phase switching thyristor bridge, anodic group thyristors which are bridged by reverse diodes, and the switching circuit of the LC circuit is connected to the diagonal of the alternating current, in series with the reverse diodes, shunting and property | ican anode group switching bridge, including the primary winding of the switching transformer.

На фиг. 1 представлена принципиальна  схема автономного инвертора напр жени  в трехфазном мостовом варианте исполнени ; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие работу устройства на интервале коммутации.FIG. 1 is a schematic diagram of an autonomous voltage inverter in a three-phase bridge version; in fig. 2 - timing diagrams explaining the operation of the device on the switching interval.

Трехфазный инвертор с основными тиристорами 1-6, шунтированными обратными диодами 7-12 и последовательными цепочками , состо щими из вторичных обмоток 13-18 импульсного трансформатора 19 двухоперационных тиристоров 20-25 работает на трехфазную нагрузку 216 и содержит однофазный мост из тиристоров 27-30, тиристоры 27 и 28 которого шунтированы обратными диодами 31 и 32.A three-phase inverter with main thyristors 1-6, shunted reverse diodes 7-12 and successive circuits consisting of secondary windings 13-18 of a pulse transformer 19 of two-stage thyristors 20-25 operates on a three-phase load 216 and contains a single-phase thyristor bridge 27-30, thyristors 27 and 28 of which are shunted by reverse diodes 31 and 32.

Диагональ посто нного тока моста подключена к источнику питани  инвертора, а диагональ переменного тока содержит коммутирующую цепочку 33, состо щую из конденсатора 34 и дроссел  35. Дл  расширени  функциональных возможностей схемы при одновременном снижении тепловой перегрузки двухоперационных тиристоров 20-25The bridge DC diagonal is connected to the inverter’s power supply, and the AC diagonal contains a switching circuit 33 consisting of a capacitor 34 and a throttle 35. To extend the functionality of the circuit while reducing the thermal overload of the dual-operation thyristors 20-25

последовательно с диодами, щунтирующими тиристоры анодной группы коммутирующего моста, включены первичные обмотки 36 и 37 коммутирующего трансформатора 19. Инвертор работает следующим образом .in series with the diodes bypassing the thyristors of the anode group of the switching bridge, the primary windings 36 and 37 of the switching transformer 19 are included. The inverter works as follows.

Пусть в начальный момент времени to открыты тиристоры 1, 3, 5, а коммутирующий конденсатор 34 зар жен при положительной пол рности на правой обкладке. В момент времени t-i начинаетс  процессLet the thyristors 1, 3, 5 be open at the initial moment of time to, and the switching capacitor 34 is charged with positive polarity on the right plate. At time t-i, the process begins.

коммутации тиристора 1. Дл  запирани  тиристора 1 подают положительные управл ющие импульсы на тиристоры 27 и 20. Конденсатор 34 начинает перезар жатьс  по контуру 34-35-36-32-27-34 (фиг. 2а), а через тиристор 1 протекает ток i (фиг. 2в),switching thyristor 1. To lock thyristor 1, positive control pulses are applied to thyristors 27 and 20. Capacitor 34 begins to recharge along circuit 34-35-36-32-27-34 (Fig. 2a), and current i flows through thyristor 1 (Fig. 2c),

равный разности тока нагрузки фазы А-1д и тока указанного колебательного контура i, приведенного через коэффициент трансформации ко вторичной обмотке 13 трансформатора 19 (ток i на фиг. 26).equal to the difference between the load current of phase A-1d and the current of the indicated oscillatory circuit i, given through the transformation ratio to the secondary winding 13 of the transformer 19 (current i in Fig. 26).

После момента времени tjTOK Лзи становитс  по величине больше тока 1 д и ток, равный их разности, переходит в диод 7, а тиристор 1 оказываетс  под обратным анодным напр жением и восстанавливает непровод щие свойства. На интервале времени tj,-1зток 1д возрастает до максимума и начинает спадать. В момент i, до того как ток iji, спадает до величины тока 1 / , подают отпирающий импульс управлени  на тиристор 30 и запирающий отрицательный импульс тока управлени  на двухоперационный тиристор 20. При отпирании тиристора 30 обмотка 36 через этот тиристор и диод 32, провод щий некоторое врем  в обратном направлении, подключаетс  к источнику питани  инвертора и на обмотке 13 возникает импульс напр жени  с амплитудой Ес1Ктр . где Ктр - коэффициент трансформации, равный отношению числа витков обмотки 13 к числу витков в обмотке 36. Если Ктр 1, то тиристор 20 оказываетс  под обратным анодным напр жением величиной ЕС| (Ктр-1) которое, совместно с импульсом отрицательного тока управлени , приводит к комбинированному выключению двухоперационного тиристора 20.After the moment of time tjTOK, Lzi becomes larger than the current 1 d and the current equal to their difference goes into diode 7, and the thyristor 1 is under reverse anodic voltage and restores non-conductive properties. On the time interval tj, -1stock 1d increases to a maximum and begins to subside. At time i, before the current iji drops to a current value 1 /, a unlocking control impulse is supplied to the thyristor 30 and a locking negative control current impulse to the dual-operation thyristor 20. When the thyristor 30 is unlocked, the winding 36 through this thyristor and diode 32 conducting for some time in the opposite direction, it is connected to the power source of the inverter and a voltage pulse with amplitude Ec1Ctr appears on the winding 13. where CTD is the transformation ratio, equal to the ratio of the number of turns of the winding 13 to the number of turns in the winding 36. If QTP 1, then the thyristor 20 is under reverse anode voltage of EC | (Ktr-1) which, together with a negative control current pulse, leads to the combined switching off of a two-stage thyristor 20.

Claims (5)

По существу эквивалентна  схема, Приведенна  к обмотке 13 трансформатора 19 на этапе выключени  тиристора 20 (интервал tj-tj), представл ет собой последовательную цепочку, состо щую из источника питающего напр жени  Е, источника импульсного напр жени  Ктр , направленного встречно первому источнику и превышающего его по величине, провод щих в пр мом направлении тиристора 30 и диода 10, по которому начинает протекать ток 1 и провод щих на интервале tj-tz, в обратном направлении тиристора 20 и диода 32; причем диод 32 выбирают таким, чтобы врем  жизни неосновных носителей в его базе (это врем  определ ет величину накопленного в базе диода 32 избыточного зар да и скорость его спада) было больше времени жизни неосновных носителей в п-базе тиристора 20. Поэтому тиристор 20 первым в момент i восстанавливает непровод щие свойства в обратном направлении (фиг. 2е) и именно к нему в данный момент времени прикладываетс  практически все напр жение EeL (Ктр-. 1) в обратном направлении (фиг. 2ж), так как диод 32 в момент tj, еще имеет существенно меньщее .чем утиристора 20, сопротивление, в обратном Hianp-авлении из-за оставщегос  в, нем избыточного зар да. Таким образом, импульс обратного анодного напр жени  сохран етс  на тиристоре 20 до момента tg, когда заканчиваетс  процесс снижени  до равновесного значени  зар да неосновных носителей в базе диода 32, накопленного во врем  протекани  через этот диод пр мого анодного тока (см. интервал ti-tj на фиг. 26). В момент 15 сопротивлени  диода 32 в обратном направлерти резко увеличиваетс  и на обмотке 13 перестает наводитьс  напр жение Ed КТР , что приводит к по влению на тиристоре пр мого напр жени  Ed. (фиг. 2ж). Одновременно с процессом выключени  тиристора 20, при отпирании тиристора 30 начинаетс  процесс дозар да конденсатора 34 по контуру 34-35-30. - источник питани  инвертора 27-34. Наличие источника напр жени  в. данном контуре позвол ет восполнить потери энергии в коммутирующей LC-цепочке, имеющие место на интервале времени В момент t в ток ij О и тиристоры 27 и 30 выключаютс , после чего в принципе возможна коммутаци  очередного основного тиристора инвертора. В следующий коммутационный такт сначала осуществл ют отпирание тиристора 28 и двухоперационного тиристора, шунтирующего очередной запираемый основной тиристор инвертора, а затем, спуст  врем  задержки tjao - осуществл ют отпирание тиристора 29 и подачу импульса отрицательного тока управлени  на двухоперационный тиристор, который запираетс  комбинированным способом, как запираетс  двухоперационный тиристор 20 на предыдущем коммутационном такте. Регулируемое врем  tja позвол ет производить регулирование напр жени  на конденсаторе 34, а значит и амплитуды тока в ком.мутирующей цепочке 33,Нто обеспечивает минимальные коммутационные потери при работе инвертора на измен ющуюс  по величине нагрузку. Формула изобретени  Автономный инвертор напр жени , содержащий подключенные ко входным выводам мост основных тиристоров, щунтированных обратными диодами и последовательными цепочками, состо щими, кажда , из вторичной обмотки коммутируюц его трансформатора и двухоперационного тиристора, и однофазный коммутирующий тиристорный мост, тиристоры анодной группы которого защунтированы обратными диодами, а в диагональ переменного тока включена коммутирующа  LC-цепочка, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей и повышени  надежности, первичные обмотки импульсного трансформатора включены последовательно с диодами , шунтирующими тиристоры анодной группы указанного .однофазного моста. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Забродин Ю. С. Узлы принудительной конденсаторной коммутации тиристоров М., «Энерги , 1974. Essentially equivalent circuit given to the winding 13 of the transformer 19 at the stage of turning off the thyristor 20 (interval tj-tj), is a sequential chain consisting of the source of the supply voltage E, the source of the pulse voltage Ktr, directed opposite to the first source and exceeds its magnitude, conducting in the forward direction of the thyristor 30 and diode 10, through which current 1 begins to flow and conducting in the interval tj-tz, in the opposite direction of the thyristor 20 and diode 32; Moreover, diode 32 is chosen so that the lifetime of minority carriers in its base (this time determines the magnitude of the excess charge accumulated in the diode 32 base and the rate of its decay) is longer than the lifetime of minority carriers in the p-base of the thyristor 20. Therefore, the thyristor 20 is first at time i restores the non-conductive properties in the opposite direction (Fig. 2e) and it is to him that at the given moment almost all the voltage EeL (Ctr. 1) is applied in the opposite direction (Fig. 2g), since the diode 32 at the moment tj, still has a significantly smaller. than uchi Ristor 20, resistance, in reverse Hianp-Alenia because of the excess charge remaining in it. Thus, the pulse of the reverse anode voltage is maintained on the thyristor 20 until the moment tg, when the process of reducing to an equilibrium value the charge of minority carriers in the base of the diode 32 accumulated during the flow of the direct anode current through the diode (see the interval ti tj in Fig. 26). At the moment 15, the resistance of the diode 32 in the opposite direction increases sharply and the winding 13 ceases to induce the voltage Ed KTP, which leads to the appearance of a direct voltage Ed on the thyristor. (Fig. 2g). Simultaneously with the process of turning off the thyristor 20, when unlocking the thyristor 30, the process of charging the capacitor 34 along the loop 34-35-30 begins. - Inverter power supply 27-34. Availability of voltage source c. This circuit allows to compensate for the energy losses in the switching LC chain occurring at the time interval At time t to the current ij O and thyristors 27 and 30 are turned off, after which, in principle, the next main inverter thyristor can be switched. In the next switching cycle, the thyristor 28 and a two-stage thyristor shunting the next lockable main thyristor of the inverter are first unlocked, and then, after a delay time tjao, the thyristor 29 is unlocked and a negative control current is applied to the dual-operation thyristor, which is locked in a combined way, as the two-step thyristor 20 is locked at the previous switching cycle. Adjustable time tja allows regulating the voltage on the capacitor 34, and hence the current amplitudes in the commutating circuit 33, This provides minimal switching losses when the inverter operates for varying loads. The claims autonomous inverter voltage, comprising connected to the input terminals of the bridge main thyristors schuntirovannyh reverse diode and successive chain comprising conductive, each of the secondary winding kommutiruyuts its transformer and dvuhoperatsionnogo thyristor and a single-phase commutating thyristor bridge thyristors anode group which zaschuntirovany inverses diodes, and in the diagonal of the alternating current is included a switching circuit LC, characterized in that, in order to extend the functionality minutes and increasing reliability, the primary windings of the pulse transformer connected in series with diodes, thyristors anode shunt .odnofaznogo group of said bridge. Sources of information taken into account in the examination 1. Zabrodin Yu. S. Nodes of forced capacitor switching thyristors M., “Energie, 1974. 2.Патент США, 4060757, кл. 363-57, 2. The patent of the USA, 4060757, cl. 363-57, 3.Авторское свидетельство СССР № 564698 кл. Н 02 М 7/515 1975. 3. USSR author's certificate number 564698 cl. H 02 M 7/515 1975. 4.Лабунцов В. А.. Анализ и синтез тиристорных автономных 1нверторов напр жени , Дис. на соиск. уч. ст. д. т. н. МЭИ, 1973. 4.Labuntsov V.A. .. Analysis and synthesis of autonomous thyristor voltage invertors, Dis. on the competition uch. Art. D.T.N. MEI, 1973. 5.А з н Р. Э. и др. Об ограничении переключаемой мощности в р-п-р-п структурах , выключаемых импульсом тока управлени . «Физика и техника полупроводников, 1971, том. № 5 № 1, с. 141 - 143.5.Azn R. E. and others. On the limitation of switching power in pnpn structures that are turned off by a control current pulse. “Physics and Technology of Semiconductors, 1971, vol. № 5 № 1, p. 141 - 143. + eJto+ eJto tete
SU792766429A 1979-05-17 1979-05-17 Self-sustained voltage inverter SU817940A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792766429A SU817940A1 (en) 1979-05-17 1979-05-17 Self-sustained voltage inverter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792766429A SU817940A1 (en) 1979-05-17 1979-05-17 Self-sustained voltage inverter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU817940A1 true SU817940A1 (en) 1981-03-30

Family

ID=20827801

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU792766429A SU817940A1 (en) 1979-05-17 1979-05-17 Self-sustained voltage inverter

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU817940A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bhagwat et al. Generalized structure of a multilevel PWM inverter
Bendre et al. A current source PWM inverter with actively commutated SCRs
US3705341A (en) Inverter
SU817940A1 (en) Self-sustained voltage inverter
US3931528A (en) Pulse generator for reactive loads
Baek et al. High voltage pulse generator using boost converter array
Palaniappan et al. High-frequency current source inverter
SU896725A1 (en) Self-sustained voltage inverter
SU788310A1 (en) Self-sustained voltage inverter
SU838970A1 (en) Self-sustained inverter
SU904153A1 (en) Self-sustained voltage inverter
EP0055684B1 (en) Inverter with individual commutation circuit
SU949762A2 (en) Self-sustained voltage inverter
SU995235A1 (en) Three-phase inverter
SU815914A1 (en) Device for artificial switching
SU683000A1 (en) Arrangement for blocking thyristors
SU754613A1 (en) Self-mantained voltage inverter
SU1206920A1 (en) D.c.converter
SU1132333A1 (en) Versions of self-excited inverter
SU1524148A1 (en) Self-excited inverter
SU892625A1 (en) Self-sustained voltage inverter
SU519832A1 (en) Artificial switching rectifier
SU1672546A1 (en) M-phase inverter
SU1173508A1 (en) Inverter
SU1262657A1 (en) D.c.converter