Автономный тиристорный инвертор Советский патент 1988 года по МПК H02M7/523 

со :о о

4

СО

10

15

20

Изобретение относится к преобразо ательной технике и может быть исользовано в качестве источника пиания в электротехнических установах звуковой и ультразвуковой частоты.

Цель изобретения - повышение наежности работы инвертора за счет стабилизации напряжения на элементах расширенном диапазоне изменений параметров нагрузки.

На чертеже приведена принципиальная схема автономного тиристор- ного инвертора.

Инвертор состоит из дросселя фильтра 1, последовательно связанного одним концом с входным зажимом, а другим - с общей точкой соединения последовательной цепи из конденсатора фильтра 2 и нагрузки 3 с коммутирующим дросселем 4,, другой конец которого соединен с анодной группой вентильного моста на тиристорах 5- 10. К выводам переменного тока моста 25 присоединены включенные в звезды коммутирующие конденсаторы 11-13, общая точка которых соединена с общей точкой соединения двух цепей из последовательно соединенных обратных дйо-- дов 14 и 15 и дросселей 16 и 17, подключенных последовательно к входным зажимам моста. Катодная группа вентильного моста подключена к входному зажиму инвертора через дополнительный коммутирующий дроссель 18,, а параллельно цепочке из нагрузки и конденсатора фильтра подключена цепь, состоящая из двух последовательно соединенных дополнительных обратных диодов 19 и 20, общая точка диодов соединена с общей точкой коммутирующих конденсаторов.

Инвертор в установившемся режиме работает следующим образом.

Цикл работы складывается из интервалов (I) совместной проводимости двух тиристоров в анодной и катодной группах вентильного моста, диода 14 или 15 диодно-дроссельных цепей и диода 19 или 20 последовательной цепи, интервалов (II) проводимости двух тиристоров в анодной и катодной группах и диода 14 или 15 диодно-дроссельных цепей и интервалов (III) проводимости одного тиристора 55 в анодной или катодной группе вентильного моста и диода 14 или 15 диодно-дроссельных цепей. Очередность

30

35

40

45

50

работы тиристоров следующая: 5-8; 5-10:, 7-10; 7 и 6; 9, 8, 7 и 6; 9 и 8; 5-8. В момент отпирания тиристора 5, когда проводящим является тиристор 8, напряжение на конденсаторе 11 отрицательно, а на конденсаторе 12 близко к нулю. При этом образуются три контура: контур а составляют элементы 2-4-5-11-12-8-18-3-2; кбнтур в - элементы 11-16-14-5-11 и контур с - элементы 11-19-4-5-11 (интервал I). Процесс перезаряда конденсатора 11 по контурам а и с протекает с одинаковой частотой, а по контуру в - медленнее, так как индуктивность дросселя 16 выбирается значительно большей (в 6-8 раз) индуктивности коммутирующих дросселей 4 (18). Ток через йагрузку 3 протекает снизу вверх. В номинальном режиме работы инвертора сопротивление нагрузки 3 согласовано с волновым сопротивлением контура коммутации

(Ъ4+Т.19)(Сг+Сэ)

где С.,

Г г Uj bj

емкость последовательно соединенных двух коммутирующих конденсаторов, участвующих в рассматриваемом интервале, в данном случае

Сц- С Г2

Ср - Cf

существует незначительное

и контур с время.

После включения диода 19 конденсаторы 11 и 12 продолжают перезаряжаться по контуру а включающему элементы 2-4-5-11-12-8-18-3-2, а конденсатор .11 по контуру в,включающему элементы 11-16-14-5-11 (интервал II). В момент, когда ток контура а, проходящий через тиристор 8, достигает нуля, а напряжение на конденсаторе 11 уже стало положительным, ток контура в еще не равен нулю. После запирания тиристора 8 через тиристор 5 продолжает протекать ток диода 14 (интервал III). За счет энергии, запасенной в дросселе 16, ток диода 14 сохраняется в течение всей паузы, когда входной ток вентильного моста отсутствует и достигает нуля в некоторый более поздний момент времени. Ток через нагрузку в интервале

III протекает сверху вниз и о.беспе- чивается зарядом конденсатора фильтра 2 от источника постоянного напряжения. После паузы (окончания ин- тервала III) подается отпирающий импульс на тиристор 10, он открывается, образуя три контура: контур d, включающий элементы 2-4-5-11-13- -10-18-3-2; контур f включающий эле- менты 13-10-15-17-13 и контур q включающий элементы 13-10-18-20-13 (интервал I). Напряжение на конденсаторе 11 близко к нулю, а на конденсаторе 13 положительно.

Процесс перезаряда конденсатора 13 по контурам d и q протекает с одинаковой частотой, а по контуру f медленнее, так как индуктивность дросселя 17 выбирается значительно большей индуктивности коммутирующих дросселей. После выключения диода 20 конденсаторы 11 и 13 продолжают перезаряжаться по контуру d и f (интервал II). В момент, когда ток кон- тура d, проходящий через тиристор 5, достигает нуля, а напряжение на 13 уже стало отрицательным, ток контура f еще не равен нулю. После запирания тиристора 5 через тиристор 10 продолжает протекать ток диода 15 (интервал III). За счет энергии,запасенной в дросселе 17, ток диода сохраняется в течение всей паузы, когда входной ток вентильного моста отсутствует и достигает нуля в некоторый более поздний момент времени. Ток через йагрузку в интервале III протекает сверху вниз и обеспечивается зарядом конденсатора фильтра 2 от источника постоянного напряжения через дроссель фильтра 1. Посл паузы подается отпирающий импульс на тиристор 7. Процессы, протекающие при этом, аналогичны рассмотренным. В диодно-дроссельной цепи работает диод 14, в цепи диодов - диод 19.

Из рассмотрения работы автономног тиристорного инвертора следует, что ПР отпирании каждого тиристора в анодной или катодной группе образуется

контур, включающий коммутирующий дроссель 4 или 18, коммутирующий конденсатор 11, 12 или 13 и диод 19 или 20. Контур замкнут и включает в себя реактив.ые и вентильные элементы. Возникновение указанного контура отделяет нагрузку от источнтса постоянного напряжения на время существования контура. При изменении сопротивления нагрузки как в сторону короткого замыкания нагрузки 3, так и в сторону холостого хода, время существования контура возрастает.

Формула изобретения

Автономный тиристорньй инвертор, содержащий подключенную к входным зажимам через дроссель фильтра последовательную цепочку из цепи нагрузки и конденсатора, к точке соединения которого с дросселем фильтра подключен одним концом коммутирующий дроссель, соединенный другим концом с анодной группой многофазного вентильного моста, к выводам переменного тока которого подключейы коммутирующие конденсаторы, соединенные в звезду, причем общая точка коммутирующих конденсаторов подключена к общей точке двух последовательно соединенных цепочек, подключенных параллельно мосту и состоящих каждая из последовательно соединенных дросселя и обратного диода, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности за счет стабилизации напряжения на элементах в расширенном диапазоне изменений параметров нагрузки, введены два дополнительных обратных диода и дополнительный коммутирующий дроссель, включенный между катодной груп-пой моста и точкой соединения цепи нагрузки с входным зажимом, причем дополнительные обратные диоды соединены согласно последовательно и подключены параллельно последовательной цепочке, а общая точка указанных диодов соединена с общей точкой коммутирующих конденсаторов.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания в электротехнических установках звуковой и ультразвуковой частоты. Целью является повьшение надежности работы инвертора за счет стабилизации напряжения на элементах в расширенном диапазоне изменения параметров нагрузки. Инвертор содержит мост на тиристорах 5-10 с коммутирующими конденсаторами 11-13. При отпирании каждого тиристора образуется контур, включающий коммутирующий дроссель 4 или 5, коммутирующий конденсатор 11, 12 или 13 и диод 19 или 20, отделяя нагрузку на время существования контура от источника постоянного напряжения . 1 ил. с