Параллельный инвертор тока

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания для электротехнологических установок. Целью изобретения является повышение КПД Устр-во содержит подключенный к входным выводам через магнитосвязанные дроссели 1 и 2 фильтра однофазный мост на четырех тиристорах (Т) 3-6 с коммутирующим конденсатором 7 в диагонали переменного тока, шунтирующим нагрузку 8, и дросселем 9 Параллельно мосту подключены встречный диод 10 и последовательная цепь (ПЦ) из конденсатора 11 и вспомогательного Т 12. В цепи из датчика 13 напряжения, компаратора 14 и формирователя 15 импульсов выход последнего подключен к Т 12. Третий конденсатор 16 подключен одной обкладкой к положительному входному выводу, а другой - к отрицательному через дроссель 2. Первичная обмотка 18 трансформатора подключена параллельно конденсатору 16. Вторичная обмотка 19 шунтирует Т 12 1 ил. СО С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 M 7/523

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИ1ET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4750691/07 (22) 20.10.89 (46) 30.08.92, Бюл. N 32 (72) Е.М.Силкин, С.B.Äçëèåâ, В.Н.Силкина, Ю.П.Качан, А.С,Васильев, В.В,Моргун и

В.В. Надот (56) Техническое описание И БЕГ 435523 ТО.

Преобразователь частоты тиристорный

ТПЧ. Таллинн. Издательство Т33 им.

M.È.Êàëèíèíà, 1985.

Nagataka Seki, Application of self—

ОпепсЬ пц Devices to Power Electronics

//Toshiba Rev.— N 4, р. 328 — 331.

Авторское свидетельство М 1683150, кл. Н 02 М 5/45, 03.03.89. (54) ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР ТОКА (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания для электротехнологических установок. Целью изобреЫЛ,„, 1758812 А1 тения является повышение КПД. Устр-во содержит подключенный к входным выводам через магнитосвязанные дроссели i и 2 фильтра однофазный мост на четырех тиристорах (T) 3-6 с коммутирующил конденсатором 7 в диагонали переменного тока, шунтирующим нагрузку 8, и дросселем 9.

Параллельно мосту подключены встречный диод 10 и последовательная цепь (ПЦ) из конденсатора 11 и вспомогательного Т 12. В цепи из датчика 13 напряжения, компаратора 14 и формирователя 15 импульсов выход последнего подключен к Т 12. Третий конденсатор 16 подключен одной обкладкой к положительному входному выводу, а другой — к отрицательному через дроссель 2. Первичная обмотка 18 трансформатора подключена параллельно конденсатору 16.

Вторичная обмотка 19 шунтирует Т 12. 1 ил.

1758812

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания для злектротехнологических установок.

Известен параллельный инвертор тока, 5 содержащий подключенный к входным выводам через мэгнитосвязанные дроссели фильтра однофазный тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, шунтирующим выход- 10 ные выводы, и четырьмя RC-цепочками, шунтирующими тиристоры моста. . Недостатком параллельного инвертора тока является низкий КПД, что объясняется высоким уровнем обратного напряжения на 15 тиристорах, увеличивающим потери выключения, высокой скоростью нарастания и спада тока тиристоров, потерями в резисторах RC-цепочек.

Известен параллельный инвертор тока, 20 содержащий подключенный к входным выводам через первый и второй магнитосвязанные дроссели фильтра однофазный тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, 25 шунтирующим выходные выводы, Недостатком параллельного инвертора тока является низкий КПД, что объясняется высоким уровнем обратного напряжения на тиристорах, высокими коммутационными 30 потерями из-за большой скорости нарастания и спада тока тиристоров и колебательных процессов перезаряда емкостей тиристоров при коммутациях, ухудшенным гармоническим составом выходного тока. - 35

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является параллельный инвертор тока, содержащий подключенный к входным выводам через первый и второй магнитосвязанные дроссе- 40 ли фильтра однофазный тиристорный мост с последовательной цепью из коммутирующего дросселя и коммутирующего конденсатора, шунтирующего выходные выводы, в диагонали переменного тока, зашунтиро- 45 ванный встречным диодом.

Недостатком является низкий КПД, что обьясняется высокими коммутационными потерями в тиристорах из-за большой скорости нарастания прямого напряжения, ко- 50 лебательных процессов перезарядэ емкостей переходов тиристоров.

Цель изобретения — повышение КПД параллельного инвертора тока.

Указанная цель достигается тем, что в 55 параллельном инверторе тока, содержащем подключенный к входным выводам через первый и второй магнитосвязанные дроссели фильтра однофазный тиристорный мост с последовательной цепью из коммутирующего дросселя и коммутирующего конденсатора, шунтирующего выходные выводы, в диагонали переменного тока, зашунтированный встречным диодом, мост зашунтирован последовательной цепью из второго конденсатора и вспомогательного тиристорэ, подключенного катодом к катодной груп- пе моста, инвертор снабжен второй последовательной цепью из датчика напряжения моста, коммутатора и формирователя импульсов, выход которого соединен с управляющим электродом вспомогательного тиристора, третьим конденсатором, подключенным одной обкладкой к положительному входному выводу, а другой к отрицательному входному выводу через второй дроссель фильтра, зашунтированным третьей последовательной цепью из второго диода и первичной обмотки трансформатора, вторичная обмотка которого шунтирует вспомогательный тиристор.

Докажем существенность отличительных признаков заявляемого параллельного инвертора тока. Существенным отличием заявляемого инвертора тока является высокий КПД, что обеспечивается низким уровнем коммутационных потерь, отсутствием колебательных процессов перезаряда емкостей приборов при коммутациях, рекуперации энергии коммутации в источник питания. Повышенный КПД является новым качеством параллельного инвертора тока.

На чертеже приведена принципиальная схема параллельного инвертора тока.

Инвертор тока содержит подключенный к входным выводам через первый 1 и второй

2 магнитосвязанные дроссели фильтра однофазный мост на четырех тиристорах 3-6 с коммутирующим конденсатором 7 в диагонали переменного тока, шунтирующим BI»Iходные выводы 8, коммутирующим дросселем 9, включенным последовательно с коммутирующим конденсатором, встречный диод 10 и последовательную цепь из второго конденсатора 11 и вспомогательного тиристора 12. шунтирующие мост. вторую последовательную цепь из датчика напряжения моста 13. компаратора 14 и формирователя импульсов 15, выход которого соединен с управляющим электродом вспомогательного тиристора, третий конденсатор 16, подключенный одной обкладкой к положительному входному выводу, а другой к отрицательному входному выводу, через второй дроссель фильтра, зашунтированный третьей последовательной цепью из второго диода 17 и первичной обмотки 18 трансформатора, Вторичная обмотка 19 трансформатора шунтирует вспомогател ьный тиристор.

1758812

Параллельный инвертор тока работает следующим образом.

Импульсы управления на тиристоры диагоналей 3, 6 и 4, 5 поступают поочередно с частотой, равной выходной частоте инвертора тока, Индуктивность дросселей фильтра 1 и 2 выбрана достаточно большой для сглаживания входного тока интервалов, соответствующих различным сочетаниям включенного и выключенного состояния тиристоров моста 3-6 и встречного диода 10, При этом процессы в каждом полупериоде выходной частоты повторяются, При отпирании тиристоров 3 — 6 (первый интервал) начинается колебательный перезаряд коммутирующего конденсатора 7 по контурам: 7-5 — 3 — 9 — 7 и 7 — 6 — 4-9 — 7. При этом ток тиристоров 3, 6 колебательно нарастает, а ток тиристоров 4, 5 колебательно спадает.

Диод 10 на этом интервале заперт. В момент равенства нулю тока тиристоров 4, 5 они выключаются. При этом полярность напряжения на коммутирующем конденсаторе 7 еще не изменилась и происходит включение встречного диода 10 (второй интервал). Коммутирующий конденсатор 7 далее перезаряжается колебательно по цепи:

7-6 — 10 — 3-9 — 7 и сглаженным током от источника питания через дроссели фильтра 1, 2 по цепи: 7 — 6 — 2-"-" †"+" — 1-3 — 9 — 7 до момента выключения встречного диода 10. В интервале проводимости встречного диода 10 к выключившимся тиристорам 4, 5 прикладывается небольшое отрицательное напря>кение(4 — 5 В), равное падению напряжения на тиристорах 3, 6 cQQTBBTGTBBHHQ и диоде

10,и они восстанавливают свои запирающие свойства. С момента выключения диода

10 (третий интервал) и тиристорам 4, 5 скачком прикладывается прямое напряжение.

Это напряжение измеряется датчиком напряжения 13 и сравнивается с нулевым напряжением в компараторе 14. При превышении напряженияем с выхода датчика 13 порога срабатывания компаратора 14 происходит смена полярности напряжения на его выходе. Фронт напря>кения на выходе компаратора 14 вызывает формирование импульса на выходе формирователя 15 и отпирание вспомогательного тиристора 12.

При отпирании тиристора 12 конденсатор

11 через него и тиристоры 3, 6 оказывается подключенным параллельно тиристорам

4,5. В результате заояда конденсатора 11 прямое напряжение к тиристорам 4, 5 прикладывается с ограниченной скоростью

d

10 после выключения носил апериодиче5

55 ский характер и отсутствовал колебательный процесс. повышающий коммутационные потери. С момента выключения встречного диода 10 коммутирующий конденсатор 7 продолжает перезаряжаться от источника питания по цепи: 7-6-2-" — "— "+"—

1 — 3 — 9-7. Процесс перезаряда продолжается до момента включения тиристоров 4, 5.

После включения тиристоров 4, 5 процессы в инверторе протекают аналогично описанным. При включении тиристоров 4, 5 конденсатор 11 начинает разряжаться по цепям: 11 — 3-4 — 19 — 11 и 11 — 5 — 6 — 19 — 11. Разряд конденсатора 11 происходит колебательно, При смене полярности напряжения на вторичной обмотке 19, после прохождения максимума тока, изменяется полярность напряжения на первичной обмотке 18 трансформатора. Как только напряжение на обмотке 18 превысит напряжение на конденсаторе 16 отпирается диод 17. Часть энергии, накопленной в электрическом поле конденсатора 11 на предыдущих интервалах работы, возвращается в конденсатор 16 и далее потребляется в процессе работы инвертора тока. Диод 17 закрывается после полного возврата энергии, накопленной в магнитном поле обмоток трансформатора

18, 19. Разряд конденсатора 7 через нагрузку 8 происходит во всех интервалах работы инвертора тока. Ток диода 10 на втором интервале складывается с входным током, в результате повышается уровень первой гармоники в выходном токе инвертора.

По сравнению с прототипом КПД заявляемого параллельного инвертора тока повышается на 7 — 8% за счет снижения коммутационных потерь в полупроводниковых элементах, отсутствия колебательных процессов переэаряда емкостей приборов и рекуперации энергии коммутационных перенапряжений.

По указанным причинам также повышается надежность работы параллельного инвертора тока, снижаются его стоимость и весогабаритные показатели, повышается верхний уровень выходной частоты. По сравнению с прототипом в предлагаемом инверторе могут быть использованы тиристоры на более низкие классы напряжения и dq/df.

Формула изобретения

Параллельный инвертор тока, содержащий подключенный к входным выводам через первый и второй магнитосвязанные дроссели фильтра однофазный тиристорный мост с последовательной цепью из коммутирующего дросселя и коммутирующего конденсатора, шунтирующего выходные выводы, вдиагонали переменноготока, зашун1758812

Составитель Е.Силкин

Техред М,Моргентал Ко рректор Т. Ваш

Редактор Ю.Середа

Заказ 3009 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 тированный встречным диодом, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения КПД, мост зашунтирован введенной последовательной цепью из второго конденсатора и вспомогательного тиристора, подключенного катодом к катодной группе моста, инвертор снабжен второй последовательной цеп ью из датчика напряжения моста, компаратора и формирователя импульсов, выход которого соединен с управляющим электродом вспомогательного тиристора, третьим конденсатором, подключенным одной обкладкой к положительному входному выводу, а другой — к отрицательному входному

5 выводу через второй дроссель фильтра, зашунтированным третьей последовательностью цепью из второго диода и первичной обмотки: трансформатора, вторичная обмотка которого шунтирует вспомогательный ти10 ристор.