Гибридный инвертор

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЯ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4489278/07 (22) 03.10,88 (46) 07.10.91 Бюл, И. 37 (72) 8.С.Масленников (53) 621 .314.572 (088.8) (56) Заявка Японии № 59-53788, кл. Н 02 M 7/515, 1984.

Заявка Японии ¹ 58-40430, кл. Н 02 M 7/515, 1983, Авторское свидетельство СССР

N 1598085, кл, Н 02 M 7/515, 1988, (54) ГИБРИДНЫЙ L4HBEPT0P ()!) Я) )!!) 1 683) 56 А1 (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и м.б. использовано в системах злектропривода, Цел)ью является повышение надежности. Устр-во содержит тиристоры 1-6, подключенные к источнику через транзистор 7. Защитная цепь состоит из диода 8. резистора 9 и конденсаторов

10 — 12. К тиристору 26 подключена дополнительная защитная цепь из диода 27, конденсатора 28 и резистора 29, На протяжении всего цикла работы напряжение на транзисторе 7 не превышает напряжения источника питания. 1 зп. флы, 4 ил, 1683156

Изобретение относится к промышленной электронике и может быть использовано s системах электропривода и электропитания для.преобразования постоянного тока в переменный, Целью изобретения является повышение надежности.

На фиг.1 представлена схема гибридного инвертора; на фиг.2 — схема инвертора для режима паузы ШИМ; на фиг.3 и 4— варианты выполнения схем гибридного инвертора.

Инвертор (фиг.1) содержит трехфазный мост, состоящий из анодной и катодной групп силовых ключей. В анодную группу входят неполностью управляемые силовые ключи — тиристоры 1 — 3. Катодная группа составлена тремя полностью управляемыми силовыми ключами. B варианте схемы инвертора по фиг,1 катодная группа состоит из трех тиристоров 4 — 6 и транзистора 7, включенного последовательно по отношению к тиристорам. Силовые ключи катодной группы снабжены защитной цепью, состоящей из диода 8, резистора 9 и конденсаторов 10-12. Входы трехфазного моста подсоединены к выводам источника 13 питания, а выходы подключены к элементам

14 — 16 трехфазной нагрузки и входам обратного диодного моста, состоящего из диодов

17 — 22. Между выходами трехфазного моста и выводом источника питания, соединенным с транзистором 7, включены три обратных диода 23-25, К выходам обратного диодного моста, изолированным от других цепей инвертора, подсоединен тиристор 26 с дополнительной защитной цепочкой, состоящей из диода 27, конденсатора 28 и резистора 29, Режим работы инвертора определяется состоянием тиристоров, диодов, транзистора. B основном рабочем режиме открыты транзистор 7 и пара тиристоров, например

1 и 5, через которые к источнику 13 питания подключены элементы 14 и 15 нагрузки (фиг.2). Конденсатор 11 защитной цепи разряжается до напряжения, близкого к нулю, через резистор 9 и открытые транзистор 7 и тиристор 5, Конденсатор 28 заряжается по цепи: тиристор 1, диоды 17, 27 и 21, тиристор 5, транзистор 7 до напряжения источника 13 питания.

Для перехода в режим паузы LUMM сигналом управления закрывается транзистор

7, Тиристоры 1 и 5 некоторое время остаются открытыми. Конденсатор 11 заряжается током цепи, содержащей источник 13 питания, тиристор 1, элементы 14 и 15 нагрузки, диод 8, Напряжение на транзисторе 7 в течение времени его закрывания не превыша5

40 ет чапряжения источника питания, что обеси -чивается выбором емкости конденсатора

11. После выдержки времени, достаточной для закрывания транзистора 7, сигналом управления открывается тиристор 26, и напряжение на транзисторе 7 до момента закрывания тиристоров 1 и 5 устанавливается близким к напряжению источника 13 питания, так как напряжение между выводами элементов 14 и 15 нагрузки близко к нулю, Инвертор работает в режиме паузы ШИМ либо переходит в режим динамического торможения, если ток в элементах 14 и 15 нагрузки изменит направление.

Для перехода в другой режим работы необходимо сначала закрыть тиристор 26, что возможно после завершения процесса закрывания тиристора 1. Закрывание тиристора 26 производится после открывания сигналами управления тиристора 5 и транзистора 7. Ток нагрузки переходит из цепи: диод 18, тиристор 26, диод 20 в цепь. тиристор 5, транзистор 7, диод 23 при условии, что суммарное напряжение на элементах этой цепи меньше, чем предыдущей, В противном случае, который возникает, например, при использовании составного транзистора 7 с повышенным остаточным напряжением в открытом состоянии. в цепь последовательно с тиристором 26 необходимо включить элемент с характеристикой встречной по отношению к току источника

ЭДС, например низковольтный стабилитрон 30, После закрывания тиристора 26 инвертор продолжает работать в режиме паузы LLINM либо в режиме динамического торможения, для обеспечения которого необходимо открыть тиристор 4, На протяжении времени паузы ШИМ или динамического торможения происходит разряд конденсатора 28 через резистор 29.

После завершения процесса закрывания тиристора 26 инвертор из режима паузы

LLINM может быть переведен в основной режим, для чего открывается тиристор 1, либо из режима динамического торможения в режим противдвключения открыванием тиристора 2, Для перехода в режим противовключения из режима паузы ШИМ сначала закрывается сигналом управления транзистор 7.

Ток нагрузки при этом заряжает сначала конденсатор 11 через диоды 8 и 23, а затем, когда напряжение на конденсаторе 11 срав-. няется с напряжением на конденсаторе,28, величина которого ниже напряжения источника 13 питания, через открывшиеся диоды 18 и 20 начинается заряд конденсатора

28. Емкость этого конденсатора выбрана до1683156 статочно большой с тем, чтобы эа время запирания тиристора 5 напряжение на конденсаторе 28, а значит, и на транзисторе 7 увеличилось незначительно, Спустя некоторое время, достаточное для закрывания ти- 5 ристора 5, открываются тиристоры 2 и 4 и транзистор 7. Инвертор переходит в режим противовключения.

Аналогично переходу инвертора в режим противовключения производится сме- 10 на работающих элементов нагрузки при переключении фаз. После закрывания транзистора 7 и тиристора 5 открываются тиристоры и транзистор, соответствующие новой комбинации работающих элементов 15 нагрузки.

Таким образом, на протяжении всего цикла работы инвертора напряжение на транзисторе 7 не превышает напряжения источника 13 питания, благодаря чему повы- 20 шается надежность гибридного инвертора.

Е го преимуществом я вляется также отсутствие индуктивных катушек, намотанных на общем сердечнике, трудоемких в изготовлении. 25

Катодная группа силовых ключей инвертора может быть выполнена из транзисторов 31-33 (фиг.3), а тиристор с защитной. цепью 27, 28, 29 может быть заменен тран- зистором 34, снабженным своей защитной 30 цепью 27 — 29, 35. Такое решение имеет до. полнительное преимущество, заключающееся в повышении быстродействия гибридного инвертора, Это обусловлено меньшим временем закрывания транзисто- 35 ров по сравнению с тиристорами, а также тем, что благодаря полной управляемости транзистора, подключенного к изолированным выводам обратного диодного моста, для его закрывания не требуются дополни- 40 тельные переключения силовых элем.-н; ": катодной группы моста, ко 0pbie производятс-". в .,нзерторе, выполненном по схеме фиг,! . Кроме то: о, гибридный инвертор по схеме фиг,3;к;-, .: маньи;ее число одновремен о работа- их силовых кл.очей, чем инвертор по с;,а з фи. .1, что способствует повышен :ю надежности и КПД.

Гибридный инвертор (фиг,4) имеет повышенную надежность, так как при прочих равных условиях а основном рабочем режиме под токовой нагрузкой находится один транзистор, а не два, как в серийном гибридном инвертс зе.

Формула изобретения

1. Гибридный инвертор, содержащий подключенный к входным выводам m-фаэный вентильный мост, в качестве вентилей одной группы которого использованы тиристоры, а в качестве вентилей другой группы — полностью управляемые ключи, выполненные в виде т тиристоров и последовательно соединенного с ними одного транзистора и эашунтированные обратными диодами и защитной цепью, причем выводы переменного тока вентильного моста соединены с выходными выводами и выводами переменного тока m-фазного обратного диодного моста, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, к выводам постоянного тока m-фазного обратного диодного моста подключен введенный силовой управляемый ключ с дополнительной защитной цепью.

2. Инвертор по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что упомянутый силовой управляемый ключ, подключенный к выходам пт-фаэного обратного диодного моста, выполнен в виде последовательно соединенных тиристора и стабилитрона, 1683156

1683156

Составитель И. Жеребина

Редактор О. Юрковецкая Техред М.Моргентал Корректор М, Шароши

Заказ 3421 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101