Автономный последовательный инвертор

Автономный последовательный инвертор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(1 (61) Дополнительное к аг1т. CÇHË-ву (22) Заявлено Х),,02„76 (21) 232 - 18272>-07

1 с присоединением заявки ."1, ЗЗ.:"," „; 2.:.- J71I (23) Приоритет (43) O tk HK H o05,06.,785 л 1 it!IH-. 11. (45) Дата опубликования опнса",:ип О.113. 3

Ф т...

1и .1 / 1, Государственный комитет

Совета Министра" СССР по делам изооретений и открь тий (с:>р д

) >,. „

М. N. АКОПИС, В, В, ШИПИШЬ- 1.-:, Г . 1И, "1«ОГ.111 с.

А. Л. Новиков, А, А, Рух;-,сап,, В, Л,, Ce:ëoðoäo::; . ГО:.:1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Уральский Ордена Трудового Красного Зна» .=-н .. политехнический институт и11, С..л1, Кивович (5<) ДВТОНС11лН111 ПДСrgggg;1Т1- 11-->I,

Изобретение относится к области преобразовательной техники.

Извес..ен ряд схем одномостовых инверторов, в которых сброс избыточной реактивной энергии осуществляется посредством вентилей встречно-параллельного включения I i j. C при- 5 менением управляемых встречно-параллельных вентилей во время бестоковой паузы между работой прямых и встречных вентилей, к прямым вентилям прикладывается обратное напряжение. При отпирании встречных вентилей обратное напряжение, прикладываемое к прямым вентилям, равно падению напряжения на встречных вентилях, т. е. очень малое по величине. Время работы встречных вентилей составляет о новной интервал времени, предоставляемого для восстановления управляемости, что приводит к увеличению времени, необходимого для восстановления управляемости прямых вечтилей.

В схеме со встречно-параллельными неуправляемыми вентилями, содержащей подключенный через фильтровые дроссели к входным зажимам вентильный мост с узлЬМ коммутации, параллельно которому подключена последовательная цепь из двух фильтровых конденсаторов и нагрузки, зашунтированной. обратным вентильным полумостом, в течение всего ин- М

Я тервала времени, предоставляемого для Носстановления управляемост11 прямых вентилей, к ник прикладывается малое Обратнос напряжение, что еще более увеличивает время, необходи ioe для восстановления управляемости, а следовательно, снижает предельно допустимую выходи частоту инв ртора (2).

Цель10 изобретения является повышение эффективности ограничения напряжения на элементах инвер ора и нагрузке, а также увеличение его выходной частоты.

Указанная цель достигается тем, чт0 филь1ровые дроссели выполнены с отводами, соединенными через дополнительные фильтровые к1Н,денсатары с концами соответству1ощих дополиительнвих коммутирующих индуктивностей, каждая из которых включена между нагрузкой и фильтровым конденсатором, причем их точки соединения с нагрузкой соединены через дополнIгтельные вентили с Одними Отводам11 фильтровых дросселей, к другим отводам которыхх подключены диоды.

На Ьнг. 1 изображена схема автономного последовательного инвертора; на фиг. 2 --- инвертор, выполненный по двухмостовой схеме

Инвертор содержит прямые вентили 1--- 4 моста инвертора. Диагональную коммутирующу10 иид1уктивность 5. Комы ути11у1ощий конден

610266 4 сатор б, фильтровые конденсаторы 7, 8, нагрузку 9, дополнительные коммутирующие индуктивности 10. 11, дополнительные фцльтровые конденсаторы 12 — 15, фильтровые дроссели 1

17, дио ы 18, 19 сброса реактивной энергии, дополнительные вентили (тиристоры) 20, ) 20 21 для ofранцчения напряжеHH на нагрузке.

Инвертор работает следующим образом.

При отпирании в первом такте вентилей

1, 4 ток протекает по контуру 7 — 1 — 5 — б 4 8— — 11 — 9 — 0 — 7. При этом через нагрузку протекает снизу вверх импульс тока, близкий по форме к синусоиде. Во второй части полупериода первого такта, когда напряжение на индуктивностях 10 и 11 принимает полярность„ указанную на фиг. 1, и превышает напряжение на фильтровых конденсаторах 12 и 13, открыъа1отся диоды 18 и 19. Индуктивности 10 и 1

11 зашунтированы контурами 18, 12 и 13, 19.

Это приводит к тому, что ток в контуре: 7 — 1— — — 5 — б 4 8 — 11 — 9 — 10 — 7 быстро прекращается и поотекает в контурах: 10 — 18 — 12 — 11—

9 — 10 и 10 — 13 — 19 — 11 — 9 — 10. В резулы ате этого перезаряд конденсатора 6 будет остановлен на заданном уровне, а запас электром агнитной энергии в коммутирующих индуктцвностях 10 и 11 будет израсходован в нагрузке. При открывании во втором такте вентппей 2 и 3 ток протекает по контуру: 7 — 2— — б -5 — 3 — 8 — 11 — 9 — 10 — 7. При этом через нагрузку 9 снова протекает импульс тока, близкий по форме к синусоиде в том же направлении снизу вверх. Во второй части полуперпода второго такта, когда напряжение на индуктивностях 10 и 11 принимает полярность, указанную на фиг. 1, и превышает напряжение на фильтровых конденсаторах 12 и 13, открываются вентили 18 и 19. Индуктивности

10 и 11 будут зашунтированы контурами 18, 12 и 13, 19. Это приводит к тому, что ток в контуре: 7 — 2 — 6 — 5 — 3 — 8 — 11 — 9 — 10 — 7 прекращается и протекает в контурах: 10 — 18— — 12 — 11 — 9 — 10 и 10 — 13 — 19 — 11 — 9 — 10. В результате этого перезаряд конденсатора б будет остановлен на заданном уровне, а запас электромагнитной энергии в коммутирующих индуктцвностях 10 и 11 будет израсходован в нагрузке 9.

Для обеспечения нормальной коммутации вентилей 1 — 4 при резком возрастании сопротивления нагрузки 9 применены встречные вентили 20 и 21 и дополнительные фильтровые конденсаторы 14 и 15. Известно, что в последовательных инверторах при возрастании сопротивления нагрузк, растет напряжение на ней. Если напряжен;; на нагрузке становится выше напряжения на фильтровых конденсаторах 14 и 15, заряженных до половины питающего напряжения, то открываются вентили 20 и 21 и ограничивают дальнейшее нарастание напряжения на ней. При этом ток сброса энергии с нагрузки протекает по контурам: 9 — 15— — 21 — 9 и 9 — 20 — 14 — 9. Изменяя моменты вк,.ю ения вентилей 20 и 21, можно регулировать уровень ограничения напряжения на нагрузке, тем самым обеспечивается возможность оптимальной настройки работы инвертора . Инвертор может работать и в полумостовом исполнении.

С целью повышения предельной частo1ы работы предлагаемый инвертор может быть выполнен по двухмостовой схеме (фиг. 2).

Такой инвертор содержит следующие дополнительные элементы: управляемые вентили 22 — 25 второго моста, коммутирующие индуктивности 26 — 32, включенные в анодные цепи тиристоров, коммутирующий конденсатор

34 второго моста.

При отпирании в первом такте вентилей

1 и 4 ток течет по контуру: 7 †30 1 — 6 — 4— — 33 — 15 — 9 — 10 — 7. При этом через нагрузку 9 протекает снизу вверх импульс тока по форме, близкий к синусоидальному. Во второй части

15 полупериода первого такта, когда напряжение на индуктивности 10 принимает полярность, указанную на фиг. 2, и превышает напряжение на фильтровом конденсаторе 12 и нагрузке 9, открывается диод 18. Индуктивность 10 шунтируется цепью: 9 — 12 — 18. При этом ток в контуре: 7 — 30 — 1 — 6 — 4 — ЗЗ вЂ” 15 — 9 — 10 — 7 быстро прекращается и протекает в контуре:

10 — 9 — 12 — 18 — 10.

B результате этого перезаряд конденсатора 6 будет остановлен на заданном уровне, а запас электромагнитной энергии в коммутирующей индуктивности 10 будет израсходован в нагрузке 9.

При отпирании во втором такте вентилей

22 и 25 ток протекает по контуру: 14 — 26 — 22— — 34 — 25 — 29 — 8 — 11 — 9 — 14. При этом через нагрузку 9 снова протекает импульс тока по форме, близкий к синусоидальному, в ту же сторону, т.е. снизу вверх. Во второй части полупериода второго такта, когда напряжение на коммутирующей индуктивности 11 принимает знак, указанный на фиг. 2, и превышает напряжение на фильтровом конденсаторе

13 и нагрузке 9, открывается вентиль 19, и индуктивность 11 шунтируется по контуру: 19— — — 13 — 9, что приводит к прекращению тока по контуру: 14 †26 †22 †34 †25 †29 †8 †11 — 9— — 14 и протеканию тока в контуре: 11 — 19— — 13 — 9 — 11. Это останавливает перезаряд конденсатора 34 на заданном уровне и обеспечивает рассеивание в нагрузке 9 запаса электромагнитной энергии индуктивности 11. В тре45 тьем и четвертом тактах работают соответственно 2 — 3 и 23 — 24 тиристоры. Цепи протекания токов в этом случае аналогичны предыдущим двум тактам..

Таким образом, сброс избыточной реактивной энергии с коммутирующих индуктивностей о существляется на дополнительные фильтровые емкости, заряженные до половины питающего напряжения, что позволяет существенно снизить предельные напряжения на элементах инвертора. В течение всего интервала времени, предоставляемого на восстановление управляемости, к прямым вентилям прикладывается обратное напряжение, что позволяет снизить время, необходимое для восстановления управляемости прямых вентилей, а следовательно, повысить предельную выходную частоту инвертора. Ток сброса с дополнительных

6!0266

Формула изобретения

Фиг. г

Составитель И. Галиева

Техред О. Луговая Корректор Н. Тупипа

Тираж 892 Подписное

Редактор В. Фельдман

Закал 3031/46

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 коммутирующих индуктивностей протекает по нагрузке в том же направлении, что и ток прямых вентилей, а это снижает уровень гармонических составляющих в токе нагрузки и повышает КПД инвертора.

Ограничение напряжения на нагрузке позволяет обеспечить устойчивую работу инвертора в широком диапазоне изменения эквивалентного сопротивления нагрузки.

Двухтактный вариант схемы инвертора позволяет повысить предельную частоту работы преобразователя.

Автономный последовательный инвертор, содержащий подключенные ко входным выводам через фильтровые дроссели вентильные мосты с узлами коммутации, подключенную параллельно мостам последовательную цепь из нагрузки и двух фильтровых конденсаторов, свя6 занных со входными выводами одними обкладками — непосредственно, а другими — через диоды, отличающийся тем, что, с целью ограничения напряжения на элементах инвертора и нагрузке и повышения выходной частоты, фильтровые дроссели выполнены с отводами, соединенными через дополнительные фильтровые конденсаторы с концами соответствующих дополнительных коммутирующих индуктивностей, каждая из которых включена между нагрузкой и фильтровым конденсатором, причем их точки соединения с нагрузкой соединены через дополнительные вентили с одними отводами фильтровых дросселей, к другим отводам которых подключены упомянутые диоды.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 270870, кл. Н 02 P 13/18, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР № 535695, кл. Н 02 М 7!515, 1973.