Автономный последовательный инвертор

 

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к устройствам преобразования энергии постоянного тока в энергию переменного тока. Цель изобретения - повышение надежности работы инвертора путем обеспечения устойчивости коммутации вентилей в переходных и установившихся режимах, повышение эффективности использования оборудования и снижение предельных напряжений на элементах инвертора. Устройство содержит вентильный мост на тиристорах 1 - 4 и мост встречных вентилей 15 - 18, охватывающий диагональную часть коммутирующего дросселя. Диоды 23, 24 включены встречно непосредственно между анодной и катодной группами вентильного моста и замыкают часть диагонального тока, тем самым шунтируя паразитные индуктивности монтажа, уменьшая энергию, накопленную в них. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

ÄÄSUÄÄ 1527694

151) 4 Н 02 M 7/523

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4337692/24-07 (22) 07.12.87 (46) 07 ° 12.89, Бюл. К 45 (72) В.В.Шипицын, В.И,Лузгин, В.A.Ãëóõèõ, В.А.Чиженский, A.Yl,11åòðoâ, А.В.Абрамон, A.À.Ðухман и Л.В.Чуркин (53) 621.314.572 (088.8) (56) Авторское снидетельстно СССР

Н 97?639, кл. Н 02 M 17/523, 1981.

Авторское свидетельство СССР

9 862339, кл, Н О? 11 17/523, 1979. (54) АВТОНОИ11.IA ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНИЙ

ИНВЕРТОР (57) Изобретение относится к преобразовательной технике, н частности к устройствам преобразонания энергии постоянного тока н энергию пере2 менного тока. Цель изобретения понышение надежности работы HHBepòîpa путем обеспечения устойчивости коммутации вентилей н переходных и устанониншихся режимах, понышение эффективности использования оборудования и снижение предельных напряжений на элементах иннертора. Устр-но содержит нентильный мост на тиристорах 1-4 и мост встречных нентилей

15-18, охватывающий диагональную часть коммутирующего дросселя. Диоды 23, 24 нключены встречно непосрспстненно между анодной и катодной группами нентильного моста и замыкают часть диагонального тока, тем самым шунтируя паразитные индуктинности монтажа, уменьшая энергию, накопленную н них. 2 ил, )527694

15

25

35

45

55

11зобретение относится к преобзовательной технике и может быть использовано при разработке тиристорных генераторов частоты, используемых в качестве источников питания различных технологических установок, Цель изобретения — повышение надежности путем обеспечения устойчивости коммутации вентилей в переходных и установившихся режимах, повьп>teHHB эффективности использования оборудования °

На фиг,l представлена схема авто-. номного последовательного инвертора„ на фиг.2 — то же, другое исполнение.

11нвертор содержит мост прямых вентилей (тиристоров ) 1 4, подключенный к входным выводам через фильтровь<е дроссели 5 и 6, две цепочки, состоящие, каждая, из фильтрового конденсатора 7, 8 и коммутирующего дросселя 9, 10, В диагональ тиристорного MocT;l включены коммутирующие конденсаторы )1 и )2, дополнитель ные коммутирующие дроссели 13 и 14, мост встречных вентилей 15 — 18, нагрузка 19, включенная через транс< ор<<атор 20 и диагональ моста тирис— торов, две пары диодов 2), 22 и

23, 24.

R автономном последовательном инверторе (фиг.2) две дополнительные обмотки выходного трансформатора 20 через диоды 21 и ?2 могут быть подключены к фильтровым конденсаторам

7 и 8 соответственно, а между анодной и катодной группами тиристорного моста включена дополнительная цепочка, согтоящая из встречного диода 23 и дополнительного дросселя

25, причем индуктивность дросселя может менятьгя,, Автономный последовательный инвертор работает следующим образом.

При отпирании вентилей 1 и 2 импульс тока, близкий к синусоидальному, протекает по контурам: 7-9-1—

-11-13-20-14-12-2-7, 8-1-11 — 13-20-14-12-2-10-8, Ток фильтровых конденсаторов суммируется в диагонали моста инвертора, образуя часть полуволны тока> длительность которой (частота) определяется параметрами (7, 9), параллельно (8, 10), 11, 13, 14; 12, вторая часть полуволны формируется в контуре 12-2-24-23-1-11 — 13-!3-20-14-12 с частотой, определяемой параметрами этого контура. Обе части складываются н диагонали инверторного моста и, следовательно, и нагрузке.

Выбор индуктивности дросселей

1., 0>25 L > L исключает протекание тока по контурам 13-15-9-8-16-14-20-13 и 13-15-7-10-16-14-20-13 при включении вентилей.

Во второй половине импульса тока, когда напряжение на коммутирующих дросселях 9, 10, )3 и 14 принимает полярность, укаэанную на фиг,l и 2, и сумма этих напряжений превосходит

I напряжение на фильтровых конденсаторах 7 и 8, начинают проводить Вентили 17 и )8 и протекает ток сброса избыточной реактивной энергии, накопленной в коммутирующих дросселях по контурам: 14-17-9-8-18-13-20-14 и 14-)7-7-10-)8-13 — 20-14. С этого момента прекращается переэаряд кон денсаторо.в 1) и 12, а ток сброса протекает по нагрузке в том же направлении, что и ток моста инвертсра, Во втором такте открываются вентили 3 и 4, и ток протекает вначале по контурам: 8-3-12-14-20†)3-)l-4-10-8, 7-9-3-12-14-20-13— 11-4-7, )1-4-24-23-3-12-14-20-13-11, а затем по контурам: 13-15-9-8-16-)4-20-13 и 13-15-7-)0-16-14-20-)3.

3а два такта работы инвертора формируется полный период выходного тока.

Наличие цепочки, состоящей иэ диодов 23 и 24 (фиг,l}, включ нной непосредственно между анодной и ка. тодной группами вентильного моста, позволяет осуществить частичный перезаряд коммутирук<щих коденсаторов ll и 12, минуя цепи 7-9 и 10-8, а вместе с тем и паразитные индуктивности, которые неизбежно появляются в реальных схемах генераторов в процессе монтажа. Причем дополнительные цепи работают лишь на части интервала проводимости тиристоров с момента их включения как в первом такте (проводят вентили l и 2), так и во втором (проводят вентили 3 и 4).

Длительность тока цепочки определяется интервалом времени, в течение которого разность потенциалов между общей точкой анодов и общей точк ой Катодов моста прямых вентилей будет. смещать диоды 23 и 24 в прямом направлении, а это, в свою очередь, определяется величиной индуктивности

1527694 и емкости комму тирующе го контура .

Интегральное значение тока через цепочку диодов на интервале их проводящего состояния определяется величиной реактивных элементов в контурах 12-2-24-23-1-11-13-20-)4-)2 и

11-4-24-23-3 — 12-)4-20-)3-11 °

Наличие дополнительного дросселя 2 включенного последовательно в цепи диода 23 (Аиг.2), изменяет собственную частоту контуров 12-2-25-23-1- ll-13-20-14-12, 1)-4-25-23-3-)2-14-20— 13-11, уменьшает ее, а зто изменяет эффективность работы цепочки путем уменьшения интегральной величины тока на интервале проводимости вентиля 23.

Дополнительная цепочка замыкает часть тока коммутирующего контура непосредственно с катодной группы вентильного моста на анодную, тем самым щунтируются вместе с дросселями 9 и 10 часть паразитных индуктивностей, и энергия, накапливаемая н них, уменьшается, а значит снижается уровень перезарнда коммутирующих конденсаторов и, следовательно, уровень максимального напряжения на элементах инвертора, и частности на вентилях.

С помощью изменения индуктинности дросселя 25 (фиг.2) можно регулировать ток цепочки, тем самым изменять максимальный уровень напряжения на элементах иннертора, в частности на тиристорах. Кроме того, это позволяет регулировать н некоторых пределах энергетические режимы инвертора °

Для ограничения выходного напряжения при возрастании эквиналетного сопротивления нагрузки н иннерторе осуществляется рекуперация н источник питания избыточной энергии, накопленной в нагрузочном контуре посредством нентильного моста, который образуется с помощью диодов

21 22 и 23, 24 (фиг.1). При этом путем регулирования отпайки первичной обмотки выходного трансформатора возможно ограничение напряжения на любом уровне. При этом ток рекуперации, в зависимости от такта, протекает по следующим контурам:

21-7-24-20-21 или 23-8-22-20-23.

В инверторе (фиг.2) рекуперация избыточной энергии, накопленной в нагрузке, осуществляется с помощью дополнительных обмоток трансфорФ о р и у л а и э о б р е т е н и я

20 Автономный последовательный инвертор, содержащий подключенные к нходным выводом через фильтровые дроссели дне последовательные цепочки, состоящие, каждая, иэ фильтрово25 го конденсатора и коммутирующего дросселя, и тиристорный мост, выводы переменного тока которого соединены с первыми обкладками коммутирующих конденсаторов, вторые обкладки которых соединены непосредственно с диагональю переменного тока моста встречных вентилей и через дополнительные коммутирующие дроссели — с отпайками первичной обмотки выходного

35 трансформатора, соединенной концами с общими точками пар последовательно оединенных диодов, причем первая пара подключена к диагонали постоянного тока моста встречных вентилей

4р согласно с последними, анодная группа этого моста соединена с общей точкой конденсатора и дросселя первой последовательной цепочки, конденсатор которой подключен к анодной

45 группе тиристорного моста, а катодная группа — с общей точкой конденсатора и дросселя второй последовательной цепочки, конденсатор которой подключен к катодной группе тирис" торного моста, о т л и ч а ю щ и й— с я TLM ° что, с целью повьш ения надежности путем обеспечения устой-чивости коммутации нентилей в переходных и установившихся режимах и повышения эффективности использования оборудования, свободные выводы второй пары диодов включены между анодной и катодной группами тиристорного моста встречно. матора и в зависимости от такта вентилей 21 или 22.

Таким образом, иннертор может

5 работать в широком диапазоне изменения эквивалентного сопротивления нагрузки (от 0 до ). Наряду с этим стабилизируется уровень за5, груэки оборудования и снижается предельный уровень напряжения на элементах инвертора, что позволяет существенно. повысить эффективность

elO HCllOIlI 3OII HHII ll H )I OT HHBePтора на реэкопеременную нагрузку как в установившихся, так и в переходных режимах.

1527694

Составитель 1! .7(еребина

Редактор II, тупида Г -хрсд II,Цидцк Корректор I .Нарони

Заказ 7517/56,раж 648 Подписное

НН11>111»1 Г;, уларе! p(нного комитента,го изобретениям и открь тиям при 1 К1ГГ СССР

113035, 11оскв»,,— 35, Раупская наб., д. 4/5

Прои зн од "г» и нo- < ад атил ьс кпй комбинат "Патс нт ", > Ужгород, ул, 1 а гарина, 101