Автономный однофазный мостовой инвертор

 

О П И С А Н :И- Е 235I7I

Союз Советский

Социалистических

Респуб11ик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл, 2ld -, 12/03

Заявлено 23.Х.1967 (¹ 1192518/24-7) с присоединением заявки №

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Приоритст—

Опубликовано 16.1.1969. Б1оллстснь ¹ 5

Дата опубликования описания ЗОЛ .1969

МП1х Н 02гп х Д1х 621.314.572 (088.8) Авторы изобретения

В. Н. Бродовский и M. И. Пятков

Заявитель

АВТОНОМНЫЙ ОДНОФАЗНЬ|Й МОСТОВОЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к однофазным автономным мостовым инвсрторам. Известны. "инвсрторы такого типа, содержащие обратный мост, выходной трансформатор и контур искусственной коммутации 1 С, включенный па- 5 раллельно его первичной обмотке, недостаточно надежны, так как в них возможны несвоевременные зажигания запертого тиристора изза повышенной скорости нарастания на нем прямого напряжения, что вызывает короткое 10 замыкание, а также насыщение выходного трансформатора инвертора из-за неравенства полупериодов выходного напряжения, что так:ке влечет за собой аварийный режим для тиристоров. 15

В предлагаемом инверторе контур искусственной коммутации, включенный параллельно нагрузке, выполнен в виде двух параллельных ветвей с одинаковыми параметрами емкости 20 ветвей подключены к разноименным зажимам нагрузки, а индуктивности магнитно связаны и имеют дополнительные об1яотки, повышающие напряжение на индуктивности при работе инвертора под нагрузкой, в плечи Основного 25 моста между cèëoâûми тиристорами включены диоды, причем общая .точка силового тиристора и диода в каждом плече моста соединсна через диоды, включенные в непроводящем направлении, с полосами источника питания. 30

Для предотвращения насыщения выходного трансформатора в инверторе применены два регулиpoвo«ных трансформатора с двумя первичными и двумя вторичными обмотками каждый, причем первичные обмотки каждого трансформатора подключены одним концом к различным зажимам источника питания, а другим — через диоды в непроводящем направлении к средним точкам параллс lbHbIx ветвей коммутирующего 1 С-контура, две вторичные обмотки разных регулировочных трансформаторов включены параллельно через диоды в непроводящем направлении на напряжение источника питания.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого инвертора.

Частота контура 1 С должна быть в два раза больше частоты выходного напряжения.

Ток в контуре и напряжение — обычные для включения последовательного колебательного контура на постоянное напряжение.

В течение некоторого времени ток проходит через тиристоры 1 и 2 и последовательно включенные с ними диоды 8 и 4. При изменении направления контурного тока тиристоры гасятся, а ток проходит через обратные диоды

5 и б. Напряжение на тиристоре в это время определяется прямым падением напряхкения на обратном диоде. При спадении тока обратHbIx диодов до нуля все плечи инверторов за235171

1С

15 гс

25 крываются: тиристоры 1 и 2 уже закрыты, а тиристоры 7 и 8 сщс нс открывались. Вследствие aTol o напри>1 cII le lla 11агрузке 9 и а 1ин аст спадать, что вызывает импульсы цапряжения на вторичных обмотках трансформатора поджига 10, открывающие тирнсторы 7 н 8.

В дальнейшем цикл повторяется.

Таким образом в течение одного полупсриода частоты контура нагрузка питается через тнристоры непосредственно от сети, а в течение второго полунериода нагрузку питает контур. Между моментом выключения одной пары тиристоров и включением другой пары цместся значительный промежуток времени, что существенно повышает надежность инвертора.

Временем, в течение которого ток проходит через обратный диод, можно воспользоваться для постепенного подъема напря>кения на запертом тиристорс, зашунтированном обратным диодом. Однако для этого необходимо последовательно с тирпстором включить диод, позволяющий развязать потенциалы анода обратного диода 5 и катода тиристора 1. Для плавного подъема напряжения на этом тиристоре можно воспользоваться напряжением на обмотке 11 индуктивности контура, если через сопротивление соединить ее с катодом тиристора 1. В этом случае напря>кение на тиристоре будет возрастать по синусоиде с частотой контура Г.С, что обеспечивает надежный режим работы тпристора; к моменту открывания тиристора 7 потенциал катода тиристора

1 уже равен потенциалу отрицательной шины источника питания, и точка напряжения на тиристоре 1 при открывании тиристора 7 нс происходит.

При напря>кении на индуктивности, большем напря>кения питания, напряжение на тиристоре 1 подрезается с помощью диодов 12.

Подьем напряжения на тиристорах 7 и 1 обеспечивается одной параллельной ветвью контура, а lla тиристорах 2 и 8 — другой.

Г1ри работе инвертора под нагрузкой переключение тнристоров происходит тогда, когда ток нагрузки сравняется с током контура, т. е. раньше, чем при холостом ходе. К этому времени напряжение на индуктивности, используемое для подьема напряжения на тиристоре, нс успевает дорасти до напряжения питаHHH L„„,, н использование непосредственно этого напряжения вызвало бы толчок напряжения lla тиристорс на Бели IHII) Гщ„ — Ьа чи,с, где U„, предельно достигнутое напря>кение на индуктивности контура к моменту перекл1очения тиристоров. В связи с этим напряжение на индуктивностн повышается с помощью добавочной обмотки 18. Излишск напряжения с обмотки 18 при малых нагрузках и при холостом ходе снимается с тиристоров с помощью диодов 12.

Если полунерноды выходного напря>кения нс строго равны между собой, выходной трансформатор может насытиться. В этом случае ток нагрузки к концу полупериода зс

4с

55 бс

65 резко возрастет за счет увеличения намагничивающего тока трансформатора. При использовании тороидальных сердечников из псрмаллоя с прямоугольной петлей гистерезиса намагничивающий ток в области насыщения за единицу микросекунды возрастет на

10 — 20 а.

Перекл1очение тирпсторов, как было сказано выше, происходит в момент равенства мгновенных значений тока нагрузки и тока контура. Поэтому при насыщении переключение происходит при токе контура, значительно превышающем токи контура в нормальном режиме. Так как ток в конту ре не мо>кет измениться скачком, в следующем периоде ток контура начинается с повышенного значения и, возрастая по синусоиде, достигает черезмерно большой величины. Одна пара тиристоров оказывастся перегру>кенной по току, что выводит их из строя.

Для предотвращения насыщения выходного трансформатора применены специальные регулировочные трансформаторы 14. Так как заранее невозмо>кно предугадать, при открывании какой пары тнристоров произойдет насыщение, применены два регулировочных трансформатора.

В нормальном режиме работы э.д.с. на вторичной обмотке не превышает напряжения питания, и последовательно включенный с ней диод остается закрытым. При насыщении выходного трансформатора напря>кение на первичных обмотках превышает напряжение питания, диод 15 во вторичной обмотке открывается и происходит шунтирование емкости

1 С-контура э. д. с., равной напряжению питания. Излишки энергии контура возвращаются через вторичную обмотку 16 в сеть. Полупериод, в котором произошло насыщение, несколько затягивается; в результате предотвращается насыщение в последующих полупериодах. Подрсзка напряжения контура, осуществляемая через регулировочный трансформатор, действует тем более интенсивно, чем больше нсснммстрия напряжения. На практике устанавливается некоторое равновесное состояние, при котором диод во вторичной обмотке рсгулировочного трансформатора открывается на очень малую долю периода. Так как в обмотки регулировочных трансформаторов включены диоды, для симметричной работы трансформатора требуется специальная обмотка восстановления, в которой протекает практически постоянный ток, стабилизированный дросселсм и создающий в сердечнике регулировочного трансформатора напряженность, равную коэрцитивной силе материала сердечника. Ьлагодаря созданию такой напря>кенности в период времени, когда закрыты диоды первичных обмоток регулировочных трансформаторов, рабочая точка на петле гистерезиса трансформатора возвращается к исходному положению — индукции насыщения. Наличие регулировочных трансформаторов позволяет

235171

Предмет изобретения (оставитедь И. Гаишкевин

1 едактор П. А. Вербова

Техред Т. П. Курилко Корректор Е. Г. Коиаиова

3;каз 73Ь17 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прп Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типо!рафия, пр. Сап нова работать без насыщения выходного трансформатора во всем диапазоне нагрузок.

1. Автономный однофазный мостовой инвертор на тиристорах, содержащий обратный мост, выходной трансформатор и контур искусственной коммутации 1 С, включенный параллельно его первичной обмотке, отличаюи ийся тем, что, с целью повышения надежности, указанный контур выполнен в виде двух параллельных ветвей с одинаковыми параметрами, емкости ветвей подключены к разноименным зажимам нагрузки, а индуктивности магнитно связаны и имеют дополнительные обмотки, повышающие напряжение на индуктивности при работе инвертора под нагрузкой, в плечи основного моста между тиристорами и зажимами, служащими для подключенпя нагрузки, включены диоды, причем общая точка силового тиристора и диода в каждом плече моста соединена через диоды, включенные в непроводящем направлении, с полюсами источника питания.

2. Инвертор по п. 1, отличаюи1ийся тем, что, с целью искгночения возможности насыщения выходного трансформатора, в нем применены два регулировочных трансформатора

Тп с двумя первичными и двумя вторичными обмотками каждый, причем первичные обмотки каждого трансформатора подключены одним концом к различным зажимам источника питания, а другим — через диоды в непроводя-!

8 щем направлении к средним точкам napaëлельных ветвей коммутирующего 1 С-контура, и две вторичные обмотки разных регулировочных трансформаторов включены параллельно через диоды в непроводящем направлении на

2Э напряжение источника питания.