Автономный инвертор Советский патент 1992 года по МПК H02M7/519 

со о

00

ю

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике, может быть использовано для преобразования постоянного налряжения в переменное и является усовершенствованием изобретения по авт.св. Мг 1073863.

Известен автономный инвертор, содержащий дроссель с пятью обмотками: двумя коммутационными, двумя Силовыми и под- магничивания, и магнитопроводом из четырех С-образных сердечников, силовая и коммутирующая обмотки расположены на своем сердечнике, а оба указанных сердечника ориентированы ортогонально двум сердечникам, на которых расположена обмотка подмагничивания, две последовательно соединенные силовые цепи, связанные с входными выводами, каждая из которых состоит из соединенных последовательно силового тиристора и силовой обмотки дросселя, зашунтированных обратным диодом, параллельно которому подключается нагрузка, и две последовательно соединенные цепи коммутации, связанные также с входными выводами, каждая из которых состоит из соединенных последовательно разрядного тиристора и коммутационной обмотки, зашунтироаан- ных коммутирующим конденсатором, а обмотка подмагничивания включена между одной из силовых цепей и входным выводом.

Частотный диапазон работы данного инвертора ограничен отключающей способностью применяемых в схема силовых тиристоров, работа которых определяется параметрами элементов цепи коммутации. При достижении предельной частоты дальнейшее увеличение параметров цепи коммутации не позволяет уменьшить время отключения силовых тиристоров. Таким образом, данное устройство имеет ограниченный частотный диапазон работы.

Однако известны тиристоры, в которых уменьшение времени их отключения достигается за счет одновременной подачи коммутирующих импульсов в силовую цепь данного тиристора и на его управляющий электрод.

Известные схемы не позволяют реализовать данный принцип уменьшения времени коммутации силовых тиристоров для расширения частотного диапазона работы инверторов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем расширения частотного диапазона работы устройства, улучшение массогабаритных показателей и повышение КПД,

Цель достигается тем, что в известный автономный инвертор дополнительно введены два диода, два шунтирующих диода, а у дросселя выполнены две дополнительные

обмотки управления, которые соединены последовательно с диодами, катоды которых соединены с управляющими электродами силовых тиристоров, а вторые выводы обмотки управления подключены к точке соединения катодов этих тиристоров и одним из выводов силовых обмоток.

При этом схема позволяет подать коммутационный импульс не только в силовую цепь силового тиристора, но и на его управляющий электрод, значительно сократив время отключения, что ведет к расширению частотного диапазона. Кроме того, повышение эффективности процесса отключения силовых тиристоров позволяет при той же

рабочей частоте значительно снизить параметры элементов цепей коммутации, т.е. уменьшить массогабаритные показатели, снизить потери в этих элементах на коммутации тиристоров, повысив тем самым КПД

устройства.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства.

Автономный инвертор содержит дроссель 1 с семью обмотками: коммутационными 2 и 3, силовыми 4 и 5, управления 6 и 7 подмагничивания 8, разрядные тиристоры 9 и 10, коммутирующие конденсаторы 11 и 12, силовые тиристоры 13 и 14, обратные диоды 15 и 16, нагрузки 17 и 18, диоды 19 и 20,

шунтирующие диоды 21 и входные выводы 23 и 24. Каждая из двух последовательно соединенных цепей коммутации, связанных с входными выводами 23 и 24, состоит из соединенных последовательно

разрядного тиристора 9(10) и коммутационной обмотки 2(3), зашунтированных коммутирующим конденсатором 11(12). Каждая из двух последовательно соединенных силовых цепей, также связанных с входными выводами 23 и 24, состоит из соединенных последовательно силового тиристора 13(14) и силовой обмотки 4(5), зашунтированных обратным диоДом 15(16), параллельно которому подключается нагрузка 17(18). Обмотка 6(7) управления соединена последовательно с диодом 19(20), катод которого соединен с управляющим электродом силового тиристора 13(14), а второй вывод обмотки 6(7) управления подключен

между катодом зтого тиристора 13(14) и одним из выводов силовой обмотки 4(5) дросселя 1. зашунтированной шунтирующим диодом 21(22), катод которого подключен к катоду силового тиристора 13(14). Обмотка

8 подмагничивания включена между одной из силовых цепей и входным выводом 24.

Инвертор работает следующим образом.

Переменное напряжение на сопротивлениях нагрузки 17 и 18 формируется путем поочередного открывания силовых тиристоров 13 и 14. Наиболее просто осуществляется формирование выходного напряжения прямоугольной формы, когда интервалы открытого состояния этих тиристоров равны и составляют по 180 эл.град. Так, при включении силового тиристора 13 ток источника протекает по силовой обмотке 4 дросселя 1 через сопротивление нагрузки 18 и обмотку 8 подмагничивания. Синхронно с силовым тиристором 13 открывается разрядный тиристор 10, и коммутирующий конденсатор 12 начинает колебательный перезаряд через коммутационную оймотку 3..Принтом в силовой обмотке 5 и обмотке 7 управления наводятся импульсы напряжения, направленные встречно соответственно напряжению источника питания и напряжению на управляющем электроде силового тиристора 14, приводя к ускоренному его запира- нию.. - , . ч ... ;-;.,

Накопленная электромагнитная энергия за счет тока нагрузки, протекающего.по силовой обмотке 5, расходуется на перезаряд коммутирующих конденсаторов 11 и 12. До момента включения разрядного тиристора 10 коммутирующий конденсатор 11 заряжен до полярности, указанной в скобках. В момент открывания разрядного тиристора 10 он начинает колебательный перезарядно цепи: положительный входной вывод 23 - коммутационная обмотка 3 - разрядный тиристор 10 - отрицательный входной вывод 24, и заряжается до напряжения, превышающего напряжение между входными вывоами 23 и 24 на величину напряжения перезаряда коммутирующего конденсатора 12. Разрядный тиристор 10 закрывается естественным путем за счет изменения полярности тока перезаряда коммутирующих конденсаторов 11 и 12. Напряжение не коммутирующих конденсаторах 11 и 12 достигает в этот момент максимального значения и после выключения разрядного тиристора 10 сохраняется на достигнутом уровне с полярностью, указанной без скобок. Тем самым заканчивается подготовительный заряд коммутирующего конденсатора 11 для коммутации силового тиристора 13. Он выключается при включении силового тиристора 14, синхронно с которым включается разрядный тиристор 9. При этом начинается колебательный перезаряд коммутирующего 5 конденсатора 11 на коммутационную обмотку 2 и импульсы напряжения, наводимые в силовой обмотке 4 и обмотке б управления, ускоренно закрывают силовой тиристор 13.

0 В дальнейшем процесс перезаряда коммутирующих конденсаторов 11 и 12 повторяется с той лишь разницей, что подготовленным к коммутирующему разряду оказывается коммутирующий конденса5 тор 12.

Шунтирующие диоды 21 и 22 предназначены для срезания отрицательных пиков и исключения перенапряжений при коммутациях в силовых цепях.

0 Таким образом, использование дополнительных обмоток 6 и 7 управления, подключаемых к цепям управления силовых тиристоров 9 и 10 и формирующих запирающие импульсы тока в этих цепях, позволя5 ет в два-три раза снизить время отключения силовых тиристоров итем самым расширить частотный диапазон работы инвертора. Сокращение времени отключения силовых тиристоров также приводит к уменьшению

0 параметров элементов цепей коммутации (емкости коммутирующих конденсаторов .11 и 12 и индуктивности коммутационных обмоток 2 и 3), что позволяет улучшить массо- габаритные показатели, уменьшить

5 соответственно потеряв элементах этих цепей и повысить КПД инвертора. Фор мула изобретения Автономный инвертор по авт.св. № 1073863, отличающийся тем, что, с

0. целью расширения частотного диапазона работы устройства, улучшения массогаба- ритных показателей и повышения КПД, дроссель снабжен двумя обмотками управления и дополнительно введены два шунти5 рующих диода и два диода, каждый иа которых соединен последовательно с одной из обмоток управления, причем катоды диодов соединены с управляющими электродами силовых тиристоров, а вторые выводы

0 обмоток управления подключены между катодами этих тиристоров и одним из выводов силовых обмоток дросселя, зашунтирован- ных шунтирующими диодами, катоды которых подключены к катодам силовых

5 тиристоров..

Изобретемие отноемтся к преобразова- тельяей технике. Щея ью изобрете н ия я в ля- ется расширение частотного диапазона работы устройства, улучшение массогдба- ритных показателей и яовышение КПД. Устройство содержит два силовых тиристора 13,14 и два коммутирующих тиристора 9,10. а также дроссель 1 с обмотками 2-8. Обмотки 6, 7 управления соединены последовательно с диодами 19, 20, катоды которых соединены с управляющими электродами силовых тиристоров 13, 14. Вторые выводы обмоток управления подключены к точке соединения катодов этих тиристоров и одним из выводов силовых обмоток 4, 5. При этом схема позволяет подать коммутационный импульс не только в силовую цепь силового тиристора, но и на его управляющий электрод, в 2-3 раза сократив время отключения. 1 ил.