Регулируемый инвертор Советский патент 1983 года по МПК H02M7/515 H02M7/155 

(Bk) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ИНВЕРТОР

1

Изобретение относится к технике преобразования постоянного напряжения в переменное и может быть использовано, в частности, при конструировании систем-гарантированного питания.

Известны автономные регулируемые инверторы, построенные по мостовым схемам С1 j.

При малых величинах инвертируемых напряжений более предпочтительны двухтактные схемы с нулевым выводом у которох токовые потери меньше 2 3.

В данных схемах нельзя непосредственно получить регулируемое синусоидальное напряжение. К автономным регулируемым инверторам наряду с обеспечением высокого КПД и снижением типовой мощности трансформатора предъявляются также требования к повышению коммутационной устойчивости, уменьшению стоимости, упрощению конструкции и другие.

Наиболее близок к предлагаемому инвертор с широтным регулированием, содержащий общий коммутационный узел для обоих рабочих тиристоров. Коммутация тиристоров в нем выполняется подачей импульса обратного напряжения на рабочие тиристоры от коммутирующего контура, с последующим перезарядом конденсатора контура через цепь, состоящую из двух диодов и

10 дросселя. Кроме этих элементов, схема инвертора содержит дроссель в цепи источника постоянного напряжения и фильтрующие конденсаторц, включенные параллельно обмоткам трансфор15матора , которые обеспечивают протекание коммутирующих импульсов Г33,

Известный инвертор сложен и не обеспечивает полного регулирования . напряжения на выходе при комплексном

20 характере сопротивления нагрузки (например, на фильтре ). Это связано с тем, что в паузе между двуполярнуми рабочими импульсами выходного напря1жения возникают уравнительные токи между нагрузкой и трансформатором. Избыточная коммутационная мощность в этой схеме не выводится в звено постоянного напряжения и мощность коммутационных импульсов не регулируется. Это приводит к увеличению коммутационных потерь. Цель изобретения - упрощение и снижение коммутационных потерь. Указанная цель достигается тем, что в инверторе, содержащее два основных л один коммутирующий тиристо одни одноименные электроды которых объединены и подключены через комму тирующий дроссель к одному выводу и точника постоянного тока, соединенному возвратные диоды с други ми электродами основных тиристоров, соединенными ме) собой через два n следовательно соединенных конденсатора, а с концами первичной обмотки трансформатора - непосредственно, причем средняя точка первичной обмотки подключена к другому выводу источника и связана с общей точкой конденсатора, а вторичная обмот ка трансформатора подключена к нагрузке, а также два вентиля и дополнительный дроссель, один вентиль соединен последовательно с дополнительным дросселем и включен согласно с тиристорами между общей точкой конденсаторов с коммутирующим тирис тором и средней точкой, первичной обмотки трансформатора, подключенной через второй вентиль к точке со динения тиристоров с коммутирующим дросселем, причем второй вентиль соединен с тиристорами разноименным электродами, а другой электрод комм тирующего тиристора подключен к общей точке конденсаторов. Кроме того, с целью обеспечения возможности глубокого регулирования напряжения при реактивной нагрузке регулятор снабжен двумя дополнитель ными тиристорами, включенными встре но-параллельно и шунтирующими вторичную обмотку трансформатора. С целью улучшения энергетических показателей в составе систем гарантированного питания переменным током вторичная обмотка трансформатора подключена к источнику переменного тока через введенные два встре но-параллельно включенных вспомогательных тиристора. 64 На чертеже представлена схема инвертора . Предлагаемый инвертор содержит конденсатор фильтра 1, первичную обмотку 2 выходного трансформатора, к концам которой подключены два основных тиристора 3 и 4, дроссель 5, коммутирующий тиристор 6, подключенный к средней точке обмотки 2 через дополнительный дроссель 7 и вентиль (диод )8, коммутирующие конденсаторы 9 и 10, возвратные диоды 11 и 12, вентиль (тиристор 13. Вторичная обмотка трансформатора подключена к цепи нагрузки и зашунтирована двумя встречно-параллельно соединенными тиристорами 15 и 16 и подключена к источнику переменного тока через вспомогательные тиристоры 17 и 18. Инвертор работает следующим образом. Основные тиристоры 3 и 4 включаются поочередно. При включении коммутирующего тиристора 6 напряжение конденсаторов прикладывается во встречной полярности к тиристорам 3 и А, запирая их. Запирание коммутирующего тиристора происходит при обратной полуволне тока этого контура. В последующем происходит перезаряд коммутирующих конденсаторов через цепь, состоящую из диода 8 и дросселя 7 Протекание процесса коммутации сопровождается появлением импульса напряжения на дросселе 5. Управление мощностью ( энергией} коммутирующих импульсов осуществляется вентилем 13, который включается при определенном напряжении на дросселе 5. Когда вентиль 13 полностью отперт и выполняет функции диода, коммутационная мощность полностью возвращается в звено постоянного напряжения за вычетом потерь на коммутацию. И наоборот, при разрыве названной цепи инвертор переводится в режим максимальной коммутационной мощности . В паузах между рабочими импульсами напряжения для замыкания тока, определяемых реактивной составляющей сопротивления нагрузки, производится поочередное включение тиристоров 15 и 16. Шунтирование осуществляется на выходе инвертора, в связи с чем токи нагрузки замыкаются помимо обмоток трансформатора. Вследс-твие этого достигается повышение коэффициента использования трансформатора и обеспечивается возможность сопряжения инвертора с фильтром. При этом имеется два варианта управления шунтирующими тиристорами: включение тиристоров на поддержание выходных токов предществующих рабочих импуль сов и на обратные токи. В-последнем варианте обеспечивается автоматическое отключение шунтирующих тиристоров рабочими импульсами напряжения и достигается полная глубина регулирования в широких пределах изменения реактивной составляющей сопротивления нагрузки. При использовании инвертора в сос таве системы гарантированного питания переменным током встречно-параллельно включенными тиристорами 17 и 1 производится импульсное подключение инвертора к питающей сети переменного тока. Такой режим параллельной работы с сетью может осуществляться при автотрансформаторной связи инвертора с сетью, как это изображено на чертеже, либо при необходимости обеспечения гальванической развязки с помощью отдельной сетевой обмотки. В режиме параллельной работы инвертор фазируется с сетью, так,чтобы рабочие импульсы инвертора совпадали по полярности с напряжением сети. Сетевое напряжение, превышающее по амплитуде напряжение инвертора, обеспечивает появление зарядного тока через диоды 11 и 12. Воздействие импульсов напряжения сети на инвертор может рассматриваться как прямая трансформация мощности сети в нагрузку. При этом в течение перио да источник постоянного тока получает от сети импульсы зарядного тока и отдает в нагрузку разрядные импуль сы. В силу указанных особенностей в режиме параллельной работы с сетью силовая часть инвертора существенно разгружена по току и на нее автомати чески переводится вся преобразуемая мощность при отключении сети без нарушения форЙы кривой выходного напряжения . Такое построение системы гарантированного питания позволяет обеспечить в одном устройстве выпрям ление и инвертирование и при этом исключить двойное преобразование электроэнергии. Комплексное использование изложенных приемов в построении двухтактного широтно-регулируемого инвертора позволяет получить следующие основ- ные технические преимущества устройства высокую коммутационную устойчивость при упрощении узла общей коммутации; возможность сопряжения инвертора с фильтром при относительном снижении типовой мощности трансформатора; упрощение системы гарантированного питания переменным током, а также высокие энергетические показатели преобразований. Формула изобретения 1. Регулируемый инвертор, содержащий два основных и один коммутирующий тиристор, одни одноименные электроды которых объединены и подключены через коммутирующий дроссель к одному выводу источника постоянного тока, соединенному через возвратные диоды с другими электродами основных тиристоров, соединенными между собой через два последовательно соединенных конденсатора, а с концами первичной обмотки трансформатора - непосредственно, причем средняя точка первичной обмотки подключена к другому выводу источника и связана с общей точкой конденсаторов, а вторичная обмотка трансформатора подключена к нагрузке, а также два вентиля и дополнительный дроссель, отличающийся тем, что, с целью упрощения и снижения коммутационных потерь, один вентиль соединен последовательно с дополнительным дросселем и включен согласно с тиристорами между общей точкой конденсаторов с коммутирующим тиристором и средней точкой первичной обмотки трансформатора, подключенной через второй вентиль к точке соединения тиристоров с коммутирующим дросселем, причем указанный второй вентиль соединен с тиристорами разноименными электродами, а другой электрод коммутирующего тиристора подключен к общей точке конденсаторов . 2. Инвертор по п. 1, о т л и чающийся тем, что, с целью обеспечения возможности глубокого регулирования напряжения при реактивной нагрузке, он снабжен двумя 7 дополнительйыми тиристорами, включенными встречно-параллельно и шунтирующими вторичную обмотку трансформатора . 3. Инвертор по п. 2, о т л ичающийся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей в составе систем гарантированного питания переменным током, вто ричная обмотка трансформатора подключена к источнику переменного то ка через введенные два встречно-па

Л/J

. X. -fhHHig g g

5.

4

о/«

YVVN

f/otpyi fa

4|jLJO-J е«ть

i« 6 . 8 раллельно включенных вспомогатель- . ных тиристора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Японии N , кл. Н 02 М 7/515. 1977. 2.Шиллинг В. Тиристорная техника. Л. 1981, с. UO. 3. Лекоргийе Ж. Управляемые электрические вентили и их применение. М., 1971, с. 397.