Автономный инвертор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

<>905963 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 080580 (23) 2919981/24-07 с присоединением заявки Hо (23) Приоритет

Опубликовано15.0282. Бюллетень Мо б

Дата опубликования описания 15.02.82

Р М К з

H 02 М 7/515

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДИ 621. 314 ° .572 (088. 8) В.Ф.Ыукалов, В.A.Èâàíîý и Э.О.Балта с с (72) Авторы изобретения

::.1. "

Ф ъ

Л «.1.» е»

Ленинградский институт авнационног прнбС>роажрдения (71) Заявитель (5 4 ) ABT0H08HHA ИНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках электропитания для преобразования постоянного тока н переменный.

Известен автономный инвертор, содержащий соединенные между собой по мостовой схеме основные и отсекающие вентили, вентили обратного тока, ком- мутирующие конденсаторы, общий последовательный двухобмоточный коммутирующий дроссель, один конец каждой из обмоток которого соединен с общей точкой основных вентилей, а другой .с одним из выводов источника питания, а также последовательные цепи из диода и резистора, подключаемые параллельно к обмоткам общего последовательного двухобмоточного коммутирующего дросселя. Кроме этого, известен также автономный инвертор, используемый в системах частотно-регулируемого привода, содержащий сое-. диненные между собой, например, по мостовой схеме основные и отсекающие вентили, вентили обратного тока, коммутирующие конденсаторы и дроссели,,вентили и дроссели подзаряда, общий последовательный двухобмоточный коммутирующий дроссель, один конец каждой из обмоток которого соединен с общей точкой основнык вентилей, .а другой с одним мз выводов источника литания, последовательные цепи из диода и резистора, подключаемые к выводам обмоток двухобмоточного по следовательно коммутирующего дросселя (1J.

Недостаток указанных инверторов заключается в снижении КПД аа счет накопления и рассеивания энергии в коммутирующем дросселе. Величина энергии, запасенной в комчйтирующем дросселе возрастает при увеличении частоты инвертора. В результате этого возрастают потери энергии в инверторе, увеличивается загрузка вентилей и мощность комиутирующих конденсаторов.

Наиболее близким к предлагаемому является автономный инвертор, который содержит соединенные мещду собой, например, по мостовой схеме, основ25 ные и отсекающие вентили, вентили обратногО тока, коммутирующие конденсаторы и дроссели, общий последовательный коммутирующий дроссель, один конец кащцой из обмоток которого соединен с одним концом последова- тельной цепи из диода и резистора, 905963 вентили и дроссели подзаряда, два развязывающих диода, каждый из которых соединен встречно-параллельно с диодом соответствующей из указанных цепей и подключен между одним иэ вы водов источника питания и общей точкой вентилей обратного тока (2j.

Недостаток такой схемы инвертора заключается в потерях мощности за счет рассеивания тепла на резисторах цепей возврата реактивной мощности коммутирующих конденсаторов, причем с увеличением частоты выходного напряжения потери увеличиваются.

Целью изобретения является повышение КПЦ устройства.

Указанная цель достигается тем, что автономный инвертор, содержащий соединенные мехду собой, например, по мостовой схеме основные и отсекающие вентили, вентили обратного тока, коммутирующие конденсаторы и драссели, развязывающие диоды, каждый из которых соединен встречна-параллельно с ограничивающими диодами и подключен между общей точкой вентилей обратного така и одним из соответствующих выводов для подключения источников питания, общий последовательный коммутирующий драссель, один конец каждой иэ обмоток которого саединен с общей точкой основных вентилей,а другой — с выводом -для подключения источника питания. снабжен вентильным выпрямителем, собранным, например, па мостовой 2-х полупериодной схеме, и коммутирующим трансформатором, две первичные обмотки которого соединены последовательно с ограничивающими диодами и подключены между абщимя точками основных вентилей и вентилей обратного тока, а вторичная обмотка подключена в диагональ вентильного выпрямителя, выход которого подключен " к соответствующим выводам для подключения источника питания.

На чертеже дана приципяальная электрическая схема инвертора в вао рианте трехфазного мостового преобразователя.

Схема включает основные венти ли 1 — 6, отсекающие вентили 7 — 12, вентили обратного тока 13 18, ограничивающие диоды 19-20, развязывающие диады 21-22, двухобмоточный последовательный коммутирующий дроссель 23, коммутирующий трансформаI тор 24, коммутирующие конденсаторы

2В - 30, коммутирующие дросселя 31

36, вентили выпрямителя 37 — 40.

Основные вентили 1-6 соединены последовательно с отсекающими вентилями 7-12 и вместе собраны по трехфазной мостовой схеме. Вентили обратного тока 13-18 также собраны по трехфазной мостовой схеме. Ограничивающие диоды 19-,20, первичные

5Î

65 оьмотки коммутирующего трансформатора 24, овместно с коммутирующими конденсатоРами 25-30, коммутирующими дросселями 31-36 образуют ко мутационный колебательный контур. Индуктивное сопротивление первичных обмоток коммутирующего трансформатора 24 должно быть в 20-50 раз меньше индуктивного сопротивления двухобмоточного последовательного коммутирующего дросселя 23 на частоте коммутации, но достаточным для получения отрицательного напряжения на запираемых основных вентиля, эффектно влияющего на уменьшение времени выключения запираемых основных вентилей. Развязывающие диоды 21-22 и ограничивающие диады 19-20 предотвращают короткое замыкание индуктированной ЭДС последовательного двухобмоточного коммутирующего дросселя 23 через первичные обмотки коммутирующего трансформатора 24 и обеспечивают ограничение процесса перезаряда коммутирующих конденсаторов 75-30 одним полупериодом . Предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет энергио коммутирующих конденсаторов 25-30 не рассеивать на активных элементах схемы, а преобразовывать ее в энергию магнитного ноля с помощью коммутирующего трансформатора и возвращать обратно в сеть. Вследствие этого,количество электроэнергии, потребляемой из сети, уменьшается, что приводит к повышению КПД предлагаемого инвертара по сравнению с известным.

Инвертор работает следующим образом.

Пусть и данный момент времени ток проводят основные вентили 1 и 6, т.е. включены фазы А и С,коммутация тока происходит с основного вентиля 1 на основной вентиль 2. Во время работы основных вентилей, 1 и 6 коммутирующие конденсаторы 25 и 26 заряжаются с полярностью заряда, указанной на чертеже. При открывании основного .вентиля 2, практически мгновенно прекращается ток через основной вентиль 1. Все дальнеишие процессы коммутирующего инвертора, связанного с переэарядом коммутирующих конденсаторов 25 и 26, подчинены следующим условиям: при коммутации основных вентилей 1-3 коммутирующие конденсаторы 28-30 не перезаряжаются, а перезаряжаются только коммутирующие конденсаторы 25-27 и, наоборот, при коммутации основных вентилей 4-5 перезаряжаются коммутирующие конденсаторы 28-30 и не перезаряжаются коммутирующие конденсаторы 25-27; вентили обратного тока 18 и 14, проводившие ток к этому време— ни, а также вентиль обратного тока 13 оказываются открытыми;отсекаюший вентиль 8 до момента спада до нуля

905963 напряжения на коммутирующих конден- тирующих конденсаторов 25-27 до насаторов 25-27 заперт. пряжения источника питания приводит

Выключение основного нентиля 1 к запиранию отсекающего вентиля 7, после отпирания основного вентиля 2 прекращению коммутационного интервапроисходит за счет того, что к кол- ла, запиранию вентиля обра-. ного толекторно-эмиттерному переходу основ- ка 18 и переходу тока Фазы А на венного вентиля 1 прикладывается отри- тиль обратного тока 16. В предлагаецательное напряжение коммутирующих мом устройстве ло сравнению с известконденсаторов по цепи: основной вен- ным реактивная энергия коммутирующих тиль 2 — коммутирующий дроссель. 32 — конденсатоРов 25-30 не рассеивается основной вентиль 1 — коммутирующий 0 на активных сопротивлениях устройстдроссель 31 — коммутирующий конден- ва, .тем самым снижая КПД преобразосатор 25. После спада до нуля тока . вателя, а возвращается обРатно в сеть основного вентиля 1 образуется ко- за счет введения в схему соответстлебательный контур перезаряда ком- вующим образом соединенных коммутимутирующих конденсаторов 25-27, сос- 5 Рующего трансформатора 24 и вентильтоящий из коммутирующего дросселя 31, ного выпрямителя, собранного по 2-х отсекающего вентиля 7, вентиля обрат-,полупериодной схеме на вентилях ного тока 13, ограничивающего дио- 37-40.. да 19, первичной обмотки коммутирую- Таким образом применение указаннощего трансформатора 24, основного го автономного инвертора напряжения вентиля 2, коммутирующего дросселя 32 позволяет повысить КПД за счет сниже20

Эа счет введения н цепь ограничиваю- ния количества энергии, потребляещего диода 19 протекание тока в этой мой из сети. С Увеличением Рабочей цепи происходит н течение полуперио- . частоты инвертора эфФективность ин-. да частоты коммутации. В этот полу- вертора пропорционально повышаетсЯ, период к основному, вентилю 1 прикла- так как количество Реактивной энеРдознается отрицательное напряжение, гии коммутирующих конденсаторов, возравное падению напряжения на пернич- нращаемое обРатно в сеть, Увеличиваной обмотке коммутирующего трансформатора 24. Время, в течение которого отрицательное напряжение прикладына- 30 Автономный иннертор, содержащий ется к запираемому основному венти- соединенные между собой по мостовой лю 1, необходимо ему для восстанов- схеме ос нов ные и отсекающие вентили, ления своих свойств. За время пере- нентили обРатного тока, коммутируюзаряда коммутирующих конденсаторов щие конденсаторы и дроссели, развя25-27 ток в последовательном днухоб- 35 зынающие диоды, каждый из котоРых моточном коммутирующем дросселе 23 соединен встречно-параллельно с огпрактически не изменяется, а энергия раничивающими диодами к подключен между общей точкой вентилей обратноэлектрического поля, запасенная в

ro тока и одним из выводов для подн енсато ах 25-27 ключения источника питания, общий пРеобРазУетсЯ в электРомагнитнУю 40 последовательный коммутирующий дроссель, один конец каждой из обмоток ра 24, который затем посредством которого соединен с общей точкой освторичной обмотки коммутирующего новных вентилей, а другой — c вывотрансформатора 24 через вентильны вентильный дом для подключения источника питавыпрямитель, выполненный на венти 4 ния,отличающийся тем, что, лях 37-30, возвращает erо обратно с целью повышения КПД, он снабжен н сеть. Когда напряжение на коммувентильным выпрямителем, собранным тирующих конденсаторах 25-27 прохо по 2-х полупериодной мостовой схеме, дит через нуль в дальнейшем становит- H коммутирующим трансформатором, две ся положительным, происходит откры 50 первичные обмотки которого соединевание отсекающего вентиля 8 и запины последовательно с органичивающими

Ранке вентилЯ обРатного тока 13. В диодами и подключены между общими

Результате на протяжении коммутацион точками основных вентилей обратного ного интервала ток в дальнейшем протока,а вторичная обмотка включена в водят основные вентили 2 и 6 от диагональ вентильного выпрямителя, секающие .вентили 7, 8 и 12 и aeszv Б выход которого подключен к соответли обРатного тока 18 и 14. B заниси стнующим выводам подключения источмости от коэффициента нагрузки Реника питания. жим ведения тока вентилями обратноИсточники информации, го тока 13-18 может быть непрерывным принятые но внимание при и прерывистым в пределах межкоммута- 0 1. Глазенко Т.А., Гончаренко Р.Б. ционного интервала. Заряд коммутирую- Полупроводниковые преобразователи щих конденсаторов 25-27 осуществля- частоты в электроприводах. Л., ется практически постоянным током Энергия, 1969, с. 22, рис. 11б. фазы А, который приблизительно равен 2. Авторское свидетельство СССР амплитУде фаэного тока. ЗаРЯд комму- g$ Р 588605, кл. Н 02 у 7/515, 905963

Составитель Г.Иыцык

Редактор Л.Авраменко Техред М.Надь Корректор A,ÄçRTKÎ

Заказ 394/72 Тираж 716 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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