Автономный инвертор

 

(i ц 75269 5

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву 368701 (22) Заявлено 31.07.78 (21) 2649914/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (51) М. Кл.

Н 02 М 7/515//

Н 02М 5/42 по делам изобретений (43) Опубликовано 30.07.80. Бю. ле ень № 28 (53) УДК 612.314.572 (088.8) и открытий (45) Дата опубликования описания 30.07.80 (72) Авторы изобретения

В. В. Шипицын, В. И. Лузгин, А. А. Новиков, А. А. Рухман и В. С. Третьяков

Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С. М. Кирова (71) Заявитель (54) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР

ГосудаРствснный KOMHTBT (23) 11риоритет

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано для питания двигателей постоянного и переменного тока с регулированием формы, величины токов и напряжений, а также частоты.

Наиболее близким к предлагаемому является автономный инвертор по основному авт. св. № 368701, который содержит два последовательно соединенных через коммутирующие дроссели тиристорных моста с коммутирующими конденсаторами в диагоналях, причем общая точка коммутирующих дросселей соединена с нагрузкой и через обратные диоды — со входными выводами, а точки соединения дросселей с мостами также связаны со входными выводами через другие диоды.

Недостатком устройства является невозможность получения произвольной формы выходного тока (напряжения), т. к. нормальная работа инвертора возможна лишь при симметричной работе тиристорных мостов.

Целью изобретения является повышение надежности и улучшение регулировочных характеристик.

Для достижения поставленной цели инвертор снабжен фильтровыми дросселями и конденсатором, вспомогательными обратными диодами, дополнительными коммутирующими дросселями и дополнительными тиристорамп, одна пара которых подключена анодами к анодам катодной группы

5 тиристоров первого моста, объединенный обратный диод — к отрицательному входному выводу и через дополнительные коммутирующие дроссели — к объединенным анодам другой пары дополнительных тири)О сторов, связанным через другой обратный вспомогательный обратный диод с положительным входным выводом, причем катоды тирпсторов другой пары подключены к катодам анодной группы тиристоров вто15 рого моста, а общая точка дополнительных коммутирующих дросселей соединена с другой фазой нагрузки и подключена через вспомогательные обратные диоды ко входным выводам.

20 Схема инвертора представлена на фпг. 1.

Инвертор содержит два моста, состоящих из тирпсторов 1 — 8, с коммутирующими конденсаторами 9, 10 в диагоналях, дополнительные тиристоры 11 — 14, коммутирую25 щпе дроссели 15, 16, дополнительные коммутирующие дроссели 17, 18, фильтроконденсатор 19, фильтровые дроссели 20, 21 обратные дйоды 22 — 25, вспомогательные обратные диоды 26 — 29, конденсатор 30, 30 нагрузку 31.

752695

Инвертop работает следующим образом.

B первом такте открываются тиристоры

1, 4 и 13, 8 и ток иро"екает ио контуру:

19 — 1 — 9 — 4 — 15 — 30 — 18 — 13 — 10 — 8 — 19.

По конденсатору 30 слева направо протекает импульс ьысОкочастотнОГО тока, Олизкоl О и синусоидалы10му. ВО Второи ИОловине иолупериода высокочастотного тока, когда»а коммутирующих дросселях 1", 18 напряжением принимает полярность, указанную IIa фиг. 1, li превосходит напряжение на фильтровом конденсаторе 19, заряженном до напряжения питания, открываются обратные диоды 22, 27. С этого момента прекращается ток в мостах инвертора, прекращается перезаряд коммутирующих конденсаторов 9, 10 на заданном уровне и протекает ток сброса избыточной реактивной энергии, запасенной в коммутирующих дросселях по контуру: 15 — 30 — 18 — 27 — 19—

22 — 15. Ток сброса также протекает по конденсатору 30 слеьа направо. Во втором такте открываются тиристоры 2, 3 и 14, 7 и ток протекает по контуру: 19 — 2 — 9 — 3—

15 — 30 — 18 — 14 — 10 — 7 — 19. Во ьторой половине полупериода тока, когда напряжение на коммутирующих дросселях 15, 18 приш!мает полярность, указанную па фиг. 1, и превосходит напряжение на фильтровом конденсаторе, включаются обратные диоды 22, 27. С этого момента прекращается ток, в мостах инвертора, прекращается перезаряд коммутирующих конденсаторов

9, 10 и протекает ток сброса избыточной реактивной энергии, запасенной в коммутирующих дросселях по контуру: 15 — 30—

18 — 27 — 19 — 22 — 15. То«моста и ток сброса также протекает по конденсатору 30 слева направо. Таким образом, прп работе инвертора происходит одиосторош!яя высокочастотная подпитка нагрузочпого контура, причем высокочастотная составляющая тока замыкается через конденсатор 30, а постоянная составляю;цая замыкается по нагрузке 31, поскольку двигатель обладает значительной индуктивностью. Постоянная составляющая тока в нагрузке может изменяться в зависимости от скважности следования высокочастотных импульсов. Для формирования обратной полуволны синусоидального тока и нагрузка или изменении направления постоянного тока нагрузки изменяется порядок включения тиристоров.

В очередном такте открываются тиристоры

1, 11 и 5, 8 и ток протекает по контуру;

19 — 1 — 9 — 11 — 17 — 30 — 16 — 5 — 10 — 8 — 19,— а ток сброса избыточной реактивной энергии, запасенной в коммутирующих дросселях 16, 17 с момента, когда наг!ряжеп!!е на иих примет полярность, указанную на фиг. 1, и превзойдет напряжение на фильтровом конденсаторе 19, будет протекать по контуру: 18 — 23 — 19 — 26 — 17 — 30 — 16. Ток мостов и ток сброса протекает по конденсатору

30 теперь уже справа налево. В следующем

5 ! о

"5 зо

:10

55 !!о

4 ! акте открываются Tllpilc roðû 2, 10 и б, 7 Iок протекает в начале 110 онтуру: 19— — 9 — 12 — 17 — 30 — 16 — б — 10 — 7 — 19, а затем ио кон!уру: 10 — 23 — 19 — 26 — 17 — 30—

1b, т, е. по конденсатору 30 также справа налево. Так же, как и в ранее рассмотренном режиме, высокочастотная составляющая тока замыкается через конденсатор 30, а постоя!шая составляющая тока — через нагрузку, ио теперь уже в другом направлении.

С ростом эквивалентного сопротивления нагрузки растет и напряжение на ней, которое будет ограничено на уровне, равном питающему посредством обратных диодов

24, 25, 28, 29 по контурам: 30 — 25 — 19 — 28—

30 — и 30 — 29 — 19 — 24 — 30.

Таким образом схема инвертора позволяет осуществить формирование низкочастотного синусоидального (см. фиг. 2,б) или произвольной формы (см. фиг. 2,в) тока, форма, величина и частота которого может бы гь регулируемой путем частотно-импульсной модуляции высокочастотного тока инвертора и как частный случай позволяет осуществить регулирование постоянного тока (см. фиг. 2,а). Такое регулирование осуществляется без регулирования угла выпрямителя, тем самым повышается качество потребляемой электроэнергии. Имеется возможность работы Or источников с аккумуляцией энергии. Выбор несущей частоты ш!вертора, во много раз превышающей выходную частоту, позволяет существенно снизить уровень гармонических составляющих в выходном токе. Инвертор не критичен к измеиеии!О эквива;lе!1тнОГО сопротивления нагрузя:, IJOcKoëüêó в случае нагрузки, олизкой к короткому замыканию устраняется раскачка напряжения в коммутирующих контурах инвертора путем сброса избыточной реактивной энергии в источник ш1тания и нагрузку, а в случае нагрузки близкой к холостому ходу, происходит ограш11еш!е напряжения на ней путем сброса избы гочной энергии в источник питания, следовательно, сохраняется устойчивая работа пнвертора в широком диапазоне измепения нагрузки, в том числе и при появлении противо ЗДС нагрузки. При использовании нескольких инверторов предлагаемого типа можно получить т-фазную систему токов любой заданной формы.

Формула изобретения

Автономный инвертор по авт. св. № 368701, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и улучшения регулировочных характеристик, он снабжен фильтровымп дросселями и конденсатором, ьспомогательиыми диодами, дополнительными коммутирующими дросселями и дополнительными тиристорами, одна пара которых подключена анодами к анодам катод752695

20 гз ной группы тиристоров первого моста, объединенными катодами через вспомогательный обратный диод — к отрицательному входному выводу и через дополнительные коммутирующие дроссели — к объединенным анодам другой пары дополнительных тиристоров, связанным через другой вспомогательный обратный диод с положительным входным выводом, причем катоды тиристоров другой пары подключены к катодам анодной группы тиристоров второго моста, а общая точка дополнительных ком5 мутпрующих дросселей соединена с другой фазой нагрузки и подключена через вспомогательные обратные диоды к входным выводам.

ôöã. 2

Составитель И. Жеребина

Редактор В. Девятов

Корректор А. Галахова

Заказ 1221/11 Изд. Мз 392 Тираж 798 Подписное

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

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

Типография, пр. Сапунова, 2