Автономный инвертор напряжения

Автономный инвертор напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДИТВЛЬСТВУ (61 ) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 280979 (2l)2823356/24-07 (51)М. КЛ. с лрисоединением заявки Hо(23) Приоритет—

Н 02 М 7/515

Государетаенный коммтет

СССР оо делам изобретений н открытий (53) УДК 621,314. 572 (088,8) Опубликовано 15.0681. Бюллетень К9 22.

Дата опубликования описания 15 06.81 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Ncc (54) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР НАПРЯЖЕНИЯ !

Изобретение относитсь к электротехнике и может быть использовано для любого варианта схемы тиристорного инвертора напряжения с одно5 фазной и трехфазной нагрузкой.

Известны схемы автономных инверторов напряжения с узлами коммутации основных тиристоров, построенные на основе однофаэного тиристорного моста, в диагонали которого включена коммутирующая цепочка иэ конденсатора и дросселя. Подобные схемы содержат минимальное количество реактивных элементов, что существенно улучшает массогабаритные показатели преобра- 15 зовательного устройства (1) и (2) .

Однако в данных устройствах имеет место общая или групповая коммутация основных тирис. оров инвертора и, следовательно, не обеспе " - 20 вается такой гармонический состав выходного напряжения, который достигается при повентильной коммутации тирнсторов, например, методом дополнительных коммутаций на полупериоде (31, Наиболее близкой к предложенной по технической сущности является схема трехфазного автономного инвертора напряжения, содержащего подклю- 30 ченные ко входным выводам мост- основных тиристоров, шунтированных обратными диодами, параллельно каждому иэ которых подключены через двухоперационные тиристоры вторичные обмотки импульсного трансформатора, и однофазный коммутирующий тиристорный мост, в диагональ постоянного тока которого включена первич« ная обмотка упомянутого импульсного трансформатора, а в диагональ пере-. менного тока — параллельно соединенные коммутирующие реактивная цепочка состоящая из конденсатора и дросселя„ и цепочка иэ двух доэарядных тиристоров, катоды которых образуют общую точку и ею подключены к отрицательному выводу источника питания ннвертора.В данной схеме инвертора обеспечивается повентильная коммутация основных тиристоров и, кроме того, возможно регулирование начального напряжения на коммутирующем конденсаторе а значит и амплитуды колебательного тока в коммутирующей цепочке в зависимости от величины тока нагрузки, что является достоинством устройства при его работе на переменную по величине нагрузку, поскольку обеспечивается экономичное

838971 расходование коммутационной энергии, требуемой для эапирания основных тиристоров, т,е..Повышается коэффициент полеэного действия устройства (4), Недостаток данного устройства является неудовлетворительное для ряда случаев практического применения инвертора качество его выходного напряжения, что является следствием применения в инверторе параллельной, а не последовательной коммутации, которая в отличие от последней часто не обеспечивает требуемой линейности регулировочной характеристики и жесткости выходной характеристики преобразовательных устройств особенно в области высоких рабочих частот.

Цель изобретения — улучшение качества выходного напряжения инвертора.

Поставленная цель достигается тем„ чта в автономный инвертор напряжения, содержащий подключенные ко входным выводам трехфазный мост основных тиристоров, последовательно с каждым нз которых включены трансФорматорные обмотки, и трехфазный мост обратных диодов, однафазный тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в диагонали, связанным своими обкладками с анодами двух цозарядных тиристоров, подключенных катодами к отрицательному входному выводу, причем катодная группа однофазного моста связана с одним концам первичной обмотки импульсного трансформатора,. другой конец которой соединен с анодной группой этого же моста и положительным входным выводом, снабжен тремя распределительными тиристорамн, двумя дополнительными импульснымй трансформаторами и двумя дросселями, включенными между обкладками коммутирующего конденсатора и анодами дозарядных тиристоров, а в качестве трансформаторных обмоток каждой Фазы использованы вторичные обмотки соответствующего импульсного трансформатора, причем первичные обмотки всех импульсных трансформаторов с последовательно соединенными с ними распределительными тиристорами, подключенными анодами к катодной группе однофазного моста, соединены параллельно.

На фиг: 1 представлена принципиальная схема предлагаемого автономйого инвертора напряжения в трехфаэном мостовом варианте исполнения; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства на интервале коммутации.

Трехфазный мостовой конвертор содержит основные тиристоры 1-6, последовательно каждому из которых включена одна из вторичных обмоток

7-12, расположенных па две обмотки на каждом иэ трех импульсных тран форматарав 13-15, а каждую цепочку из основного тиристара и вторичной обмотки шунтирует обратный диод

16-21, трехфазную нагрузку 22 и однофазный мост из коммутирующих

)тиристоров 23-26. В диагональ переменного тока этого моста включены параллельно соединенные коммутирующая реактивная цепочка 27, состоящая из конденсатора 28, и цепоч ка из двух дозарядных тиристорав

29 и 30 и двух линейных,црасселей

31, 32, причем дазарядные тиристоры образуют своими катодами общую точку, которая соединена с отрицатель 5 ным входным выводом. В диагональ постоянного тока включены три параллельно соединенные цепочки, в каждую из которых входит один распределительный тиристор из числа 33-35 и

20 одна из первичных обмоток 36-38, расположенных соответственно на трансформаторах 13-15.

Инвертар работает следующим образам.

Пусть в начальный момент t0 открыты тиристоры 1„ 3, и 5, а напряжение на коммутирующем конденсаторе 28 имеет положительный потенциал на правой обкладке. В момент времени начинается процесс коммутации тйристара 1. Для выключения тиристора 1 подают импульсы положительного тока управления на тиристары 23, 26 и 33. При зтам конденсатор 28 начинает перезаряжаться по контуру

28-26-33-26-23-28. На первичной обмотке 36 в момент „ появляется напряжение, равное (без учета падения напряжения в праводящих тиристарах

23, 26 и 33) напряжению на конден4О саторе 28. Эта напряжение трансформируется на вторичные обмотки 7 и

10. Коэффициент трансформации трансформаторов 13-15 выбирают таким, чтобы на вторичных обмотках появлялось напряжение большее го величине, чем напряжение источника питания. В зтам случае на запираемом основном тиристоре инвертора (в рассматриваемый коммутационный такт — эта тиристар 1) появляется импульс обратного анаднога напряжения. Этот импульс прикладывается к тиристару 1 на интервале времени + -. tg (фиг., в} после того, как в момент + восстанавливает блокирующие свойства анодный р-и-переход тиристора 1.

Когда на ;яристоре 1 появляется обратное аноднае напряжение, ток

Фазы А переключается на обратный диод 19, благодаря чему напряжение щ фазы А изменяет полярность на противоположную практически без задержки относительна начала процесса коммутации тиристора 1 (интервал занимает окала 1 мк.- }, в та время, как в известном устройстве зта

838971!

О 20

30

40

55 происходит со значительной (несколько,цес я тков микросекунд ) задержкой что ограничивает использование инвертора в диапазоне верхних частот, а кроме того, зта задержка нестабильна и зависит от величины- тока

° нагруэки. Отсутствие укаэанной задержки улучшает качество выходного напряжения по сравнению с известным устрсйством, а именно делает более жестксй внешнюю характеристику и повышает линейность регулировочной характеристики инвертора. В момент

tf производят отпирание тиристора

30 по цепи управления, и начинается процесс доэаряда конденсатора 28 по контуру 28-32-30 — источник питания инвертора — 23-28. Наличие источника напряжения в данном контуре позволяет восполнить потери энергии в конденсаторе 28, имеющие место на интервале времени

8 момент 6 ток в конденсаторе 28 спадает до нуля, тиристоры 23, 26, 33 и 30 выключаются, после чего на вторичные обмотки 7 и 10 перестает поступать напряжение с перезаряженного конденсатора 28 и в момент на тиристоре устанавливается напряжение, равное по величине напряжению источника питания инвертора. Таким образом, благодаря гальванической развязке коммутирующего конденсатора 28 от основных тиристоров 1-6 с помощью импульсных трансформаторов 13-15 перенапряжение на основных тиристорах инвертора IIDRBJIRIolñÿ только на кратковременном (несколько десятков или даже единиц микросекунд) интервале

ВреМеНН 1ПРРР апР4 = t5 t6 что благоприятноо с к азыв аетс я на предельно коммутируемой инвертором мощности, потому что тиристоры достаточно устойчивы к кратковремвнныь перегрузкам по напряжению, так как в данном устройстве скорость нарастания прямого напряжения на основных тиристорах ограничена до сравнительно небольших величин (фиг. 2, в) .

Начиная с момента t> в принципе возможна коммутация очередного основного тиристора инвертора. В следующий коммутационный такт сначала осуществляют отпирание тиристоров

24 и 25, а также того распределительного тиристора из числа 33-35, который обеспечивает подачу обратного анодного напряжения на очередной запираемый основной тиристор инвертора. Затем, спустя время эадержки Зад 5 осуществляют отпирание дозарядного тиристора 29.

Регулирование интервала времени

t9dAnoqiaiaseT производить регули рование напряжения на конденсаторе

28, а значит и амплитуды кс ммутационного тока, что обеспечивает минимальные коммутационные потери ,при работе иивертора на изменяющуюся

:по величине нагрузку.

Формула изобретения

Автономный инвертор напряжения, содержащий подключенные ко входным выводам трехфазный мост основных тиристоров, последовательно с каждым из которых включены трансформаторные обмотки, и трехфазный мост обратных диодов, однофаэный тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в диагонали, связанным своими обкладками с анодами двух доэарядных тиристоров, подключенных катодами к отрицательному входному выводу, причем катодная группа однофазного моста связана с одним концом первичной обмотки импульсного трансформатора, другой конец которой соединен с анодной группой этого же моста и положительным входным выводом, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества выходного напряжения, он снабжен тремя распределительными тиристорами, двумя дополнительными импульсными трансформаторами и двумя дросселями, включенными, каждый, между обкладками коммутирующего конденсатора и анодами дозарядных тиристоров, а в качестве трансформаторных обмоток каждой фазы использованы вторичные обмотки соответствующего импульсного трансформатора, причем первичные обмотки всех импульсных трансформаторов с последовательно соединенными с ними распределительными тиристорами, подключенными анодами к катодной группе однофазного моста, соединены параллельно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии 9 4712087, кл. 5666, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

И 248827 кл. Н 02 М 7/515, 1968.

3. Попков О.З. Автономные инверторы напряжения с улучшенной формой кривой выходного напряжения.

Дис. на соиск. учен. степени канд. техн ° наук. M., МЭИ, 1974.

4. Авторское свидетельство СССР

9 572884, кл.. Н 02 М 7/515, 1975.

Составитал Л. Жеребина . енр ед, .. Я и т у но в а Корректор Г, Реыетник э «р гто г1 7, « д

Тир "к 730 Подписное

ВНИиПБ Государственного коьытета СССР аа делам изобретений и открытий

1 3035, Москва, Ж-35, Рауыская наь,, д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород„ул., Проектная, 4