Автономный инвертор напряжения

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик >949762 (61) Дополнительное к авт. свид-ву № 838970 (22) Заявлено 02.07.80 (21) 2953024/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (51) М. Кл.

Н 02 М 7/5! 5 (23) Приоритет—.Гееударстееней кемнтет

СССР (53) УД К 62! .314. .572 (088.8) Опубликовано 07.08.82. Бюллетень № 29

Дата опубликования описания 07.08.82 пе делам нэееретеннй н иткрмтнй

О. Г. Булатов, О. Б. Одынь, С. В. Одынь и А. Г. Шевченко (72) Авторы изобретения

Московский ордена, Ленина энергетический институт (71) Заявитель (54) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к области электтротехники и может быть использовано для любого варианта схемы тиристврного инвертора напряжения с однофазной и трех.фазной нагрузкой.

По основному авт. св. № 338970 известен автономный инвертор напряжения, содержащий подключенный к входным выводам трехфазный мост основных тиристоров, шунтированных обратными диодами и последовательными цепочками, состоящими, каждая, из вторичной обмотки коммутируемого трансформатора и двухоперационного тиристора, причем один конец первичной обмотки трансформатора соединен с анодом низкочастотного диода, катод которого подключен к положительному входному вь1воду, соединнему с анодной группой однофазного коммутирующего тиристорного моста с коммутирующей LC- цепочкой в диагонали переменного тока, а другой конец первичной обмотки коммутирующего трансформатора подключен к катодной группе однофазного.тиристорного моста и аноду дозарядного тиристора, катод которого соединен с отрицательным входным выводом (1).

Недостатком является ограничение коммутируемых токов нагрузки, обусловленное недостаточно эффективным использованием коммутирующего трансформатора.

Цель изобретения — увеличение уровня коммутируемых токов нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, что в автономном инверторе напряжения ком1О мутирующий трансформатор снабжен вспомогательной обмоткой, включенной последовательно с дозарядным тиристором.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема автономного инвертора напряжения в трехфазном мостовом варианте исполне15 ния; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства на интервале коммутации.

Трехфазный инвертор с основными тиристорами 1 — 6, шунтированными обрат20 ными диодами 7 — 12 и последовательным соединением вторичных обмоток !3 — 16 импульсного коммутирующего трансформатора

19 с двухоперационными тиристорами 20—

25, работает на трехфазную нагрузку 26

949762 и содержи.г однофазный мост из коммутирующи v тиристоров 27 — 30, к диагонали переменного тока которого подключена коммутирующая цепочка 31 из конденсатора

32 и дросселя 33, а к диагонали постоянного тока — последовательно соединенные

5 первичная обмотка 34 трансформатора 19 н низкочастотный диод 35. Между катодной группой однофазного моста и отрицательным выводом источника питания инвертора включены последовательно соединенные 1О дозарядный тиристор 36 и вспомогательная обмотка 37 коммутирующего трансформатора.

Инвертор работает следующим образом.

Пусть в начальный момент времени открыты тиристоры 1,3 и 5, а коммутирую- 15 щий конденсатор 32 заряжен при положительном потенциале на правой обил lдке.

В момеHT времени t! начинается процесс коммутации тиристора l. Для запирания тиристора подают положительные уп- 20 эавляющие импульсы на тиристоры 20, 27 и 30. Конденсатор 32 начинает перезаряжаться по контуру 32 — ЗЗ вЂ” 30- 34 — -35—

27-- 32 (фиг. 2 а), а через тиристор протекает ток 1, (фиг. 2в), равный разности тока нагрузки фазы А — Iz, и тока указан- 2 ного колебательного контура i>z, приведенного через коэффициент трансформации

Ктр, — — W» /Фз4 (где W» и W> — число витков обмоток 13 и 34), во вторйчной оомотке 13 трансформатора 19 (см. ток 4 = ы зо

Ктр на фиг. 26) После момента времени

t ток i>2 становится по величине больше тока IA и ток, равный их разности, переходит в диод 7, а тиристор 1 оказывается под обратным анодным напряжением, и восстанавливает непроводящие свойства. На интервале времени tz — tz до того,как ток Iqz спадет до величины тока Ip, подают отпирающий импульс управления на тиристор 36 и запирающий отрицательный импульс тока управления на двухоперацион- 4В ный тиристор 20. При отпирании тиристора 36 обмотки 34 и 37 через этот тиристор и диод 35, проводящий некоторое время в обратном направлении, подключаются к источнику питания и на обмотке 13 возникает импульс напряжения с амплитудой 45

Е,!. Кт, где Ктр — коэффициент трансформации, равный отношению числа витков обмотки 13 и разности числа витков обмоток 34 и 37 (две обмотки включены встречно по отношению друг к другу, причем

%4 1 37 ) " е Кто= МФ Ъ4 W)7).

При К > 1 тиристор 20 оказывается под обратным анодным напряжением величиной

Е (Ктр — 1), которое совместно с импуль сом отрицательного тока управления приводит к комбинированному выключению двухоперационного тиристора 20.

По существу эквивалентная схема, приведенная к обмотке 13 трансформатора 19, на этапе выключения тиристора 20 (интервал t> —,t>) представляет собой последовательную цепочку, состоящую из источника питающего напряжения Ed, источника импульсного напряжения К 2 Е, направленного встречно первому источнику и превышающего его по величине, проводящих в прямом направлении тиристора 36 и диода 10, по которому начинает протекать ток IA и проводящих на интервале 1 — t4 в обратном направлении тиристора 20 и диода 35, причем диод 35 выбирают таким, чтобы время жизни неосновных носителей в его базе (это время определяет величину накопленного в базе диода.35 избыточного заряда и скорость его спада) было больше времени жизни неосновных носителей в п-базе тиристора 20. Поэтому тиристор 20 первым B момент (4 восстанавливает иепроводящие свойства в обратном направлении (фиг. 2е), и именно к нему в данный момент времени прикладывается практически все напряжение Еь(К вЂ” 1) в обратном направлении (фиг. 2ж), так как диод 35 в момент t4 еще имеет существенно меньшее, чем у тиристора 20, сопротивление в обратном направлении из-за оставшегося в нем избыточного заряда. Таким образом, импульс обратного анодного напряжения сохраняется на тиристоре 20 до момента t5, когда заканчивается процесс снижения до равновесного значения заряда неосновных носителей в базе диода 35, накопленного во время протекания через этот диод прямого анодного тока (интервал фиг. 2г).

В момент 1 сопротивление диода 35 в обратном направлении резко увеличивается и на обмотке 13 перестает наводиться напряжение К Е 1,что приводит к появлению на тиристоре прямого напряжения

Ен (фиг. 2 ж).

Одновременно с процессом выключения тиристора 20 при отпирании тиристора 36 начинается процесс дозаряда конденсатора 32 по контуру 32 — 33 — 30 — 36 — источник питания инвертора — 27 — 32. Наличие источника напряжения в данном контуре позволяет восполнить потери энергии в коммутирующей LC — цепочке, имеющие место на интервале времени t, — t>.

В момент t6 ток — — 0 и тиристоры 27, 30 и 36 выключаются, после чего в принципе возможна коммутация очередного основного тиристора инвертора.

В следующий коммутационный такт сначала осуществляют отпирание тиристоров

28 и 29 и двухоперационного тиристора, шунтирующего очередной запираемый основной тиристор инвертора, а затем спустя время задержки t t> — t! осуществляют отпирание дозарядного тиристора 36 и подачу импульса отрицательного тока управления на двухоперационный тиристор, ко949762 торый запирается комбинированным способом как запирался двухоперационный тиристор 20 на предыдущем коммутационном такте. Регулирование времени t позволяет, как и в противопоставляемом устройстве, производить регулирование напряжения на конденсаторе 32, а значит и амплитуды тока в коммутирующей цепочке 31, что обеспечивает минимальные коммутационные потери при работе инвертора на изменяющуюся по величине нагрузку.

Достоинством предлагаемого автономного инвертора напряжения является эффективное использование коммутирующего трансформатора 19, которое приводит к существенному увеличению уровня коммутируемых токов нагрузки. Это объясняется тем, что 15 на интервале коммутации основного тиристора (интервал t, — t ), когда трансформатор 19 работает практически с короткозамкнутой вторичной обмоткой (если пренебречь сопротивлениями проводящих вентилей 20,1 и 7), нужно выбирать Ктр «1, чтобы получить на вторичной обмотке максимально возможную амплитуду тока

=1з2/К р1, при сравнительно небольшом токе i>>, так как ток i с большей амплитудой обеспечит коммутацию больших токов 2 нагрузки (токи 13> и 1д на фиг. 2 б). Практически целесообразно выбирать Кт, =

= 0,15 — 0,2. Снизу значение К, р, ограничивается из-за недопустимого ухудшения добротности коммутирующего С вЂ” контура, приводящего к возникновению апериодического процесса в данном контуре, поскольку при уменьшении возрастают приведенные к первичной обмотке 34 резистивные потери, обусловленные падением напряжения на проводящих вентилях 20,1 и 7.

С другой стороны на этапе запирания тиристора 20 (интервал t> — t ) необходимо выбирать К,) 1, чтобы обеспечить приложение к тиристору обратного анодного напряжения Uodp— = Ен(Ктр — 1) (фиг. 2ж) и выключить его комбинированным способом.

Как видно требования к Кт„и К противоречивы (Кт, (< 1; Ктр > 1).

Формула изобретения

Автономный инвертор напряжения по авт. св. № 838970, отличанзщийся тем, что, с целью увеличения уровня коммутируемых токов нагрузки, коммутирующий трансформатор снабжен вспомогательной обмоткой, включенной последовательно дозарядным тиристором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № .838970, кл; Н 02 М 7/515, 1979.

949762

Составитель И. Жеребина

Редактор Н. Гришанова Техред А. Бойкас Корректор Е. Рошко

Закаа 5493/45 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l l3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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