Параллельный инвертор тока Советский патент 1992 года по МПК H02M7/523 

10

(Л

со

00

т-Л

Ю

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания для электротехнологических установок.

Известен параллельный инвертор тока, содержащий подключенный к входным выводам через магнитосвязанные дроссели фильтра однофазный тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, шунтирующим выходные выводы, и четырьмя RC-цепочками, шунтирующими тиристоры моста.

Недостатком параллельного инвертора тока является низкий КПД, что объясняется высоким уровнем обратного напряжения на тиристорах, увеличивающим потери выключения, высокой скоростью нарастания и спада тока тиристоров, потерями в резисторах RC-цепочек.

Известен параллельный инвертор тока, содержащий подключенный к входным выводам через первый и второй магнитосвязанные дроссели фильтра однофазный тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, шунтирующим выходные выводы.

Недостатком параллельного инвертора тока является низкий КПД, что объясняется высоким уровнем обратного напряжения на тиристорах, высокими коммутационными потерями из-за большой скорости нарастания и спада тока тиристоров и колебательных процессов перезаряда емкостей тиристоров при коммутациях, ухудшенным гармоническим составом выходного тока. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является параллельный инвертор тока, содержащий подключенный к входным выводам через первый и второй магнитосвязанные дроссели фильтра однофазный тиристорный мост с последовательной цепью из коммутирующего дросселя и коммутирующего конденсатора, шунтирующего выходные выводы, в диагонали переменного тока, зашунтиро- ванный встречным диодом.

Недостатком является низкий КПД, что объясняется высокими коммутационными потерями в тиристорах из-за большой скорости нарастания прямого напряжения, ко- лебательных процессов перезаряда емкостей переходов тиристоров.

Цель изобретения - повышение КПД параллельного инвертора тока.

Указанная цель достигается тем, что в параллельном инверторе тока, содержащем подключенный к входным выводам через первый и второй магнитосвязанные дроссели фильтра однофазный тиристорный мост с последовательной цепью из коммутирующего дросселя и коммутирующего конденсатора, шунтирующего выходные выводы, в диагонали переменного тока, зашунтиро- ванный встречным диодом, мост зашунтирован последовательной цепью из второго конденсатора и вспомогательного тиристора, подключенного катодом к катодной группе моста, инвертор снабжен второй последовательной цепью из датчика напря0 жения моста, коммутатора и формирователя импульсов, выход которого соединен с управляющим электродом вспомогательного тиристора, третьим конденсатором, подключенным одной обкладкой к положитель5 ному входному выводу, а другой к отрицательному входному выводу через второй дроссель фильтра, зашунтировэн- ным третьей последовательной цепью из второго диода и первичной обмотки транс0 форматора, вторичная обмотка которого шунтирует вспомогательный тиристор.

Докажем существенность отличительных признаков заявляемого параллельного инвертора тока. Существенным отличием

5 заявляемого инвертора тока является высокий КПД, что обеспечивается низким уровнем коммутационных потерь, отсутствием колебательных процессов перезаряда емкостей приборов при коммутациях, рекупера0 ции энергии коммутации в источник питания. Повышенный КПД является новым качеством параллельного инвертора тока.

На чертеже приведена принципиальная схема параллельного инвертора тока.

5Инвертор тока содержит подключенный

к входным выводам через первый 1 и второй 2 магнитосвязанные дроссели фильтра однофазный мост на четырех тиристорах 3-6 с коммутирующим конденсатором 7 в диаго0 пали переменного тока, шунтирующим выходные выводы 8, коммутирующим дросселем 9, включенным последовательно с коммутирующим конденсатором, встречный диод 10 и последовательную цепь из

5 второго конденсатора 11 и вспомогательного тиристора 12, шунтирующие мост, вторую последовательную цепь из датчика напряжения моста 13, компаратора 14 и формирователя импульсов 15, выход которого

0 соединен с управляющим электродом вспомогательного тиристора, третий конденсатор 16, подключенный одной обкладкой к положительному входному выводу, а другой к отрицательному входному выводу, через

5 второй дроссель фильтра, зашунтирован- ный третьей последовательной цепью из второго диода 17 и первичной обмотки 18 трансформатора. Вторичная обмотка 19 трансформатора шунтирует вспомогательный тиристор.

Параллельный инвертор тока работает следующим образом.

Импульсы управления на тиристоры диагоналей 3, б и 4, 5 поступают поочередно с частотой, равной выходной частоте инвертора тока. Индуктивность дросселей фильтра 1 и 2 выбрана достаточно большой для сглаживания входного тока интервалов, соответствующих различным сочетаниям включенного и выключенного состояния тиристоров моста 3-6 и встречного диода 10. При этом процессы в каждом полупериоде выходной частоты повторяются. При отпирании тиристоров 3-6 (первый интервал) начинается колебательный перезаряд коммутирующего конденсатора 7 по контурам: 7-5-3-9-7 и 7-6-4-9-7. При этом ток тиристоров 3, 6 колебательно нарастает, а ток тиристоров 4, 5 колебательно спадает. Диод 10 на этом интервале заперт. В момент равенства нулю тока тиристоров 4, 5 они выключаются. При этом полярность напряжения на коммутирующем конденсаторе 7 еще не изменилась и происходит включение встречного диода 10 (второй интервал). Коммутирующий конденсатор 7 далее перезаряжается колебательно по цепи: 7-6-10-3-9-7 и сглаженным током от источника питания через дроссели фильтра 1, 2 по цепи: 7-6-2- - - + -1-3-9-7 до момента выключения встречного диода 10. В интервале проводимости встречного диода 10 к выключившимся тиристорам 4, 5 прикладывается небольшое отрицательное напряжение (4-5 В), равное падению напряжения на тиристорах 3, 6 соответственно и диоде 10,и они восстанавливают-свои запирающие свойства. С момента выключения диода

10(третий интервал) и тиристорам 4, 5 скачком прикладывается прямое напряжение. Это напряжение измеряется датчиком напряжения 13 и сравнивается с нулевым на- пряжением в компараторе 14. При превышении напряженияем с выхода датчика 13 порога срабатывания компаратора 14 происходит смена полярности напряжения на его выходе. Фронт напряжения на выходе компаратора 14 вызывает формирование импульса на выходе формирователя 15 и отпирание вспомогательного тиристора 12. При отпирании тиристора 12 конденсатор

11через него и тиристоры 3, 6 оказывается подключенным параллельно тиристорам 4,5. В результате заояда конденсатора 11 прямое напряжение к тиристорам 4, 5 прикладывается с ограниченной скоростью du/dt - одновременно параметры конденсатора 11 выбираются таким образом, чтобы заряд емкости перехода встречного диода 10 после выключения носил апериодический характер и отсутствовал колебательный процесс, повышающий коммутационные потери. С момента выключения встречного диода 10 коммутирующий конденсатор 7 продолжает перезаряжаться от источника питания по цепи: 7-6-2- - - + - 1-3-9-7. Процесс перезаряда продолжается до момента включения тиристоров 4, 5. После включения тиристоров 4, 5 процессы

0 в инверторе протекают аналогично описанным. При включении тиристоров 4, 5 конденсатор 11 начинает разряжаться по цепям:11-3-4-19-11 и 11-5-6-19-11. Разряд конденсатора 11 происходит колеба5 тельно. При смене полярности напряжения на вторичной обмотке 19, после прохождения максимума тока, изменяется полярность напряжения на первичной обмотке 18 трансформатора. Как только напряжение на

0 обмотке 18 превысит напряжение на конденсаторе 16 отпирается диод 17. Часть энергии, накопленной в электрическом поле конденсатора 11 на предыдущих интервалах работы, возвращается в конденсатор 16

5 и далее потребляется в процессе работы инвертора тока. Диод 17 закрывается после полного возврата энергии, накопленной в магнитном поле обмоток трансформатора 18, 19. Разряд конденсатора 7 через нагруз0 ку 8 происходит во всех интервалах работы инвертора тока. Ток диодэ 10 на втором интервале складывается с входным током, в результате повышается уровень первой гармоники в выходном токе инвертора.

5По сравнению с прототипом КПД заявляемого параллельного инвертора тока повышается на 7-8% за счет снижения коммутационных потерь в полупроводниковых элементах, отсутствия колебательных

0 процессов перезаряда емкостей приборов и рекуперации энергии коммутационных перенапряжений.

По указанным причинам также повышается надежность работы параллельного ин5 вертора тока, снижаются его стоимость и весогабаритные показатели, повышается верхний уровень выходной частоты. По сравнению с прототипом в предлагаемом инверторе могут быть использованы тири0 сторы на более низкие классы напряжения и du/df.

Формула изобретения Параллельный инвертор тока, содержащий подключенный к входным выводам че5 рез первый и второй магнитосвязанные дроссели фильтра однофазный тиристор- ный мост с последовательной цепью из коммутирующего дросселя и коммутирующего конденсатора, шунтирующего выходные выводы, вдиагонали переменного тока, зашунтированный встречным диодом, о т л и ч а га- ид и и с я тем, что, с целью повышения КПД, мост зашунтирован введенной последовательной цепью из второго конденсатора и вспомогательного тиристора, подключенного катодом к катодной группе моста, инвертор снабжен второй последовательной цепью из датчика напряжения моста, компаратора и формирователя импульсов, выход которого соединен с управляющим электро

дом вспомогательного тиристора, третьим конденсатором, подключенным одной обкладкой к положительному входному выводу, а другой - к отрицательному входному выводу через второй дроссель фильтра, за- шунтированным третьей последовательностью цепью из второго диода и первичной обмотки трансформатора, вторичная обмотка которого шунтирует вспомогательный тиристор.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания для электротехнологических установок. Целью изобретения является повышение КПД Устр-во содержит подключенный к входным выводам через магнитосвязанные дроссели 1 и 2 фильтра однофазный мост на четырех тиристорах (Т) 3-6 с коммутирующим конденсатором 7 в диагонали переменного тока, шунтирующим нагрузку 8, и дросселем 9 Параллельно мосту подключены встречный диод 10 и последовательная цепь (ПЦ) из конденсатора 11 и вспомогательного Т 12. В цепи из датчика 13 напряжения, компаратора 14 и формирователя 15 импульсов выход последнего подключен к Т 12. Третий конденсатор 16 подключен одной обкладкой к положительному входному выводу, а другой - к отрицательному через дроссель 2. Первичная обмотка 18 трансформатора подключена параллельно конденсатору 16. Вторичная обмотка 19 шунтирует Т 12 1 ил. СО С