Автономный инвертор

 

ОЛИ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

36870!

Союв Советских

ColLHBltHcTH÷åñêèõ

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

М. Кл. Н 02m 5/42

Н 02m 7/42

Заявлено 15.XII.1969 (№ 1385659/24-7) с присоединением заявки №

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Приоритет

Опубликовано 26.1.1973. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 10.IV.1973

УДК 621.314.572:621.314. .27 (088,8) Автор изобретения

Заявитель

Г. М. Мустафа

Саранский ордена Трудового Красного Знамени завод

«Электровыпрямитель»

АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР

Известен автономный инвертор, содержащий два тиристорных моста, соединенных .последовательно через дроссель, к среднему выводу которого подсоединяется фаза нагрузки, а его крайние выводы через диоды соединены со входными зажимами тиристорных мостов.

Однако известный инвертор не обладает высокой устойчивостью работы, широким диапазоном регулирования и хорошими выходными характеристиками.

Предлагаемый инвертор отличается от известного тем, что средний вывод дросселя соединен через дополнительные диоды с входными зажимами тиристорных мостов.

Это отличие позволяет повысить устойчивость работы, увеличить диапазон регулирования и улучшить выходные характеристики инвертор а.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема автономного ин вертора без регулировки выходного напряжения; на фиг. 2 — 4 даны эпюры токов и напряжений; на фиг. 5 показана принципиальная схема автономного инверто ра с регулировкой выходного напряжения; на фиг. 6 изображены кривые внешней характеристики автономного инвертора; на фиг. 7 представлена принципиальная схема автономного инвертора с улучшенной внешней характеристикой при холостом ходе.

Автономный инвертор содержит два тиристорных моста 1 и 2 с тиристорами 8 — 10 и конденсаторами 11, 12. Тиристорные мосты соединены последовательно через дроссель 18, к среднему выводу 14 которого подсоединяет5 ся фаза «а» нагрузочки, а его крайние выводы

15,1бчерез диоды 17,18, соединенысо входными зажимами тиристорных мостов. При этом средний вывод 14 дросселя 13 соединен через дополнительные диоды 19, 20 с входными за10 жимами тиристорных мостов.

Электромагнитные процессы в предлагаемом инверторе те же, что и в обычном последовательном инверторе в режиме прерывистых токов. Разница состоит лишь в том, что

15 имеет место дополнительный интер вал задержки отрицательного напряжения на выключаемом тиристоре.

Например, если проводили тиристоры 8, 5 и проводят тиристоры 7, 9, то в течение полупериода на группе 8, 5 напряжение Уо — U. которое в нормальном режиме должно быть отрицательным (Ус — напряжение источника питания, U, — конденсатора 11). Полное

25 время задержки отрицательного на|пряжения на выключаемом тиристоре будет:

3 зад — — Т, 4

30 где Т вЂ” период выходного напряжения.

368701

4 тл

Для реализации дополнительного интервала задержки необходимо, чтобы напряжение на коммутирующем конденсаторе 11 в течение свободного такта моста 1, равное максимальному напряжению на коммутирующих конденсаторах, определялось следующим соотношением: но стаа ср где 1,р — средний ток ин1вертора.

Если диапазан изменения нагрузки

P 1с нщаа срщаа а

llmI n

Таким образом, уста|новленная мощность элементов пропорцио1нальна диапазону изменения нагрузки К:

Р„

К=

Hml n

При холостом ходе схема без диодов 19, 20 неработоспособна

Рн

P н,„при Р,„- О

На фиг. 2 — 4 представлены линейные диаграммы схемы фиг. 1 при холостом ходе (фиг. 2), коротком замыкании (фиг. 3) и при активной пагруз ке (фиг. 4).

Диоды 17, 18 ограничивают напряжепие коммутирующих конденсаторов 11, 12 на уровне Ua, и тем самым на всех элементах.

Диоды 19, 20 обеспечивают,перезаряд коммутирующих емкостей с амплитудой У,1 в любом режиме, включая холостой ход. Благодаря этому, инвертор .работоспособен в любом диа пазоне .нагрузки, имеет место жесткая выход ная характеристика, напряжение на всех элементах инвертора зафиксировано на уровне Уд и поэтому установленная мощность элементов инвертора не зависит от диа1пазо1на,изменения нагрузки, инвертор устойчив к перегрузкам вплоть до коротких замыканий.

При lIIpoH31BQJIbHQH нагрузке, включая короткое замыкание, ток моста 1 (2) остается прерьрвистым, т. е, к моменту включения тиристоров моста 1 (2) ток в дросселе 18 спадает до нуля.

Из этого 1не1посредственHQ вытекает, что средний ток тиристоров ни в одежном режиме не превышает номинальный ток:

Т(2

2VÄ С т/2

Это происходит благодаря тому, что фиксируется напряжение на конденсаторе 11 (12) и ток инвертора всегда прерывист, а средний ток тиристоров независимо от характера нагрузки равен номинальному.

10 Таким образом, если для известной схемы и|нвертора установленная, мощность всех элементов растет пропорционально диапазону изменения нагрузки, то в предлагаемой схеме эта мощность не зависит от диапазона нагруз15 ки и равна соответствующей мощности для известной схемы при неизменной нагрузке.

Наличие независимого от нагрузки контура перезаряда коммутирующего конденсатора обеспечивает в предложенной схеме возможность регулирования выходного напряжения в инверторе. Для этого каждую фазу инвертора необходимо образовать из двух инверторных групп 21, 22 (фиг. 5), а нагрузку включить между выходами групп.

25 Регулирование напряжения осуществляется сдвигом фаз между группами 21, 22.

Если мосты 1, 2 включаются в противофазе, то на пряжение на выходе инвертора,максимально, если в фазе — то нулевое. Промежу30 точным значениям фазового сдвига соответствуют значения выходного на1пряжения в диапазонее.

На фиг. 6 представлены полученные на физической модели внешние характеристики

35 27 — 29 предлагаемого инвертора соответственно при емкостной, активно-индуктивной нагрузке,и нагрузке в виде последовательного колебательного контура, Жесткость характеристики инвертора весь40 ма высока в области от нулевой до номиналь.ной нагрузки. При дальнейшем изменении нагрузки наступает ограничение по току с сохра1нением устойчивой работы инвертора.

При чистом холостом ходе, поступление

45 энергии в колебательный контур отсутствует, и в результате этого контур имеет потери, амплитуда колебаний падает, что приводит к аномальному режиму работы. С целью сохранения нормального режима инвертора при хо50 лостом ходе предлагается зашунтировать каждый мост 1 (2) с частью последовательно включенного коммутирующего дросселя 18 подзарядным конденсатором 28 (24) (фиг. 7).

В течение рабочего такта моста 1 (2) кон55 денсатор 28 (24) перезаряжается от напряжения Ua до нуля. При этом энергия переход ит в колебательный контур.

Емкость подразрядных конденсаторов 28, 24 выбирается так, чтобы потери в ячейке в тече60 ние рабочего цикла при амплитуде колебаний в ячейке, равной Uq, ком1пенсировались бы энергией, «в1прыскиваемой» в контур,подзарядными конденсаторами 28, 24. При этом и при холостом ходе процессы 1в ииверторе про65 текают нормально.

368701

11редмет изобретения

Автономный инвертор, содержащий два тиристорных моста, соединенных последовательно через дроссель, к среднему выводу которого подсоединяется фаза нагрузки, à его крайние выводы через диоды соединены со входными зажимами тнристорных мостов, отлачаюи ийся тем, что, с целью, повышения устойчивости работы, увеличения диапазона регулирования и улучшения выходных характери5 стик, средний вывод дросселя соединен через дополнительные диоды с входными зажимами тириcTopHbIx мостов.

Зб8701

//аминапьный ток

OOZO4O

0„У 1 t,Z 1,Ф t,б Ю 2

Ьеркняя гранича бьио

Фиг. ь диого така(/9М

NopomKue заио(каниеИ,395) Ud

2 иы

Составитель Л. Борисова

Техред Т. Ускова Корректоры А Николаева и Л. Корогод

Редактор В. Фельдман

Заказ 744/18 Изд. № 212 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 5К-35, Раугпская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2