Однофазный тиристорный мостовой инвертор

 

т!

О П И С А Н И :-Е 1тт1 б88971

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.05.77 (21) 2484071/24-07 с присоединением заявки № (51) М. Кл.в

Н 02М 7/515

Опубликовано 30.09.79. Бюллетень ¹ 36 (53) УДК 621.314.57 (088.8) па делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 30.09.79 (72) Авторы изобретения

Э. Н. Гречко, В. Е. Тонкаль и М. M. Адамишин

Институт электродинамики AH Украинской ССР (71) Заявитель (54) ОДНОФАЗНЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ МОСТОВОЙ

ИНВЕРТОР

Государственный комитет (23) П ио „,, Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к тиристорным мостовым инверторам напряжения.

Известны тиристорные мостовые инверторы с общим узлом коммутации, осуществляющие попеременно принудительную коммутацию то анодной, то катодной группы тиристоров, отличающиеся жесткой внешней характеристикой за счет гальванической развязки коммутирующих и рабочих электромагнитных процессов в инверторе.

Однако в таких инверторах напряжение источника питания в момент разряда конденсатора узла коммутации прикладывается к зажимам последовательной индуктивности на входе, что приводит к увеличению тока, отбираемого от источника и циркулирующего в основных тиристорах, и кроме того, к усложнению узла коммутации за счет введения различных цепей сброса избыточной энергии коммутации.

Указанных недостатков лишены инверторы, осуществляющие последовательную коммутацию с независимым контуром перезаряда коммутирующего конденсатора.

Целью изобретения является повышение надежности инвертора, а также улучшение его энергетических показателей, наряду с расширением диапазона регулирования выходного напряжения. Указанная цель достигается тем, что коммутирующие дроссели выполнены с отпdéкамп, к которым подключены другие силовые электроды коммутирующих тиристоров, и имеют вторичные обмотки, связанные с другим выводом постоянного тока моста.

Выполнение коммутирующих дросселей по схеме с промежуточным отводом позволяет с учетом реальных добротностей стабилизировать напряжение на конденсаторе на уровне величины напряжения, равного напряжению источника питания. Это важно прп осуществлении работы инвертора от источника с повышенным значением величины напряжения питания. Кроме того, этот режим естественно вытекает из работы данного узла коммутации. Устойчивая коммутация тиристоров инвертора достигается за счет выполнения коммутирующего дросселя по автотрансформаторной схеме. Улучшение энергетических показателей инвертора достигается выполнением как дозарядного, так и разрядного контура с высокой добротностью. Расширение диапазона регулирования решается введением вторичной обмотки коммутирующего дросселя, за счет чего осуществляется групповая пофазная коммутация каждой фазы пнвертора.

Предлагаемая схема инвертора приведена на фиг. 1.

688971

Инвертор содержит источник ннт»»„.ÿ 1, тнристорный мост, собранный на тнрнсторах 2 — 5, диодный мост обратного тока, собранный на диодах 6 — 9, нагрузку 10 н две коммутационные схемы, каждая из которых содержит соответственно коммутирующие дроссели 11, 12 с первичными 13 — 16 и вторичными 17, 18 обмотками; коммутирующие конденсаторы 19, 20, коммутирующие тиристоры 21, 22, шунтированные в обратном направлении диодами 23, 24; развязывающие диоды 25, 26 и вспомогательные дроссели 27, 28.

Рассмотрим принцип работы предлагаемой схемы однофазного тиристорного мостового инвертора.

В исходном положении коммутирующие конденсаторы 19 и 20 заряжены практически до напряжения источника питания.

Пусть инвертор формирует положительную нолуволну напряжения на нагрузке, при этом включены тиристоры 5 и 3.

На фиг. 2, а представлена кривая напряжения, формируемая на нагрузке; на фиг.

2, б, в — потенциалы точек, формирусмые каждой тиристорной фазой инвертора. В момент времени t>, согласно фиг. 2, а, для выключения тиристора 2 подается импульс у.правления на коммутирующий тиристор

22, в результате чего к обмотке 15 коммутирующего дросселя 12 прикладывается напряжение коммутирующего конденсатора

20. Непосредственно на дросселе 12 за счет магнитной связи верхней 15 и нижней 16 полуобмоток наводится напряжение, превышающее напряжение источника питания.

Напряжение дросселя прикладывается к аноду тиристора 2 непосредственно и к катоду второго тиристора 3 через источник питания 1 и диод 7 моста обратного тока.

Выбор числа витков полуобмотки 16 проводится исходя из необходимого обратного напряжения, прикладываемого к силовому. тиристору моста, от величины которого, как известно, в значительной степени зависит время восстановления тиристоров.

Наряду с принудительным выключением тиристора 2 на обмотке 18 коммутирующего дросселя 12 также наводится той же величины напряжение, являюшееся восстанавливающим для тиристора 3, который находится в одной фазе мостового инвертора с тиристором 2. Напряжение, наведенное на обмотке 18, прикладывается к тиристору

3 через источник питания и диод 6 моста обратного тока. Таким образом, данная коммутационная схема осуществляет групповую пофазную принудительную коммутацию обоих тиристоров фазы инвертора.

После выключения тиристора 3 осуществляется включение тиристора 2 (см. потенциал q:p фиг. 2, в). При этом на промежутке времени t — t2 включены оба анодных тиристора 5 и 2, за счет чего создаются необходимые шунтирующие контуры для тока

Д

i:5

4О

ОО

6) нагрузки нсзависнмо от его направления, а именно нагрузка замкнута черсз диод 6, обмотку 17, коммутирующего дросселя 11 и тиристор 5, либо ерез диод 9, обмотки 15 и 16, коммутирующего дросселя !2 и тиристор 2. В дальнейшем коммутирующий конденсатор 20 (см. фиг. 1) через обмотку 15 коммутирующего дросселя 12 и тиристор

22 перезарядится до обратного напряжения, после чего начнется новый перезаряд конденсатора 20 через диод 24, обмотку 15 дросселя 12 до исходной полярности напряжения на обкладках. При этом вспомогательный тиристор 22 восстанавливает свои управляющие свойства. По окончании перезаряда конденсатора 20 до исходной полярности начнется дозаряд конденсатора

20 через вспомогательный дроссель 28 и развязывающий диод 26. Напряжение на коммутирующеM конденсаторе 20 в момент начала дозаряда через U,, несколько меньше напряжения источника питания, за счет конечной добротности дросселя 12. Поэтому при дальнейшем дозаряде конденсатора

20 от источника питания будет некоторое превышение напряжения на коммутирующем конденсаторе над величиной напряжения исто анника питания, однако оно нс существенно нз-за того, что разница (E — U,i,) также невелика н, кроме того, контур дозаряда имеет консчныс добротности элементов. Практически конечное напряжение дозаряда коммутирующего конденсатора равно величине напряжения источника питания.

По окончании интервала нулевых значений напряжения на нагрузке (см. фиг. 2, а, б) в момент времени /2 подается импульс управления на вспомогательный тнристор

21 (см. фиг. 1) и первый узел коммутации осуществляет аналогично вышеописанному принудительное выключение обоих тиристоров 5 и 4 первой стойки инвертора. Затем подается открыва ощий импульс управления на тиристор 4 (см. фиг. 2, б) и за счет открытого состояния тиристоров 4 и 2 на нагрузке формируется отрицательная полуволна напряжения и т. д.

Таким образом, каждая из тиристорных фаз формирует на своем выходном зажиме прямоугольный потенциал, при этом коммутнруется каждая из фаз соответственно сьоим узлом коммутации. Независимо от работы обоих узлов коммутации формируемые кривые напряжений инверторных фаз

, и р, (см. фиг. 2, б, в) можно сдвигать одну относительно другой от нуля до 180, тем самым осуществляя регулирование выходного напряжения От нуля до максимума.

В ьшолнение коммутирующих дросселей по схеме с промежуточным отводом, к которому через вспомогательный тиристор подключен коммутирующий конденсатор, позволяет получить необходимое обратное напряжение восстановления для тиристо688971 ров, а также позволяет проводить выбор коммутирующего и вспомогательного дросселей с учетом их реальных добротностей при условии стабилизации напряжения на коммутирующем конденсаторе на уровне величины напряжения источника питания.

Стабилизация напряжения на коммутирующем конденсаторе, а также стабильность в формировании обратного напряжения на тиристорах инвертора позволяет повысить О устойчивость коммутации тока нагрузки и тем самым в значительной степени повышает надежность работы инвертора.

Предложенное схемное построение узлов коммутации позволило исключить связь 15 между необходимым напряжением на коммутирующем конденсаторе для устойчивой коммутации тока нагрузки и энергетическими показателями инвертора. Оно позволяет осуществить работу при высокой добротности как коммутирующего, так и дозарядного контуров и тем самым улучшить энергетические показатели инвертора.

За счет введения вторичной обмотки коммутирующего дросселя осуществлена коммутация анодного и катодного тиристоров каждой из инверторных фаз; тем самым расширен нижний предел регулирования выходного напряжения до нуля при сохранении верхнего предела регулирования выходного напряжения.

Формула изобретения

Однофазный тиристорный мостовой инвертор, содержащий основные тирпсторы, шунтированные обратными диодами, два узла коммутации, каждый из которых состоит из коммутирующих дросселя, тиристора, шунтированного обратным диодом, и конденсатора, который подключен одной обкладкой к одному из выводов для источника питания, а другой обкладкой — к одному из силовых электродов коммутирующего тиристора и через вспомогатсльный дроссель и развязывающий диод подсоединен к другому выводу для источника питания, коммутирующие дроссели подключены к одному из выводов постоянного тока моста, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей инвертора при расширении диапазона регулирования выходного напряжения, коммутирующие дроссели выполнены с отпайками, к которым подключены другие силовые электроды коммутирующих тиристоров, и имеют вторичные обмотки, связанные с другим выводом постоянного тока моста.

688971 рис,1 а

»

- е

Составитель Г. Вотчицев

Техред Н. Строганова

Редактор В. Левятов

Корректор Е. Осипова

Заказ 2124/18 Изд. № 556 Тираж 866 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2