Автономный инвертор Советский патент 1983 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может использоваться в системах электропитания и электропривода для получения периодического или пмпульсно го напряжения. Известен последовательный инвертор, в котором ток назгруэки протекает через конденсаторы til. Однако эта схема неприменина при малых частотах и больших токах нагрузки, так как требует больших емкостей и размеров конденсаторов. Известен также параллельный инвертор, в котором нагрузка подсоединена к анодам силовых тиристоров и к источнику питания (импульс), а катоды этих тиристоров соединены вместе и подключены к дросселю.Диоды пропускают обратно к источнику танин импульсы тока,обусловленные активной мощностью нагрузки.При ин дуктивной нагрузке энергия, накопленная в цепи нагрузки, возвращает1ся в источник питания. Ток в нагрузке протекает при поочередном включении силовых тиристоров, а коммутация тиристоров производится посредством коммутирующих элементов: конденсатора, дросселя, диодо Схема позволяет получать большие токи в нагрузке, а также хорошо раб .тает при низких частотах L2. Однако работоспособность схемы зависит от вида нагрузки и ее величины, что может привести к срыву ра боты инвертора;схема усложнена введением дросселя и сложным видом нагрузки из-за использования отпаек в силовом трансформаторе, что неприем лемо при больших нагрузках и длинны соединительных линиях; схема не работоспособна при большихиндуктивны нагрузках, так как требуются дополнительные цепи га1чения реактивной энергии и защита от коммутационных перенапряжений. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является инвертор, содержащий два силовых и два коммутирующих тиристора, соеди.ненны2{ в мостовую схему с коммутиру щим конденсатором в диагонали перемен ного тока, подключенную выводами постонного тока к выводам источника питания, причем каждый из силовых и коммутирующих тиристоров шунтирован обратным диодом, а также цепь нагрузки З. Однако такой инвертор имеет недостаточно высокий КПД. Цель изобретения - повышение КПД Цель достигается тем, .что в авто номном инверторе, содержащем два силовых и два коммутирующих тиристо ра, соединенных в мостовую схему с коммутирующим конденсатором в диагонапи переменного тока, подклюценную выводами постоянного тока к выводам источника питания, причем каждый из коммутирующих тиристоров шунтирован обратным диодом/ а также цепь нагрузки, последняя имеет среднюю точку, подключена к выводам для источника питания, а ее средняя точка подсоединена к общей точке соединения силовых тиристоров. На чертеже приведена схема инвертора. Инвертор содержит два силовых тиристора 1 и 2, два коммутирующих тиристора 3 и 4, соединенных в мосто вую схему с коммутирующим конденсатором 5 в диагонали переменного тока. Коммутирующие тиристоры 3 и 4 шунтированы обратными диодами 6 и 7. Нагрузка, например двухобмоточный трансформатор с двумя полуобмотками 8 и 9, подключена крайними выводами к источнику питания, а средней точкой - к общей точке силовых тиристоров 1 и 2. Инвертор работает следующим образом. При подаче постоянного напряжения от схемы управления включает)ся тиристор 3 и заряжает конденсатор 5 по цепи 3-5-9, после того, как конденсатор зарядится, тирисогор 9 отключается и подается импульс на включение силового тиристора 2, при этом через обмотку 8 начинает протекать си/ювой ток.Для выключения тока в обмотке 8 включается тиристор 4, и предварительно заряженный конденсатор разряжается на цепи 5-4-2, коммутируя силовой тиристор 2, индуктивная энергия обмотки 8 замыкается по контурам 3-97-6 и 8-5-6, создавая условия для быстрого нарастания тока в обмотке 9. Одновременно конденсатор разряжает ся по цепи 5-9-7, ускоряя рост тока в обмотке. Сразу после включения тиристора 2 включается тиристор 1, еще больше ускоряя рост тока в обмотке 9, а также дозаряжая конденсатор 5 до сетевого напряжения (это важно для надежной коммутации силовых тиристоров при включении вместо обмоток трансформатора активной нагрузки). Для выключения тока в обмотке 9 включают коммутирующий тиристор 3, который, разряжая конденсатор по цепи 5-1-3, коммутирует тиристор 1, при этом индуктивная энергия обмотки 9 замыкается по контурам 9-7-6-8 и 9-7-5, т.е. переходит в обмотку 8 и конденсатор 5, из конденсатора энергия переходит в обмотку 8 по цепи 5-6-8. Одновременно тиристор 3 заряжает конденсатор 5 до сетевого напряжения по цепи 3-5-9, после чего включается тиристор 2, и процесс повторяется. Описанный выше процесс справедпаЖ для нагрузок с большой индуктивность При малых индуктивных нагрузках либо при чисто активных нагрузках (например трансформатор, подключенный к преобразователю, нагруженному лампами накаливания) энергия одной обмот ки в другую, не передается и коммутир ющий конденсатор заряжается только от сети. В случае использования устройства для работы-в сложных режимах, например с паузами, вместо диодов 6 и 7 йозможно применение тиристоров. ДЩя защиты от одновременного протекания тока по силовым тиристорам 1 и 2(что ведет к короткому замыканию в силово цепя) между нагрузкой 3 и 4 можно в разрыв цепи включить диод или тиристор 10 (на чертеже показан пунктиром который катодом подсоединен к катоду тиристора 1 и нагрузке 9, а анодом - к аноду тиристора 2 и нагрузке 8. Инвертор можно использовать в электротехнической промышленности для преобразования постоянного напря жения одной величины постоянного напряжения в переменное напряжение, для преобразования напряжения одной частоты в напряжение другой частоты Предполагае олй вид нагрузки инвертор актиВная (например, лаМпы накаливания) и индуктивная (например, элект родвигатели асинхронные, синхронные злёктромагнитные, реле и т.п.).Этот тип инвертора целесообразно применять для получения напряжения сложной формы и чередования, так как силовые тиристоры могут включаться как поочередно,так и одновременно, при этом не нарушается режим их коммутации.Предложенный инвертор при меиим и для работы с индуктивной нагрузкой, в которой запасается большая реактивная знергия, вследствие чего усложняется процесс коммутации и гашения электромагнитного поля. В известных устройствах для гашения магнитного поля используются дополнительные гасяшие устройства,либо энергия отдается обратно в сеть, а в предложенном устройстве таких гасящих цепей нет, так-как реактивная энергия одной катушки передается в другую для со.вешения работы и часть ее идет на перезаряд конденсатора. I . . Преимущества предлагаемого устройства по сравнению с известными заключаются в тетл, что оно работает при различных видах нагрузки (активной и индуктивной)в широком диапазоне изменения величины нагрузки; при больших величинах реактивной энергии эта энергия передается от одной ое5мотки к другой; при питании реле схема способствует быстрому нарастанию тока в обмотке в момент коммутации, что увеличивает быстродействие реле ( уменьшает время срабатывания) , а при питании электромагнитных двигателей схема увеличивает КПД двигателя и улучшает его частотные характеристики; схема устойчиво работает при больших величинах реактивной энергии обмоток без дополнительных средств гашения поля за счет предлагаемого способа включения конденсатора, выполняющего одновременно функции коммутатора силовых тиристоров, предохранителя эл 1ентов схемы от перенапряжения, а конденсатор накапливает в себе часть энергии и сразу же отдает второй обмотке, которая поглощает реактивную энергию первой обмотки, используя ее для совершения полезной работы, чем повышается КПД работы двигателя.

АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР, содер жсший, два силовых и два коммутирующих тиристора, соединенных в мостовую схему с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, подключенную выводами постоянного тока к выводам источника питания, причем каждый из коммутирующих тиристоров шунтировав обратным диодом, а также цепь нагрузки, о тл и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения КПД, цепь нагрузки, имеющая среднкяо точку, подключена к шлводам для источника питания, а ее средняя точка подсоединеиа к оОщей точке соединения силовых тиристоров. S to СО СП СО f Т