PL226065B1

PL226065B1 - Sposob lagodnego przelaczania tranzystorow trojfazowego, dwupoziomowego falownika napiecia oraz uklad lagodnego przelaczania tranzystorow trojfazowego, dwupoziomowego falownika napiecia

Info

Publication number: PL226065B1
Application number: PL412114A
Authority: PL
Inventors: Witold Mazgaj; Bartosz Rozegnał; Bartosz Rozegnal; Zbigniew Szular
Original assignee: Politechnika Krakowska Im Tadeusza Kościuszki
Priority date: 2015-04-23
Filing date: 2015-04-23
Publication date: 2017-06-30
Also published as: PL412114A1

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ łagodnego przełączania tranzystorów trójfazowego, dwupoziomowego falownika napięcia, posiadającego trzy układy połączeń, identyczne dla każdej fazy, przy czym każdy tranzystor główny falownika jest wyposażony w dodatkowy układ wspomagający jego przełączanie. Tranzystory pomocnicze (T1p, T3p, T5p, T2p, T4p, T6p) w połączeniu każdej fazy zostają załączone po upływie zadanego przedziału czasu względem chwil załączenia odpowiednich tranzystorów głównych (T1, T3, T5, T2, T4, T6), a wyłączone zostają po upływie zadanego przedziału czasu, jednak nie później niż w chwilach wyłączenia odpowiednich tranzystorów głównych (T1, T3, T5, T2, T4, T6). Układ łagodnego przełączania tranzystorów trójfazowego dwupoziomowego falownika napięcia, w którym kolektory pierwszych tranzystorów głównych (T1, T3, T5) połączone są z dodatnim zaciskiem źródła napięcia stałego za pośrednictwem pierwszych dławików indukcyjnych (L1a, L3a, L5a), a emitery tych tranzystorów połączone są poprzez drugie dławiki (L1b, L3b, L5b) z zaciskami faz odbiornika trójfazowego (A, B, C). Kolektory drugich tranzystorów głównych (T2, T4, T6) połączone są poprzez trzecie dławiki (L2b, L4b, L6b) z zaciskami faz odbiornika trójfazowego (A, B, C) a ich emitery poprzez czwarte dławiki (L2a, L4a, L6a) połączone są z ujemnym zaciskiem źródła napięcia stałego. Z kolektorami tranzystorów (T1, T3, T5) połączone są emitery pierwszych tranzystorów pomocniczych (T1p, T3p, T5p), których kolektory połączone są poprzez pierwsze kondensatory (C1, C3, C5) z anodami diod (D1s, D3s, D5s), których katody połączone są z emiterami pierwszych tranzystorów głównych (T1, T3, T5). Końce kondensatorów (C1, C3, C5) połączone są także z katodami diod (D2z, D4z, D6z), których anody połączone są z ujemnym zaciskiem źródła napięcia stałego. Natomiast do kolektorów drugich tranzystorów głównych (T2, T4, T6) dołączone są anody diod (D2s, D4s, D6s), których katody połączone są poprzez drugie kondensatory (C2, C4, C6) z emiterami tranzystorów (T2p, T4p, T6p) oraz z anodami diod (D1z, D3z, D5z) połączonych katodami z dodatnim zaciskiem źródła napięcia stałego a kolektory tranzystorów (T2p, T4p, T6p) połączone są z emiterami tranzystorów (T2, T4, T6).

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ łagodnego przełączania tranzystorów trójfazowego, dwupoziomowego falownika napięcia.

Z przełączaniem tranzystorów w falownikach napięcia związane jest powstawanie strat w czasie ich załączania i wyłączania. Straty te ograniczane są przez stosowanie tzw. układów łagodnego przełączania tranzystorów (ang. soft switching systems). Ich zastosowanie powoduje, że tranzystory są załączane i wyłączane przy ich prądzie lub napięciu bliskim zeru, co znacznie ogranicza wielkość strat powstających podczas przełączania tranzystorów.

W trójfazowych falownikach napięcia stosowane są głównie tranzystory bipolarne z izolowaną bramką (ang. Insulated Gate Bipolar Transistor). Z uwagi na krótkie czasy ich przełączania falowniki napięcia pracują najczęściej z różnymi rodzajami modulacji szerokości impulsów a tranzystory są przełączane z częstotliwością pojedynczych kiloherców w falownikach o mocach pojedynczych megawatów lub z częstotliwościami wyższymi w falownikach o mocach dziesiątek lub setek kilowatów. Duża częstotliwość przełączeń tranzystorów powoduje wzrost strat powstających w czasie ich załączania i wyłączania.

Układy łagodnego przełączania można podzielić na dwie grupy. Pierwsza z nich dotyczy przypadków, w których falownik zawiera jeden układ łagodnego przełączania, który wspomaga przełączanie tranzystorów wszystkich faz falownika. Wadą tego układu (z uwagi na procesy rezonansowe) jest możliwość łagodnego przełączania tranzystorów tylko w wąskim zakresie zmian częstotliwości.

Druga grupa obejmuje układy, które wspomagają przełączanie tranzystorów indywidualnie w poszczególnych fazach. Te układy mogą być stosowane przy stosunkowo dużej częstotliwości przełączania, szczególnie przy pracy falownika z modulacją szerokości impulsów. W najczęściej stosowanych układach indywidualnego, łagodnego przełączania tranzystorów w każdej fazie falownika stosowane są dodatkowo dwa tranzystory pomocnicze, dławik indukcyjny oraz dwa kondensatory równolegle dołączone do poszczególnych tranzystorów głównych w danej fazie. Przed załączeniem jednego z dwóch tranzystorów głównych danej fazy musi być z odpowiednim wyprzedzeniem załączony jeden z dwóch tranzystorów pomocniczych, co istotnie komplikuje sposób sterowania tranzystorów. Zasadniczymi wadami dotychczas stosowanych układów łagodnego przełączania tranzystorów w trójfazowym falowniku napięcia jest niebezpieczeństwo załączenia tranzystorów głównych przy nierozładowanych kondensatorach lub niebezpieczeństwo wyłączenia tranzystorów pomocniczych przy prądzie dławika różnym od zera. Może to być spowodowane błędnym sterowaniem lub wystąpieniem zakłóceń w układzie sterowania pracą tranzystorów. W pierwszym przypadku załączenie tranzystora przy nierozładowanym kondensatorze równolegle do niego dołączonym powoduje przepływ przez tranzystor udarowego prądu rozładowania kondensatora, co najczęściej prowadzi do uszkodzenia tranzystora na skutek przepływu zbyt dużego prądu. W drugim przypadku wyłączenie tranzystora pomocniczego przy niezerowym prądzie dławika indukcyjnego prowadzi do powstania przepięcia, które prowadzi do uszkodzenia tranzystora na skutek wystąpienia zbyt dużego napięcia.

Znany jest z chińskiego opisu patentowego CN 103701356 układ łagodnego przełączania tranzystorów trójfazowego, dwupoziomowego falownika napięcia, w którym stosowane są dodatkowe układy wspomagające przełączanie tranzystorów włączone w strukturę typowego trójfazowego, dwupoziomowego tranzystorowego falownika napięcia. Do układów połączeń każdej fazy falownika przyłączone są równolegle układy pomocniczych obwodów wspomagających przełączanie tranzystorów głównych, składające się z dwóch tranzystorów pomocniczych oraz dwóch elementów indukcyjnych stanowiących elementy obwodów rezonansowych. Przedmiotowe rozwiązanie zabezpiecza przed przerwaniem prądu w dławikach, jednak równoległe połączenie kondensatorów z tranzystorami głównymi niesie ryzyko udarowego rozładowania kondensatorów przez tranzystory główne i ich uszkodzenie na skutek przepływu udarowego prądu rozładowania kondensatorów. Dodatkowo sterowanie tranzystorów pomocniczych jest złożone, gdyż załączanie tranzystorów głównych musi być poprzedzone odpowiednio wcześniejszym załączaniem tranzystorów pomocniczych.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu oraz układu łagodnego przełączania tranzystorów trójfazowego, dwupoziomowego falownika napięcia gwarantującego takie ukształtowanie przebiegu napięcia i prądu tranzystorów głównych falownika, aby całka z iloczynu tych wielkości za czas przełączania tranzystorów była jak najmniejsza, co ogranicza straty mocy przełączania w tranzystorach głównych a także zapewnia zachowanie tego warunku w odniesieniu do tranzystorów pomocniczych układu wspomagającego przełączanie. Równocześnie celem wynalazku jest wyeliminowanie zagrożenia

PL 226 065 B1 zwarcia nierozładowanego kondensatora przez przewodzące tranzystory główne oraz wykluczenie możliwości przerwania prądu dławików skutkującego powstaniem przepięć powodujących uszkodzenie tranzystorów. Dodatkowym celem jest uproszczenie sposobu sterowania tranzystorów głównych i pomocniczych.

Cel ten został osiągnięty poprzez zastosowanie dodatkowych układów wspomagających przełączanie tranzystorów włączonych w strukturę typowego tranzystorowego trójfazowego, dwupoziomowego falownika napięcia, przy czym na każdy z tranzystorów głównych falownika napięcia przypada jeden układ wspomagający przełączanie, wyposażony w jeden tranzystor pomocniczy oraz elementy magazynujące energię tj. kondensator i dwa dławiki indukcyjne. Sposób łagodnego przełączania tranzystorów trójfazowego, dwupoziomowego falownika napięcia polega na uzależnieniu chwili załączenia i wyłączenia tranzystorów pomocniczych względem chwil przełączania tranzystorów głównych.

Istota wynalazku polega na sposobie łagodnego przełączania tranzystorów trójfazowego, dwupoziomowego falownika napięcia posiadającego trzy układy połączeń, identyczne dla każdej fazy, składające się z dwóch tranzystorów głównych z dołączonymi diodami zwrotnymi w układzie każdej fazy, przy czym każdy tranzystor główny falownika jest wyposażony w dodatkowy układ wspomagający jego przełączanie, składający się z tranzystora pomocniczego, kondensatora oraz dławików. Sposób łagodnego przełączania wg wynalazku charakteryzuje się tym, że tranzystory pomocnicze są załączane z niewielkim opóźnieniem względem załączania tranzystorów głównych, zależnym od czasu narastania prądu tranzystorów głównych do wartości prądu odbiornika, a wyłączanie tranzystorów pomocniczych następuje po zakończeniu procesów rozładowania rezonansowego kondensatorów, przy czym wyłączenie tranzystorów pomocniczych może następować równocześnie z wyłączeniem tranzystorów głównych. W każdym z trzech układów faz falownika pierwszy tranzystor pomocniczy jest załączany po upływie zadanego przedziału czasu względem chwili załączenia pierwszego tranzystora głównego, a wyłączony jest po upływie zadanego przedziału czasu względem załączenia pierwszego tranzystora pomocniczego, jednak nie później niż wyłączenie pierwszego tranzystora głównego a drugi tranzystor pomocniczy zostaje załączony po upływie zadanego przedziału czasu względem chwili załączenia drugiego tranzystora głównego, a wyłączony zostaje po upływie zadanego przedziału czasu przewodzenia drugiego tranzystora pomocniczego, jednak nie później niż wyłączenie drugiego tranzystora głównego.

Układ łagodnego przełączania tranzystorów trójfazowego, dwupoziomowego falownika napięcia według wynalazku składa się z trzech identycznych układów dla każdej z trzech faz falownika a układ połączeń każdej fazy składa się z pierwszego dławika indukcyjnego, którego początek dołączony jest do dodatniego zacisku źródła napięcia stałego, a koniec tego dławika połączony jest z kolektorem pierwszego tranzystora głównego, do którego przyłączona jest dioda zwrotna pierwszego tranzystora głównego, natomiast emiter tego tranzystora połączony jest z początkiem drugiego dławika, do końca którego dołączony jest zacisk fazy odbiornika trójfazowego oraz początek trzeciego dławika, którego koniec połączony jest z kolektorem drugiego tranzystora głównego z dołączoną równolegle diodą zwrotną, a jego emiter połączony jest z początkiem czwartego dławika, którego koniec połączony jest z ujemnym zaciskiem źródła napięcia stałego. Z kolektorem pierwszego tranzystora głównego połączony jest emiter pierwszego tranzystora pomocniczego z dołączoną diodą zwrotną, a jego kolektor połączony jest z początkiem pierwszego kondensatora. Koniec tego kondensatora połączony jest z anodą diody, której katoda połączona jest z emiterem pierwszego tranzystora głównego. Koniec pierwszego kondensatora połączony jest również z katodą diody, której anoda połączona jest z ujemnym zaciskiem źródła napięcia stałego. Do kolektora drugiego tranzystora głównego dołączona jest także anoda diody, której katoda połączona jest z początkiem drugiego kondensatora. Z katodą tej diody połączona jest także anoda diody, której katoda dołączona jest do dodatniego zacisku źródła napięcia stałego. Koniec drugiego kondensatora połączony jest z emiterem drugiego tranzystora pomocniczego, przy czym kolektor tego tranzystora połączony jest z emiterem drugiego tranzystora głównego.

W układzie łagodnego przełączania tranzystorów według wynalazku w wykonaniu alternatywnym początek pierwszego dławika połączony jest z dodatnim zaciskiem źródła napięcia stałego a koniec tego dławika połączony jest z katodą diody, której anoda połączona jest z początkiem drugiego kondensatora. Kolektor pierwszego tranzystora głównego i emiter pierwszego tranzystora pomocniczego dołączone są do dodatniego zacisku źródła napięcia stałego a początek czwartego dławika połączony jest z anodą diody, której katoda połączona jest z końcem pierwszego kondensatora. Koniec czwartego dławika dołączony jest do ujemnego zacisku źródła napięcia stałego, a emiter drugiego

PL 226 065 B1 tranzystora głównego oraz kolektor drugiego tranzystora pomocniczego dołączone są do ujemnego zacisku źródła napięcia stałego. Dodatkowo do zacisku pierwszej fazy odbiornika dołączona jest anoda diody, której katoda połączona jest z dodatnim zaciskiem źródła napięcia stałego oraz do tego zacisku dołączona jest katoda diody, której anoda połączona jest z ujemnym zaciskiem źródła napięcia stałego

Zaletą sposobu oraz układu łagodnego przełączania tranzystorów w falownikach napięcia według wynalazku jest duża odporność na uszkodzenia, które mogą występować w dotychczas stosowanych układach łagodnego przełączania na skutek zakłóceń w sterowaniu tranzystorów. W proponowanym układzie nie może wystąpić udarowe rozładowanie kondensatora przez załączony tranzystor główny, co groziłoby jego uszkodzeniem na skutek przepływu zbyt dużego prądu, ponieważ między każdym kondensatorem z szeregowo dołączonym tranzystorem pomocniczym a odpowiadającym mu tranzystorem głównym włączona jest dioda zapobiegająca udarowemu rozładowaniu kondensatora przez tranzystor główny i odpowiadający mu tranzystor pomocniczy. Również nie istnieje zagrożenie nagłego przerwania prądu w dławikach, co spowodowałoby uszkodzenie tranzystora na skutek pojawienia się na nim przepięcia, ponieważ w proponowanym układzie nie występują szeregowe połączenia dławików z tranzystorami. Dodatkową zaletą jest proste sterowanie, gdyż tranzystory główne sterowane są nadrzędnie, niezależnie od sterowania tranzystorów pomocniczych. Przełączanie tranzystorów pomocniczych zależy od stanu pracy tranzystorów głównych. W przypadku braku koordynacji chwil załączenia i wyłączenia tranzystorów pomocniczych względem chwil załączenia i wyłączenia tranzystorów głównych wystąpi „twarde przełączanie” tranzystorów, nie zaś awaria urządzenia. Sposób i układ łagodnego przełączania tranzystorów według wynalazku może współpracować z dowolnym sposobem sterowania pracą trójfazowego, dwupoziomowego falownika napięcia. Rozwiązanie według wynalazku, poza wspomaganiem przełączania tranzystorów, pełni także funkcję zabezpieczenia przeciwprzepięciowego tranzystorów. Praca układu łagodnego przełączania według wynalazku jest praktycznie bezstratna z uwagi na brak rezystorów, co przyczynia się do zwiększenia sprawności falowników, dlatego proponowane rozwiązanie jest adresowane przede wszystkim do producentów falowników średniej i dużej mocy. Ilość tranzystorów oraz kondensatorów niezbędnych do zbudowania układu łagodnego przełączania według wynalazku jest taka sama jak w większości dotychczas stosowanych układów łagodnego przełączania. Większa ilość dławików i diod zastosowanych w układzie łagodnego przełączania według wynalazku, rekompensowana jest korzystnymi właściwościami eksploatacyjnymi sposobu i układu łagodnego przełączania tranzystorów w falownikach napięcia według wynalazku.

Wynalazek jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia układ łagodnego przełączania tranzystorów w trójfazowym, dwupoziomowym falowniku napięcia, Fig. 2 przedstawia układu łagodnego przełączania tranzystorów w trójfazowym, dwupoziomowym falowniku napięcia w wykonaniu alternatywnym, natomiast Fig. 3 przedstawia przebiegi czasowe w układzie połączeń łagodnego przełączania jednej fazy trójfazowego, dwupoziomowego falownika napicia.

Układ łagodnego przełączania tranzystorów trójfazowego, dwupoziomowego falownika napięcia w wariancie podstawowym przedstawia Fig. 1. Do dodatniego zacisku źródła napięcia stałego dołączone są początki pierwszych dławików indukcyjnych (L1a, L3a, L5a), a końce tych dławików połączone są z kolektorami pierwszych tranzystorów głównych (T1, T3, T5) z dołączonymi diodami zwrotnymi (DT1, DT3, DT5). Emitery pierwszych tranzystorów głównych (T1, T3, T5) połączone są z początkami drugich dławików (L1b, L3b, L5b), a do końca tych dławików dołączone są zaciski faz odbiornika trójfazowego (A, B, C) oraz dołączone są początki trzecich dławików (L2b, L4b, L6b). Końce tych dławików połączone są z kolektorami drugich tranzystorów głównych (T2, T4, T6) z dołączonymi diodami zwrotnymi (DT2, DT4, DT6), których emitery połączone są z początkami czwartych dławików (L2a, L4a, L6a). Końce czwartych dławików (L2a, L4a, L6a) połączone są z ujemnym zaciskiem źródła napięcia stałego. Z kolektorami pierwszych tranzystorów głównych (T1, T3, T5) połączone są emitery pierwszych tranzystorów pomocniczych (T1p, T3p, T5p) z dołączonymi diodami zwrotnymi (DT1p, DT3p, DT5p), których kolektory połączone są z początkami pierwszych kondensatorów (C1, C3, C5). Końce tych kondensatorów połączone są z anodami diod (D1s, D3s, D5s), których katody połączone są z emiterami pierwszych tranzystorów głównych (T1, T3, T5). Końce pierwszych kondensatorów (C1, C3, C5) połączone są również z katodami diod (D2z, D4z, D6z), których anody połączone są z ujemnym zaciskiem źródła napięcia stałego. Do kolektorów drugich tranzystorów głównych (T2, T4, T6) dołączone są także anody diod (D2s, D4s, D6s), których katody połączone są z początkami

PL 226 065 B1 drugich kondensatorów (C2, C4, C6). Z katodami diod (D2s, D4s, D6s) połączone są także anody diod (D1z, D3z, D5z), których katody dołączone są do dodatniego zacisku źródła napięcia stałego. Końce drugich kondensatorów (C2, C4, C6) połączone są z emiterami drugich tranzystorów pomocniczych (T2p, T4p, T6p), przy czym kolektory tych tranzystorów połączone są z emiterami drugich tranzystorów głównych (T2, T4, T6).

W wariancie alternatywnym (Fig. 2) pierwsze dławiki (L1a, L3a, L5a) połączone są szeregowo z diodami (D1z, D3z, D5z) oraz czwarte dławiki (L2a, L4a, L6a) połączone są szeregowo z diodami (D2z, D4z, D6z). Kolektory pierwszych tranzystorów głównych (T1, T3, T5), emitery pierwszych tranzystorów pomocniczych (T1p, T3p, T5p) i początki pierwszych dławików (L1a, L3a, L5a) dołączone są do dodatniego zacisku źródła napięcia stałego. Natomiast emitery drugich tranzystorów głównych (T2, T4, T6), kolektory drugich tranzystorów pomocniczych (T2p, T4p, T6p) i końce czwartych dławików (L2a, L4a, L6a) dołączone są do ujemnego zacisku źródła napięcia stałego. Katody diod (D1z, D3z, D5z) połączone są z końcami pierwszych dławików (L1a, L3a, L5a), a początki czwartych dławików (L2a, L4a, L6a) połączone są z anodami diod (D2z, D4z, D6z). Dodatkowo, do zacisków faz odbiornika trójfazowego (A, B, C) dołączone są anody diod (D1, D3, D5) i katody diod (D2, D4, D6), przy czym katody diod (D1, D3, D5) połączone są z dodatnim zaciskiem źródła napięcia stałego, a anody diod (D2, D4, D6) połączone są z ujemnym zaciskiem źródła napięcia stałego.

Figura 3 przedstawia przykładowe przebiegi sygnałów sterujących pracą pierwszego tranzystora głównego i pierwszego tranzystora pomocniczego, napięcia i prądu pierwszego tranzystora głównego i pierwszego tranzystora pomocniczego układu połączeń jednej z faz falownika. Przebiegi oznaczone jako G_T1, G_T1p przedstawiają sygnały sterujące pracą tranzystorów odpowiednio (T1) i (T1p) (sygnał dodatni oznacza wysterowanie tranzystora do przewodzenia, sygnał o poziomie zero oznacza wysterowanie do nieprzewodzenia), u_T1, u_T1p przedstawiają napięcia na tranzystorach (T1) i (T1p); i_T1, i_T1P przedstawiają prądy tranzystorów (T1) oraz (T1p).

W chwili t1 następuje wyłączenie pierwszego tranzystora głównego (T1), którego prąd maleje skokowo do zera. Kondensator (C1) ładuje się rezonansowo do napięcia wyższego od napięcia źródła napięcia stałego a prąd tego kondensatora płynie przez (L1a), (DT1p), (C1), (D1s), (L1b), fazę (A) odbiornika. Prąd dławika (L1a) i kondensatora (C1) maleje do zera, natomiast napięcie kondensatora (C1) i napięcie tranzystora (T1) narasta i osiąga wartość maksymalną w chwili t2. Prąd fazy (A) odbiornika płynie od ujemnego zacisku źródła napięcia stałego częściowo przez (D2z), (D1s), (L1b), a częściowo przez dławik (L2a), diodę zwrotną (DT2) tranzystora głównego (T2) i dławik (L2b). Napięcie na tranzystorze głównym (T1) ustala się na poziomie napięcia źródła napięcia stałego. Ponieważ napięcie na tranzystorze głównym (T1) podczas wyłączenia jest bliskie zeru z uwagi na ładowanie kondensatora (C1), to tranzystor (T1) jest wyłączany łagodnie.

W chwili t3 następuje załączenie tranzystora głównego (T1). Prąd dławika (L1a) i tranzystora głównego (T1) zaczyna narastać łagodnie do wartości prądu odbiornika. Natomiast prąd płynący przez diodę (D1s) i (D2z) oraz prąd płynący przez dławik (L2a), diodę zwrotną (DT2) tranzystora głównego (T2) i dławik (L2b) zaczynają maleć łagodnie do zera. Ponieważ załączanie tranzystora głównego (T1) następuję przy prądzie bliskim zeru ze względu na charakter narastania prądu w dławiku (L1a), to tranzystor główny (T1) jest załączany łagodnie. Gdy prąd dławika (L1a) osiągnie wartość prądu odbiornika, to prąd płynący przez diodę (D1s) i (D2z) oraz prąd płynący przez dławik (L2a), diodę zwrotną (DT2) tranzystora głównego (T2) i dławik (L2b) osiągną wartość równą zeru. W tym stanie w chwili t4 załączany jest tranzystor pomocniczy (T1p). Następuje proces rezonansowego rozładowania kondensatora (C1) w obwodzie: (C1), (T1p), (L1a), źródło napięcia stałego, (D2z). Tranzystor pomocniczy (T1p) zostaje wyłączony w chwili t5 po zakończeniu procesu rozładowania rezonansowego kondensatora (C1). Zatem tranzystor pomocniczy (T1p) jest załączany i wyłączany przy prądzie równym zeru, a więc przełączanie tego tranzystora jest łagodne. Dla poprawnie dobranych kondensatorów i dławików, kondensator rozładuje się do napięcia równego zeru. Tym samym energia zmagazynowana w kondensatorze (C1) zostaje zwrócona do źródła napięcia stałego. Od chwili t5 tranzystor główny (T1) pozostaje w stanie przewodzenia, natomiast tranzystor pomocniczy (T1p) jest w stanie nieprzewodzenia. Prąd płynie od dodatniego zacisku źródła napięcia stałego przez dławik (L1a), tranzystor główny (T1), dławik (L1b) do fazy (A) odbiornika. Kondensator (C1) pozostaje rozładowany; stan ten trwa do chwili ponownego wyłączenia tranzystora (T1).

Drugi tranzystor główny układu połączeń danej fazy (T2) oraz drugi tranzystor pomocniczy (T2p) dla przeciwnego kierunku prądu odbiornika są załączane analogicznie jak tranzystor główny (T1) oraz tranzystor pomocniczy (T1p).

Claims

1. Sposób łagodnego przełączania tranzystorów trójfazowego dwupoziomowego falownika napięcia posiadającego trzy układy połączeń, identyczne dla każdej fazy, składające się z dwóch tranzystorów głównych z dołączonymi diodami zwrotnymi w układzie każdej fazy, przy czym każdy tranzystor główny falownika jest wyposażony w dodatkowy układ wspomagający jego przełączanie, składający się z tranzystora pomocniczego, kondensatora, dławików oraz diod, znamienny tym, że w każdym z układów połączeń dla poszczególnych faz pierwszy tranzystor pomocniczy (T1p, T3p, T5p) zostaje załączony po upływie zadanego przedziału czasu (At1) względem chwili załączenia pierwszego tranzystora głównego (T1, T3, T5), a wyłączony zostaje po upływie zadanego przedziału czasu (At2), jednak nie później niż w chwili wyłączenia pierwszego tranzystora głównego (T1, T3, T5), a drugi tranzystor pomocniczy (T2p, T4p, T6p) zostaje załączony po upływie zadanego przedziału czasu (At1) względem chwili załączenia drugiego tranzystora głównego (T2, T4, T6), a wyłączony zostaje po upływie zadanego przedziału czasu (At2) jednak nie później niż w chwili wyłączenia drugiego tranzystora głównego (T2, T4, T6).

2. Układ łagodnego przełączania tranzystorów trójfazowego dwupoziomowego falownika napięcia, posiadającego trzy układy połączeń, identyczne dla każdej fazy, składające się z dwóch tranzystorów głównych z dołączonymi diodami zwrotnymi w układzie każdej fazy, przy czym każdy tranzystor główny falownika jest wyposażony w dodatkowy układ wspomagający jego przełączanie, składający się z tranzystora pomocniczego, kondensatora, dławików oraz diod, znamienny tym, że do dodatniego zacisku źródła napięcia stałego dołączone są początki pierwszych dławików indukcyjnych (L1a, L3a, L5a), a końce tych dławików połączone są z kolektorami pierwszych tranzystorów głównych (T1, T3, T5) z integralnie dołączonymi diodami zwrotnymi (DT1, DT3, DT5), których emitery połączone są z początkami drugich dławików (L1b, L3b, L5b), a końce tych dławików dołączone są do zacisków faz odbiornika trójfazowego (A, B, C) oraz do początków trzecich dławików (L2b, L4b, L6b), których końce połączone są z kolektorami drugich tranzystorów głównych (T2, T4, T6) z integralnie dołączonymi diodami zwrotnymi (DT2, DT4, DT6), których emitery połączone są z początkami czwartych dławików (L2a, L4a, L6a), których końce połączone są z ujemnym zaciskiem źródła napięcia stałego, przy czym z kolektorami pierwszych tranzystorów głównych (T1, T3, T5) połączone są emitery pierwszych tranzystorów pomocniczych (T1p, T3p, T5p) z integralnie dołączonymi diodami zwrotnymi (DT1p, DT3p, DT5p), których kolektory połączone są z początkami pierwszych kondensatorów (C1, C3, C5), a końce tych kondensatorów połączone są z anodami diod (D1s, D3s, D5s), których katody połączone są z emiterami pierwszych tranzystorów głównych (T1, T3, T5) oraz końce tych kondensatorów połączone są również z katodami diod (D2z, D4z, D6z), których anody połączone są z ujemnym zaciskiem źródła napięcia stałego, natomiast do kolektorów drugich tranzystorów głównych dołączone są anody diod (D2s, D4s, D6s), których katody połączone są z początkami drugich kondensatorów (C2, C4, C6) oraz z anodami diod (D1z, D3z, D5z) połączonych katodami z dodatnim zaciskiem źródła napięcia stałego, a końce drugich kondensatorów (C2, C4, C6) połączone są z emiterami drugich tranzystorów pomocniczych (T2p, T4p, T6p) z integralnie dołączonymi diodami zwrotnymi (DT2p, DT4p, DT6p), a kolektory tych tranzystorów połączone są z emiterami drugich tranzystorów głównych (T2, T4, T6).

3. Układ łagodnego przełączania tranzystorów trójfazowego dwupoziomowego falownika napięcia według zastrz. 2, znamienny tym, że początki pierwszych dławików (L1a, L3a, L5a) połączone są z dodatnim zaciskiem źródła napięcia stałego a końce tych dławików połączone są z katodami diod (D1z, D3z, D5z), natomiast kolektory pierwszych tranzystorów głównych (T1, T3, T5) i emitery pierwszych tranzystorów pomocniczych (T1p, T3p, T5p) dołączone są do dodatniego zacisku źródła napięcia stałego a początki czwartych dławików (L2a, L4a, L6a) połączone są z anodami diod (D2z, D4z, D6z) a końce tych dławików dołączone są do ujemnego zacisku źródła napięcia stałego, natomiast emitery drugich tranzystorów głównych (T2, T4, T6) oraz kolektory drugich tranzystorów pomocniczych (T2p, T4p, T6p) dołączone są do ujemnego zacisku źródła napięcia stałego a dodatkowo do zacisków faz odbiornika trójfazowego (A, B, C) dołączone są anody diod (D1, D3, D5), których katody połączone są z dodatnim zaciskiem źródła napięcia stałego oraz katody diod (D2, D4, D6), których anody połączone są z ujemnym zaciskiem źródła napięcia stałego.