Автономный инвертор напряжения

 

Союз Советских

Социапнс тически х

Республик

Of1 i4C AHHK „„9p4153

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22)Заявлено 12.05.80 (21) 2922770/24-07 с присоединением заявки РЙ (5l)M. Кл.

H 02 М 7/515

Гоаудзрствснный комитет (23)Приоритет по делам изобретений н открытий

Опубликовано 07. 02. 82, Бюллетень № 5

Дата опубликования описанчя 1 0.02.82 (53) УДК 621.

° 314 ° 572 (088.8) (72) Авторы изобретения

О.Г. Булатов, О.Б. Одынь, С.В. Одынь (С и Таль Эккард (ГДР) Московский ордена Ленина энергетический (71) Заявитель (54), АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР НАПРЯЖЕНИЯ!

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропривода и преобразователях частоты со звеном постоянного тока.

Известны схемы автономных инверторов напряжения с узлами коммутации основных тиоисторов, построенные на основе однофазного тиристорного моста, в диагонали которого включена коммутирующая цепочка из конденсатора и дросселя.

Подобные схемы содержат минимальное количество реактивных элементов, что существенно улучшает массо-габаритные показатели преобразовательного устройства (1) и Г 21.

Однако в указанных устройствах имеет место общая или групповая коммутация основных тиристоров инвертора и, следоБательно, не обеспечивается такой гармонический состав выходного напряжения, который достигается при повентильной коммутации тиристоров, например, методом до1олнительных коммутаций на полуперио-. де (3) .

Наиболее близкой к предлагаемому по технической сущности является схе5 ма автономного инвертора напряжения, содержащего трехфазные мосты основных тиристоров и обратных диодов, однофазный мост коммутирующих тирис1О торов и три коммутирующих трансформатора, две вторичные обмотки кажъ дого из которых включены последовательно основным тиристорам соответствующей фазы инвертора, а первич15 ные обмотки с последовательно подключенными распределительными тиристорами образуют три последовательные цепочки, соединенные параллельно между собой и включенные в диагональ постоянного тока упомянутого однофазного моста, в диагональ переменного тока которого включены параллельно соединенные коммутирующий конденсатор и цепочка, состоящая из

904153 двух встречно-последовательно соединенных дозарядных тиристоров с линейными дросселями в анодных цепях, причем дозарядные тиристоры образуют своими катодами общую точку, подключенную к отрицательному входному выводу.

8 данной схеме инвертора применяется повентильная коммутация основных тиристоров последовательного типа, которая обеспечивает хороший гармонический состав выходного напряжения, а также жесткость выходной и линейность регулировочной характеристик инвертора. Кроме того, преду-. смотрено регулирование начального напряжения на коммутирующем конденсаторе, а значит и амплитуды колебательного тока в коммутирующей цепочке в зависимости от величины тока нагрузки, что при работе инвертора на переменную по величине нагрузку обеспечивает экономичное расходование коммутационной энергии, требуемой для запирания основных тиристоров, т.е. повышается КПД устройства 1:4l.

Недостаток устройства заключается в перенапряжениях на основных тиристорах на интервалах коммутации, снижающих надежность работы устройства.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства за счет снижения перенапряжений на основных тиристорах.

Поставленная цель достигается тем, что автономный инвертор напряжения, содержащий подключенные ко входным выводам треx(pазные мосты основных тиристоров и обратных диодов, а также однофазный мост коммутирующих тиристоров с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, причем анодная группа моста соединена с положительным входным выводом, а катодная - с тремя параллельно соединенными последовательными цепочками, состоящими каждая из распределительного тиристора и первичной обмотки коммутирующего трансформатора, две вторичные обмотки которого включены последовательно между основными тиристорами соответствующей фазы инвертора, снабжен вспомогательным диодом и дозарядным тиристором, катод которого соединен с отрицательным входным выводом, а анод - с анодом вспомогательного диода, включенного

$0

1S

23

35 а0

S5 последовательно с последовательными цепочками и соединенного катодом с положительным входным выводом.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема автономного инвертора напряжения; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства на интервале коммутации.

Инвертор содержит трехфазные мосты основных тиристоров 1-.6 и обратных диодов 7-12, нагрузку 13, однофазный мост коммутирующих тиристоров 14-17 и три коммутирующих трансформатора

18-2О, вторичные обмотки 21-26 которых включены последовательно основным тиристорам соответствующей фазы инвертора, а первичные обмотки 27-29 с последовательно подключенными распределительными тиристорами 30-32 образуют три последовательные цепочки, соединенные параллельно между собой и подключенные последовательно с вспомогательным диодом 33 в диагональ постоянного тока упомянутого однофазного моста, в диагональ переменного тока которого включен коммутирующий конденсатор 34, а между анодом вспомогательного диода 33 и от рицательным входным выводом включен дозарядный тиристор 35.

Инвертор работает следующим образом.

Пусть в начальный момент времени t открыты тиристоры 1, 3 и 5, а напряжение на коммутирующем конденсаторе 34 имеет положительный потенциал на правой обкладке. 8 момент времени t начинается процесс коммутации тирйстора 1.

Для выключения тиристора 1 подают импульсы положительного тока управления на тиристоры 14, 16 и 30.

При этом конденсатор 34 начинает перезаряжаться по контуру 34 - 16

30 - 27 - 33 - 14 - 34, причем период, перезаряда приближенно (без учета активных потерь) выражается формулой

Т = 27 LC где С " величина емкости коммутирующего конденсатора 34; величина приведенной к первичной обмотке ?7 индуктивности трансформатора 18.

На первичной обмотке 27 в момент

С„ появляется напряжение, равное (без учета падения напряжения в проводящих тиристорах 14, 16 и 30) напряжению на конденсаторе 34, Это наосуществляют отпирание дозарядного тиристора 35.

Регулирование интервала позволяет производить регулирование напряжения на конденсаторе 34, а значит и амплитуды коммутационного тока, что обеспечивает минимальные коммутационные потери при работе инвертора на изменяющуюся по величине нагрузку.

Преимущество предлагаемого устройства по сравнению с известным заключается в повышении надежности работы инвертора при одновременном упрощении его схемы.

Повышение надежности работы достигается благодаря включению в момент в контур коммутации источника питающего напряжения Ес, которое, трансформируясь во вторичную обмотку коммутирующего трансформатора, направлено по отношению к запираемому основному тиристору в обратном направлении и потому облегчает условия его выключения, а именно: снижает амплитуду выброса прямого анодного напряжения на основном тиристоре на этапе дозаряда коммутирующего конденсатора и существенно увеличивает продолжительность приложения к запираемому ного напряжения в том случае, если момент включения дозарядного тиристора t опережает моМент t, когда на. основном тиристоре появляется прямое анодное напряжение (пунктирная кривая на фиг. 2в, построенная для этого случая).

Упрощение инвертора обеспечивается исключением двух линейных дросселей и использованием вместо двух дозарядных тиристоров одного дозарядного тиристора и вспомогательного диода. формула изобретения

5 904153 6 пряжение трансформируется на вторичные обмотки 21 и 24. Коэффициент трансформации трансформаторов 1820 выбирается таким, чтобы на вторичных обмотках появлялось напряжение большее по величине, чем напряжение источника питания Е 1. В этом случае на запираемом основном тиристоре инвертора (в рассматриваемый коммутационный такт — это тирис- lO тор 1) появляется импульс обратного анодного напряжения. Этот импульс прикладывается к тиристору 1 в мо-. мент времени t (фиг. 2в), когда восстанавливает блокирующие свойства анодный р-и переход тиристора 1.

При появлении на тиристоре 1 обратного анодного напряжения ток фазы

А IA переключается на обратный диод

10, благодаря чему напряжение фазы 2в

А UA изменяет полярность на противоположную практически без задержки относительно начала процесса коммутации тиристора 1 (интервал занимает около 1 мкс). Это позволяет 2s обеспечить жесткость внешней и линейность регулировочной характеристики инвертора.

В момент t производят отпирание дозарядного тиристора 35 по цепи уп- зо равления, и начинается процесс доза- основному тиристору обратного анодряда конденсатора 34 по контуру

34-16-30-27-35-Е1-14-34. Наличие источника напряжения Е4 в данном контуре позволяет восполнить потери энергии в конденсаторе 34, имеющие место на интервале времени t t .

В момент йь ток в конденсаторе

34, спадает до нуля, тиристоры 14, 16, 30 и 35 выключаются, после чего gg на вторичные обмотки 21 и 24 перестает поступать напряжение с перезаряженного конденсатора 34 и в момент времени t> на тиристоре устанавливается напряжение, равное по величине напряжению источника питания инвертора Е .

Начиная с момента времени в принципе возможна коммутация оче$0 редного основного тиристора инвертора. В последующий коммутационный такт сначала осуществляют отпирание тиристоров 15 и 17, в также того распределительного тиристора из числа 3032, который обеспечивает подачу обрат- ного анодного напряжения на очередной запираемый тиристор инвертора.

Затем, спустя время задержки

Автономный инвертор напряжения, содержащий подключенные ко входным выводам трехфазные мосты основных тиристоров и обратных диодов, а также однофазный мост коммутирующих тиристоров с коммутирующим конденсато-. ром в диагонали переменного тока, причем анодная группа моста соединена с положительным входным выводом; а катодная — с тремя параллельно соединенными последовательными цепоч9О4 ками, состоящими каждая из распределительного тиристора и первичной обмотки коммутирующего трансформатора, две вторичные обмотки которого включены последовательно между ос,новными тиристорами соответствующей фазы инвертора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности путем снижения перенапряжения на основных тиристорах, он снабжен вспомогательным диодом и дозарядным тиристором, катод которого соединен с отрицательным входным выводом,а анод - с анодом вспомогательного диода, включенного последовательно с последовательными цепоч153 8 ками и соединенного катодом с положительным входным выводом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии М 47-12087, кл. 56 С 6, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

N 248827, кл. H 02 М 7/515, 1968, 3. Попков 0.3. Автономные инвер<в торы напряжения с улучшенной формой кривой выходного напряжения. Дис. на соиск, уч. степени канд, техн., наук. М., МЭИ, 1974, .4, Авторское свидетельство СССР по заявке N 2823356/24-07, кл. H 02 M 7/515, 1979

904153

Ю Ю

Тираж 718 Подписное

ОНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Рауаская наб., д. 4/5

Заказ 151/44

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель И. Жеребина

Редактор 6, Ковач Техред Е.Харитончик Корректор С. Щомак