Автономный инвертор напряжения Советский патент 1984 года по МПК H02M7/515 

1 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропривода переменного тока и источниках гарантированного электропитания. Известны схемы автономных инверторов напряжения на однооперационных тиристорах с узлами принудитель ной коммутации, содержащие фазные Jцепочки, состоящие из двух полумос ;тов основных и коммутирую1цих тиристоров, и коммутирующие цепочки, сос тоящие из дросселя и конденсатора l Однако в данном устройстве время предоставляемое для выключения основных тиристоров при малых изменениях тока нагрузки, протекающего через основной тиристор перед начал его выключения, недостаточно для надежной работы. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является авт номный инвертор напряжения, содержащий трехфазный мост основных тири торов, шунтированных обратными диодами, подключенный параллельно ему полумост из двух включенных последовательно коммутирующих тирис торов, три распределительные цепочки,- каждая из которых состоит из двух встречно-параллельно соединенных тиристоров, одни выводы распред лительных цепочек объединены, а дру гие подключены к соответствующим фазным выводам трехфазного моста основных тиристоров и обратных диодов, и коммутирующую последовательную цепочку, состоящую из дросселя и конденсатора, дроссельный вывОд к торой подключен к точке соединения коммутирующих тиристоров полумоста, а конденсаторный - к объединенным выводам распределительных цепочек. I Инвертор содержит всего одну коммутирующую LC -цепочку, что позволяет обеспечить хорошие массогабаритные показатепи. В то же время благодаря наличию распределительных тирист ров достигается пофазная коммутация основных тиристоров 2. Недостаток известного автонЪмног инвертора напряжения - низкая надеж ность, что связано с существенным спадом времени ipg,, , необходимого для выключения основных тиристоров тока нагрузки. Существенное уменьше при увеличении тока нагруз ки снижает коммутационную устойчи9вость и увеличивает вероятность аварий инвертора, работающего в широком диапазоне изменения тока нагрузки. Целью изобретения является повышение надежности автономного инверто- , ра напряжения путем улучшения его коммутационной устойчивости. Поставленная цель достигается тем что в автономный инвертор напряжения, содержащий трехфазный мост основных тиристоров, шунтированных обратными диодами, подключенный параллельно, ему полумост из двух включенных последовательно коммутирующих тиристоров, три распределительные цепочки, каждая из которых состоит из двух встречно-параллельно соединенных тиристоров, одни выводы распределительных цепочек объединены, а другие подключены к соответствующим выводам трехфазного моста основных тиристоров и обратных диодов, и коммутирующую последовательную цепо.чку, состоящую из дросселя и конденсатора, дроссельный вывод которой подключен к точке соединения коммутирующих тиристоров полумоста, а конденсаторный - к- объединенным выводам распределительных цепочек, дополнительно введен полумост из двух включенных последовательно вспомогательных тиристоров, образующий с полумостом коммутирующих тиристоров мостовую схему, в диагональ переменного тока которой включен дроссель коммутирующей цепочки. I. . На чертеже представлена схема автономного инвертора напряжения. Устройство содержит трехфазный мост основных тиристоров 1-6, шунтированных обратными диодами.7-12, подключенный параллельно ему полумост из двух включенных последовательно коммутирующих тиристоров 13 и 14, три распределительные цепочки, кадцая из которых состоит соответственно из двух встречно-параллельно соединенных тиристоров 15 и 16, 17 и 18, 19 и 20, одни выводы распределительных цепочек объединены, а другие подключены к соответствуюпшм фазным выводам трехфазного моста основных тиристоров и обратных диодов, и коммутирующую последовательную цепочку, состоящую из дросселя 21 и канденсатора 22, дроссельный вывод которой под1спючен к точке соединения коммутирующих тиристоров, а конден31

саторный - к объединенным выводам распределительных цепочек, а также полумост из двух включенных последовательно вспомогательных тиристоров

23и 24, образующих с полумостом коммутирующих тиристоров мостовую схему, в диагональ переменного тока которой включен дроссель коммутирующей цепочки.

Коммутационные процессы в автономном инверторе напряжения протекают следующим образом.

Пусть, например, ток проводят основные тиристоры 1, 3 и 5, а коммутирующий конденсатор 22 заряжен до напряжения U .д при положительном потенциале на правой обкладке. Такая полярность напряжения на коммутирующем конденсаторе при пуске инверто,ра обеспечивается-одновременной подачей отпирающих импульсов управления на тиристоры 1, 16 и 14. Это при водитк образованию колебательного контура, током которого конденсатор 22 ,заряжается до напряженияU((ji2Ej где EJ - напряжение источника питания.

Коммутация одного из основных тиристоров инвертора, предположим тиристора 1, осуществляется следующим образом.

t -.,

В момент времени t, поступают

отпирающие импульсы управления на тиристоры 13 и 14. В колебательном контуре начинает протекать ток дросселя 21, который возрастает во времени по закону , - t , где L индуктивность дросселя 21. В момент времени ij , когда значение тока 11 станет равнымзначению тока 1ц соответствующей фазы нагрузки, протекающего через основной тиристор 1 перед началом его коммутации, поступает отпирающий импульс управления на распределительный тйрцстор 15, и он отпирается, а тиристор

24выключается, поскольку к нему при йПадывается обратное анодное

напряжение i где (j напряжение конденсатора 22. С момент запирания вспомогательного тИристр194

ра 24 ток i дросселя 21 переключается в конденсатор 22 и продолжает увеличиваться по кэазисинусоидальному закону, обусловленному процес.сом перезаряда конденсатора 22 в колебательном контуре.Через обрат ный диод 7 протекает ток t- -/д, равный разности токов конденсатора 22 и соответствующей фазы нагрузки. Тиристор 1 находится под наибольшим обратным напряжением, которое равно падению напряжения на токопроводящем диоде 7 и восстанавливает свои непроводящие свойства на временном интервале б- ДО момента fca когда ток iff спадет до тока нагрузки соответствующей фазы и не закроется диод 7.После этого открывается диод 10 и к тиристору 1 прикладывается прямое анодное напряжени На этом процесс коммутации закан-, чивается.,

Таким образом, время ioep. предоставляемое основному тиристору 1 для выключения, равно длительности интервала tj- ta

В известном автономном инверторе, коммутирующий дроссель в котором, как и в предлагаемом инверторе, вынесен из цепи протека.ния тока нагруз ки 1 , значение времени овр. . существенно спадает при увеличении тока 1ц , что приводит к снижению надежности коммутации и тем самым к снижению в целом надежности работы инвертора.

В предлагаемом автономном инверторе напряжения коммутирующий дроссель перед началом выключения основных тиристоров снабжается током i -Ц что в смысле коммутационных процессов эквивалентно включению данного дросселя в цепь протекания тока нагрузки. Это позволяет обеспечивать пологий характер коммутационной характеристики fcoep. |« ..При этом абсолютное значение времени . в предлагаемом автономном инверторе напряжения, в два раза больше, чем в известном, что повьпиает его надежность.

АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР НАПР ЖЕНИЯ, содержащий трехфазньм мост основных тиристоров, шунтированны обратными диодами, подключенный параллельно ему полумост из двух включенных последовательно- коммут рующих тиристоров, три распредели тельные цепочки, каждая из которых состоит из двух встречно-параллельно соединенных тиристоров, одни , выводы распределительных цепочек объединены, а другие подключены к соответствующим фазным выводам трехфазного моста основных тиристоров и обратных диодов, и коммутирующую последовательную цепочку, состоящую из дросселя и конденсатора, дроссельный вывод которой подключен к точке соединения коммутирующих тиристоров полумоста, а конденсаторный - к объединенным выводам распределительных цепочек, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем улучшения коммутационной устойчивости, в него дополнительна вв.ёден полумост из двух включенных последовательно вспомогательных тиристоров, образующий с полумостом коммутирующих тиристоров мостовую схему, в диагональ переменного тока которой включен дроссель коммутирующей цепочки. 7 i А i i f.f