Регулируемый инвертор
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (и) 1001386 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12. 02. 81 (21) 3244360/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет (5l )N. К.п.
Н 02 Н 7/515
/(Н 02 И 7/155 тввударстееииые ке®итет
CCCP ве аевем изебретеиий и етхрытий
Опубликовано 28.02.83. Бюллетень М 8 (53) УДК 621 ° 314, ..572(088.8) Дата опубликования описания 01.03 .83 (72) Автор изобретения
В.Г. Холин
Ф
1 т " . ... /
), Территориальный центр управления междугородними, - / связями и телевидением% .12 (71) Заявитель (54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ИНВЕРТОР
Изобретение относится к технике преобразования постоянного напряжения в переменное и может быть использовано, в частности, при конструировании систем -гарантированного питания.
Известны автономные регулируемые инверторы, построенные по мостовым схемам Г1 j.
Чри малых величинах инвертируемых напряжений более предпочтительны двухтактные схемы с нулевым выводом у которох токовые потери меньше (2 1.
В данных схемах нельзя непосредственно получить регулируемое сину" соидальное напряжение. К автономным регулируемым инверторам наряду с обеспечением высокого КПД и снижением типовой мощности трансформатора предъявляются также требования к повышению коммутационной устойчивости, уменьшению стоимости, упрощению конструкции и другие.
Наиболее близок к предлагаемому инвертор с широтным регулированйем, содержащий общий коммутационный узел для обоих рабочих тиристоров. Коммутация тиристоров в нем выполняется з подачей импульса обратного напряжения на рабочие тиристоры от коммутирующего контура, с последующим перезарядом конденсатора контура через цепь, состоящую из двух диодов и
®о дросселя. Кроме этих элементов, схема инвертора содержит дроссель в цепи источника постоянного напряжения -. и фильтрующие конденсаторы,, включенные параллельно обмоткам трансформатора, которые обеспечивают протекание коммутирующих импульсов t 3 $
Известный инвертор сложен и не обеспечивает полного регулирования го напряжения на выходе при комплексном характере сопротивления нагрузки (например, на фильтре ). Это связано с тем, что в паузе между двуполярными рабочими импульсами выходного напря1001386
3 жения возникают уравнительные токи между нагрузкой и трансформатором.
Избыточная коммутационная мощность в этой схеме не выводится в звено постоянного напряжения и мощность коммутационных импульсов не регулируется. Это приводит к увеличению коммутационных потерь.
Цель изобретения — упрощение и снижение коммутационных потерь. о
Указанная цель достигается тем, что в инверторе, содержащее два основных и один коммутирующий тиристор, одни одноименные электроды которых объединены и подключены через коммутирующий дроссель к одному выводу источника постоянного тока, соединенному через возвратные диоды с другими электродами основных тиристоров, соединенными между собой через два по- следовательно соединенных конденсатора, а с концами первичной обмотки трансформатора - непосредственно, причем средняя точка первичной обмотки подключена к другому выводу источника и связана с общей точкой конденсатора, а вторичная обмотка трансформатора подключена к нагрузке, а также два вентиля и дополнительный дроссель, один вентиль соединен последовательно с дополнительным дросселем и включен согласно с тиристорами между общей точкой конденсаторов с коммутирующим тиристором и средней точкой. первичной обмотки трансформатора, подключенной через второй вентиль к точке соединения тиристоров с коммутирующим дросселем, причем второй вентиль соединен с тиристорами разноименными
40 электродами, а другой электрод коммутирующего тиристора подключен к общей точке конденсаторов.
Кроме того, с целью обеспечения возможности глубокого регулирования напряжения при реактивной нагрузке регулятор снабжен двумя дополнительными тиристорами, включенными встречно-параллельно и шунтирующими вторичную обмотку трансформатора.
С целью улучшения энергетических показателей в составе систем гарантированного питания переменным током вторичная обмотка трансформатора подключена к источнику переменного тока через введенные два встречно-параллельно включенных вспомогательных тиристора.
На чертеже представлена схема инвертора.
Предлагаемый инвертор содержит конденсатор фильтра 1, первичную обмотку 2 выходного трансформатора, к концам которой подключены два основных тиристора 3 и 4, дроссель 5, коммутирующий тиристор 6, подключенный к средней точке обмотки 2 через дополнительный дроссель 7 и вентиль (диод ) 8, коммутирующие конденсаторы 9 и 10, возвратные диоды 11 и 12, вентиль (тиристор ) 13. Вторичная обмотка 14 трансформатора подключена к цепи нагрузки и зашунтирована двумя встречно-параллельно соединенными тиристорами 15 и 16 и подключена к источнику переменного тока через вспомогательные тиристоры 17 и 18.
Инвертор работает следующим образом.
Основные тиристоры 3 и 4 включаются поочередно.
При включении коммутирующего тиристора 6 напряжение конденсаторов прикладывается во встречной полярности к тиристорам 3 и 4, запирая их.
Запирание коммутирующего тиристора происходит при обратной полуволне тока этого контура. В последующем происходит перезаряд коммутирующих конденсаторов через цепь, состоящую из диода 8 и дросселя 7.
Протекание процесса коммутации сопровождается появлением импульса напряжения на дросселе 5. Управление мощностью (энергией ) коммутирующих импульсов осуществляется вентилем 13, который включается при определенном напряжении на дросселе
5. Когда вентиль 13 полностью отперт и выполняет функции диода, коммутационная мощность полностью возвращается в звено постоянного напряжения за вычетом потерь на коммутацию. И наоборот, при разрыве названной цепи инвертор переводится в режим максимальной коммутационной мощности, В паузах между рабочими импульсами напряжения для замыкания тока, определяемых реактивной составляющей сопротивления нагрузки, производится поочередное включение тиристоров 15 и 16, Шунтирование осуществляется на выходе инвертора, в связи с чем токи нагрузки замыкаются помимо обмоток трансформатора. ВследS 1001 ствие этого достигается повышение коэффициента использования трансформатора и обеспечивается возможность сопряжения инвертора с фильтром. При этом имеется два варианта управления S шунтирующими тиристорами: включение тиристоров на поддержание выходных токов предществующих рабочих импуль,сов и на обратные токи. В последнем варианте обеспечивается автоматическое отключение шунтирующих тиристоров рабочими импульсами напряжения и достигается полная глубина регулирования в широких пределах изме.нения реактивной составляющей сопротивления нагрузки.
При использовании инвертора в составе системы гарантированного питания переменным током встречно-параллельно включенными тиристорами 17 и 20
1Я, производится импульсное подключение инвертора к питающей сети переменного тока. Такой режим параллельной работы с сетью может осуществляться при автотрансформаторной свя- 25 зи инвертора с сетью, как это изображено на чертеже, либо при необходимости обеспечения гальванической развязки с помощью отдельной сетевой обмотки. 30
В режиме параллельной работы инвертор фазируется с сетью, так,чтобы рабочие импульсы инвертора совпадали по полярности с напряжением сети. Сетевое напряжение, превышающее по- амплитуде напряжение инвертора, обеспечивает появление зарядного тока через диоды 11 и 12. Воздействие импульсов напряжения сети на инвертор может рассматриваться как прямая трансформация мощности сети в нагрузку. При этом в течение периода источник постоянного тока получает от сети импульсы зарядного тока
45 и отдает в нагрузку разрядные импульсы. В силу указанных особенностей в режиме параллельной работы с сетью силовая часть инвертора существенно разгружена по току и на нее автомати50 чески переводится вся преобразуемая мощность при отключении .сети без нарушения форйы кривой выходного напряжения. Такое построение системы гарантированного питания позволяет обеспечить в одном устройстве выпрям- ление и инвертирование и при этом исключить двойное преобразование электроэнергии.
386
Комплексное использование изложенных приемов s построении двухтактного широтно-регулируемого инвертора позволяет получить следующие основные технические преимущества устройства высокую коммутационную устойчивость при упрощении узла общей коммутации; возможность сопряжения инвертора с фильтром при относительном снижении типовой мощности транс- форматора; упрощение системы гарантированного питания переменным током, а также высокие энергетические показатели преобразований.
Формула изобретения
1. Регулируемый инвертор, содержащий два основных и один коммутирующий тиристор, одни одноименные электроды которых объединены и под" ключены через коммутирующий дроссель к одному выводу источника постоянного тока, соединенному через возвратные диоды с другими электродами основных тиристоров, соединенными между собой через два последовательно соединенных конденсатора, а с концами первичной обмотки трансформатора — непосредственно, причем средняя точка первичной обмотки подключена к другому выводу источника и связана с общей точкой конденсаторов, а вторичная обмотка трансформатора подключена к нагрузке, а также два вентиля и дополнительный дроссель, отличающийся тем, что, с целью упрощения и снижения коммутационных потерь, один вентиль соединен последовательно с дополнительным дросселем и включен согласно с тиристорами между общей точкой конденсаторов с коммутирующим тиристором и средней точкой первичной обмотки трансформатора, подключенной через второй вентиль к точке соединения тиристоров с коммутирующим дросселем, причем указанный второй вентиль соединен с тиристорами разноименными электродами, а другой электрод коммутирующего тиристора подключен к общей точке конденсаторов °
2. Инвертор по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью обеспечения возможности глубокого регулирования напряжения при реактивной нагрузке, он снабжен двумя
7 1 дополнительными тиристорами, включенными встречно-параллельно и шунтирующими вторичную обмотку трансформатора.
3. Инвертор по и. 2, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей в составе систем гарантированного питания переменным током, вторичная обмотка трансформатора подключена к источнику переменного тока через введенные два встречно-па001386 раллельно включенных вспомогательных тиристора.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
Патент Японии М 52-40411, кл. H 02 M 7/515, 1977.
2. Шиллинг В, Тиристорная техника. Л. 1981, с. 140.
10 3. Лекоргийе Ж. Управляемые электрические вентили и их применение. М., 1971, с. 397.
Составитель И. Жеребина
«Редактор Л. Пчелинская Техреду Ж.Кастелевич Коооектоо
Заказ 1439/70 Тираж 685 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений .и открытий
11/0)g Москва Ж-Я Раушская наб.д д. 4/5
Филиал ППП патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4