Автономный инвертор (его варианты)

 

1. Автономныйинвертор, содержащий подключенные ко входйым выводам два последовательно соединенных тиристора, защунтированных обратными диодами, точка соединения которых подключена к последовательно соединенным коммутирующим дросселю и конденсатору и через цепь нагрузки - к выводу нулевого потенциала, а также два вспомогательных тиристора, о тличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы, он снабжен дополнительным дросселем, зашунтированным встречно-параллельно соединенными вспомогательными тиристорами и включенным между точкой соединения тиристоров и коммутирующим дросселем, а коммутирующий конденсатор соединен с выводом нулевого потенциала. 2. Автономный инвертор, содержа-, щий подключенные ко входным выводам два последовательно соединенных тиристорных клеча, зашунтированных обратными диодами, точка соединения которых подключена к последовательно соединенным коммутирующим дросселю и конденсатору и через цепь нагрузки - к вьшоду нулевого потенциала, а также два последовательно соеди« ненных вспомогательных тиристора, отличающийся тем, что, с целью повьщ1ения надежности работы , он снабжен дополнительным дросселем , полуобмотки которого включены в тиристорные плечи и соединены общей точкой с коммутирующим дросселем , к точке соединения которого с конденсатором подключены общей jo точкой вспомогательные тиристоры, S9 соединенные другими своими электро:о :о :о дами с одноименными электродами тиристоров , подключенными к дополнительному дросселю, а коммутирующий конденсатор соединен с выводом нулевого потенциала

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

0% (11) 3 Н 02 М 7/515/

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3535617/24-07 (22) 10.01.83 (46) 30.12 ° 84: Бюл. №- 48 (72) Г.M.×èëèêèí и В.В.Побережный (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров железнодорожного-транспорта им. M.И.Калинина (53) 62!.314.572(088.8) (56) 1. Кощеев Л.Г. и др. Мощные автономные инверторы напряжения.

Электричество, 1970, ¹ 3.

2. Бедфорд Б. и др. Теория автономных инверторов. М., "Энергия", 1966, с. 99, рис. 5-1. (54) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР .(ЕГО ВАРИАНТЫ), (57) 1. Автономный инвертор, содержащий подключенные ко вход»!ым выводам два последовательно соединенных тиристора, зашунтированных обратными диодами, точка соединения которых подключена к последовательно соединен" ным коммутирующим дросселю и конденсатору и через цепь нагрузки — к выводу нулевого потенциала, а также два вспомогательных тиристора, о тличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы, он снабжен дополнительным дросселем, зашунтированным встречно-параллельно соединенными вспомогательными тиристорами и включенным между точкой соединения тиристоров и коммутируюшим дросселем, а коммутирующий конденсатор соединен с выводом нулевого потенциала, 2. Автономный инвертор, содержа-. щий подключенные ко входным выводам два последовательно соединенных тири торных плеча, зашунтированных обратными диодами, точка соединения которых подключ на к последовательно соединенным коммутирующим дросселю и конденсатору и через цепь нагрузки — к вьводу нулевого потенциала, а также два последовательно соеди- Я ненных вспомогательных тиристора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы, он снабжен дополнительным дросселем, полуобмотки которого включены в тиристорные плечи и соединены общей точкой с коммутирующим дросселем, к точке соединения которого с конденсатором подключены общей точкой вспомогательные тиристоры, соединенные другими своими электродами с одноименными электродами тиристоров, подключенными к дополнительному дросселю, а коммутирующий конденсатор соединен с выводом нулевого потенциала, 1 11323

Изобретение относится к силовой полупроводниковой преобразовательной технике и может быть использовано в статических преобразователях электрической энергии постоянного тока в переменный.

Известны автоноь»ные инверторы, содержащие входной L,Ñ-фильтр, два последовательно соединенных тиристорных плеча и два плеча обратных 1О диодов, подключенные параллельно конденсаторам фильтра-делителя. Сред-ние точки конденсаторов фильтра-делителя и тиристорно-диодных плеч являются выходными зажимами инвертора, к которым подключена цепь последовательно соединенных коммутирующего конденсатора и коммутирующего дросселя. Принцип действия такого инвертора основан на формировании 20 разнополярных прямоугольных импульсов напряжения на выходных зажимах при поочередном в включении тирис торных плеч. Запирание тиристоров осуществляется за счет колебатель- 25 ного процесса в цепи с коммутирующими конденсатором и коммутирующим дросселем fl) .

Недостатком таких инверторов является сниженная надежность работы ввиду высоких скоростей нарастания прямого напряжения на тиристорах пос. ле их запирания.

Наиболее близким по технической сущности к данному является автономный инвертор, содержащий два после35 довательно соединенных тиристорных плеча, два плеча обратных диодов, подключенных к зажимам источника питания, ком»утируняций конденсатор и коммутирующий дроссель соединен40 ные между собой последовательно и подключенные к средним точкам тирис" торно-диодных плеч и двух плеч вспомогательных тиристоров. Выходными зажимами устройства являются средние точки источника питания и тиристорно-диодных плеч (2) .

Недостатком этого автономного инвертора является пониженная надеж- 50 ность работы, обусловленная необходимостью предварительного заряда ком мутирующего конденсатора, относительно низким значением обратного напря жения на тиристорах в интервалах за- 55 пиранияf значительными скоростями нарастания прямого напряжения на тиристорах после их запирания и прояв-, 33 ляемая особенно в пусковых и переходных режимах.

Цель изобретения — повьш»ение надежности работы.

Указанная цель достигается тем, что автономный инвертор, содержащий подключенные ко входным выводам два последовательно соединенных тиристора, зашунтированных обратньии диодами, точка соединения которых подключена к последовательно соединенным коммутирующим дросселю и конденсатору и через цепь нагрузки — к выводу нулевого потенциала, а также два вспомогательных тиристора, снабжен дополнительным дросселем, зашунтированным встречно-параллельно соединенными вспомогательными тиристорами и включенным между точкой соединения тиристоров и коммутирующим дросселем, а коммутирующий кснденсатор соединен с выводом нулевого потенциала °

Кроме того, автономный инвертор, содержащий подключенные ко входным выводам два последовательно соединенных тиристорных плеча, зашунтированных обратными диодами, точка соединения которых подключена к последовательно соеди»еннь»м коммутирующим дросселю и конденсатору и через цепь нагрузки — к выводу нулевого потенциала, а также два последовательно соединенных вспомогательных тиристора, снабжен дополнительным дросселем, полуобмотки которого включены в тиристорные плечи и сое-. динены общей точкой с коммутирующим дросселем, к точке соединения которого с конденсатором подключены общей точкой вспомогательные тиристоры, соединенные другими своими электродами с одноименными электродами тиристоров, подключенными к дополнительному дросселю, а коммутирующий конденсатор соединен с выводом нулевого потенциала.

На фиг.1 представлены варианты схем автономного инвертора; на фиг. 3,4 — временные диаграммы, поясняющие работу схем инвертора.

Так как в схеме прототипа в качестве источника питания показан источник ЭДС со средней точкой 1диеализированный источник питания), а в схемах аналогов зачастую необходима фильтрация входного напряжения, то . предлагаемые схемы инверторов (фиг.1 и 2) содержат емкостной фильтр-.делизз

3 1132З тель 1, -С со средней точкой, что равносительно источнику ЭДС со сред- ней точкой.

Автономный инвертор (фиг.l).содер-, жит подключенные к положительному 1 и отрицательному 2 входным выводам, дроссели 3, 4 и конденсаторы 5, 6 входного фильтра делителя, средняя точка которого образует вывод нулевого потенциала и являет- lð ся одним из выходных выводов 7 для подключения цепи нагрузки. Параллельно укаэанным конденсаторам подключе- ны два последовательно соединенных тиристора 8, 9 и два обратных диода 10, ll средняя точка которых является вторым .выходным выводом 12 инвертора. Дополнительный дроссель 13 с встречно-параллельно включенными. вспомогательными тиристорами 14, 15 подключен к выходному выводу 12, а также к коммутирующему конденсатору 16 через коммутирующий дроссель

17. Вторая обкладка коммутирующего конденсатора 16 соединена со средней точкой конденсаторов 5 и 6 и фильтра-делителя и,следовательно, с выходным выводом 7 инвертора.

В автономном инверторе (на фиг.г) дополнительный дроссель 13 выполнен в виде двух полуобмоток 18, 19.

Отпирающие импульсы тока i>< на

1 управляющие электроды тиристоров 8,9 плеч инвертора (фиг,l) представлены диаграммами а и о (фиг.Ç), а на вспомогательные тиристоры 14 и 15— соответственно диагра ами L,,Z 44 (фиг.з). Диаграммы фиг.3 g е показывают изменение напряжения !11 и тока 1(g коийутирующего конденсатора 16. Напряжения на тирнсторах

Оаэ плеч инвертора представлены кривыми к и ) фиг.3. На фиг. 3: ll;, показана кривая выходного напряжения на выводах 0, инвертора. %!

Инвертор работает следующим образом.

При подаче отпирающего импульса на тиристор 8 (момент с фиг.з) формируется передний фронт прямоуголь- 50 ного импульса положительного полупериода (фиг.з u) вЪ.ходного напряжения и начинается заряд (фи!..3 g,e) коммутирующего конденсатора 16 через дополнительный 13 и коммутирую- SS щий 17 дроссели, при этом напряжение на тиристоре 8 и обратном диоде 10 равно нулю (фиг.з ), а на тиристоре 9 и обратном диоде l l становится равным входному (фиг.з 51

Момент характерен максимальным значением зарядного тока (фиг.за) .

К моменту t заканчивается заряд ком3 мутирующего конденсатора 16 до напряжения источника и поступает отпирающий импульс (фиг.ЗЬ) на вспомогательный тиристор 14. Начинается ин-, тенсивный разряд коммутирующего кон-. денсатора 16 через коммутирующий дроссель 17 по двум контурам, в одном из которых находится обратный диод 10 и конденсатор 5 фильтраделителя в другом — подключаемая к выходным выводам 7, 12 нагрузка, при этом на тиристоре 8 создается обратное напряжение, равное падению напряжения на обратном диоде 10, чем обеспечиваются условия для восстановления вентильной прочности тиристора 8. Момент 4 соответствует максимальному значению тока коммутационного интервала (t - t <) . В момент заканчивается коммутационный период, восстанавливаются прямые напряжения на тиристорах 8 и 9, равные напряжениям на конденсаторах 5,6 фильтра-делителя. При поступлении в момент 14 отпирающего импульса на тиристор 9 второго плеча инвертора начинается формирование прямоугольного импульса отрицательного полупериода (фиг. 3 u ) выходного напряжения H начинается заряд (фиг.зg,е) коммутирующего конденсатора 16 через дополнительный 13 и коммутирующий 17 дроссели напряжением обратной, по сравнению с .интервалом 1- полярностью, при этом напряжение на тиристоре 9 и обратном диоде 11 равно нулю (фиг.З ), а на тиристоре 8 и обратном диоде 10 становится равным входному (фиг.3 ц,). Зарядный так в момент tz достигает максимального значения, К концу заряда конденсатора 16 (момент ts) до уровня напряжения источника поступает отпирающий импульс (фиг.3 г) на вспомогательный тиристор 15, после ч;его начинается интенсивный разряд коммутирующего конденсатора 18 через коммутирующий дроссель 17 по двум контурам, в одном йэ которых находится обратный диод !1 и конденсатор 6 фильтра-делителя, в другом— подключаемая к выходным выводам 7,12 нагрузка. На тиристоре 9 при этом создается обратное напряжение, равS 1132333 6

45 ное падению напряжения на обратном диоде 11, чем обеспечивается условия для восстановления вентильной прочности тиристора 9, В коммутационном интервале tS - о момент соответствует максимальному току (фиг.2ej. После .завершения коммутационного периода с момента t;l восстанавливаются прямые напряжения на тиристорах 8, 9, равные напряже- lo киям соответственно на конденсаторах 5, 6 фильтра-делителя. На выходньм выводах 7, 12 при этом напряжение отсутствует. Моментом заканчивается рассматриваемый период и на- 15 чинается следующий, в котором процессы повторяются.

Таким образом, разделение в полупериода процессов заряда коммути-рующего конденсатора по одной цепи 2О и его разряда в интервале коммута-. ции по другой цепи повышает надежность работы, а также позволяет сократить габариты коммутирующих элементов, так как величина емкости 25 коммутирующего конденсатора 16 и величина индуктивности коммутирующего дросселя 17, и, следовательно, их габариты определяются не длительностью полупериода формируемого выходного переменного напряжения, а лишь временем запирания тиристоров.

Последнее во много раз меньше полупериода, особенно при формировании напряжения низкой частоты. При

35 минимальной емкости коммутирующе-. го конденсатора 16, необходимой для запирания тиристоров 8, 9, зарядный ток дополнительного дросселя 13 не велик. Это позволяет, существенно

40 сократить габариты коммутирующих элементов, особенно при низкой выходной частоте.

Вариант автономного инвертора (фиг.2) работает следующим образом.

При подаче отпирающих импульсов на тиристоры 8, 9 в моменты (фиг,4) соответственно в первый и второй полупериоды заряд коммутирующего конденсатора 16 до

SO напряжения источника одной или другой полярности происходит по цепям: обмотка 19, дроссель 17, либо дроссель 13 и обмотка 18 дросселя. После окончания заряда в момент t> (либо ) при поступлении отпирающего импульса на тиристор 14 либо 15 (к тиристару 8), либо 9 прикладывается обратное напряжение, которое в период коммутации плавно изменяет свою величину (фиг.4 к ) . При этом на плече обратного дйода 10 (фиг.4 з) поддерживается незначительное падение напряжения из-за прохождения разрядного тока коммутирующего конденсатора 16 (фиг.4у ) по цепи 14-19-10-5, в результате чего на выходньм выводах 7, 12, инвертора (фиг.4g ) в этом интервале (t> - t .) либо (— t .) поддерживается йапряжение практически равное напряжению на конденсаторе 5.или 6 фильтра-делителя. Таким образом, в этом варианте схемы обеспечивается более высокая коммутационная устойчивость ввиду того, что в период восстановления вентильных свойств (t -t4)

3 либо (< — й9) к тиристорам 8 либо 9 прикладывается большее обратное напряжение, а затем прямбе напряжение возрастает на скачком, а с меньшей скоростью в пределах времени t4 — t (С,1 — 1с ), обеспечивая при этом низкое значение d0/d4 в послекоммутационный период.

Таким образом, в данном варианте автономного инвертора за счет осуществления заряда коммутирующего конденсатора непосредственно после открытия тиристоров плеч, приложение большого обратного напряжения к тиристорам в период коммутации, снижения скорости нарастания прямого напряжения на тиристорах в послекоммутационный период, обеспечивается повышенная,, по сравнению с прототипом, коммутационная устойчивость и повышенная надежность работы, особенно в пусковых и переходных режимах.

1 32333

Фиг.1

ll32333 а 8 згззз

1132333 а б б гК

Ьа

4 4 <1 4 y tery fgg Йь е Ф

ЯЦКЦДК Закаэ 9803/43 Тира к 666 . Подписное

Филиаа ШШ "Памеат". ° г.Уагород, уа.Проектваа, 4