ИНВЕРТОР Советский патент 1968 года по МПК H02M7/48 

В известных инверторах с несколькими мостовыми преобразовательными ячейками, работающими на общую нагрузку на стороне переменного тока, регулирование выходного напряжения осуществляется при помощи изменения величины питающего напряжения.

В предлагаемом инверторе это регулирование, а также стабилизация выходного напряжения и частоты осуществляется при помощи изменения величины питающего напряжения,: для чего в нем установлена группа вентилей, переключающих инверторные ячейки с последовательного соединения на параллельное и наоборот.

Относительная продолжительность работы преобразовательных ячеек при последовательном и параллельном соединении может регулироваться при помощи коммутирующего устройства, создающего импульсы обратной полярности на входе инвертора.:

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого инвертора (вариант с двумя ячейками); на фиг. 2 - вариант инвертора с шестью ячейками.

Питающее напряжение постоянного тока подается через входной реактор 1 (см. фиг. 1) на шины инвертора. Параллельно инвертору включено коммутирующее устройство, состоящее из конденсатора 2, реактора 3, коммутирующего вентиля 4 и запирающего вентиля 5.

Коммутирующий конденсатор 2 заряжается до максимального значения напряжения. На вентиль 4 подаются отпирающие импульсы с частотой, равной частоте выходного напряжения, умноженной на частоту коммутаций в схеме инвертора. При отпирании вентиля 4 конденсатор 2 разряжается и перезаряжается через реактор 3 и вентиль 4, и напряжение на нем меняет знак. Импульс отрицательного напряжения передается через вентиль 5 на шины инвертора. Входной реактор 1 берет на себя разность напряжений между входными шинами инвертора и источником питания (зажимы а-б). За счет импульса обратного напряжения могут быть заперты работающие вентили инвертора и осуществлена коммутация тока.

Инвертор состоит из двух мостовых ячеек: первая содержит вентили 6-11 инверторной группы и 12-17 выпрямительной группы; вторая - вентили 18-23 инверторной группы и 24-29 выпрямительной группы. Кроме того, имеются переключающие вентили 30, 31 и 32 и разрядный вентиль 33. Путем отпирания соответствующих переключающих вентилей может быть осуществлено либо последовательное включение первой и второй инверторных схем - открыт вентиль 30, a 31 и 32 закрыты, либо параллельное - открыты вентили 31 и 32, а 30 закрыт.

Переключение инверторных схем и коммутация производятся в момент срабатывания коммутатора и посылки от него импульса отрицательного напряжения на шины инвертора.

Предположим, что в данный момент инверторные схемы работают параллельно (открыты вентили 31, 32) и открыты вентили 6, 11, 7 в первом инверторе и 18, 23, 19 - во втором. Одновременно с поступлением отрицательного импульса от коммутатора открываются вентили 14, 15, 16 в первом инверторе 26, 27-9 - во втором. Направления тока в обмотках выходного трансформатора и в нагрузке при этом не изменяются, но ток на входе инверторных ячеек меняет направление, вследствие чего вступает в работу вентиль 33, а вентили 31 и 32 запираются. Реактивным током нагрузки вместе с током источника питания конденсатор 2 перезаряжается и заряжается в прямом направлении до максимального значения напряжения, что подготавливает его к следующему циклу работы.

После перезарядки конденсатора может быть открыт вентиль 30, вследствие чего обе ячейки уже окажутся включенными последовательно. В самом инверторе могут быть открыты либо вентили 6, 11, 7 и 18, 23 и 19 повторно, либо осуществлена коммутация и открыты вентили 6, 8, 7 и 18, 20, 19.

При следующем цикле работы коммутатора мостовые ячейки могут быть вновь включены на параллельную работу, а также может быть произведена коммутация в схеме инвертора.

Изменяя соотношение длительности параллельного и последовательного включения инверторных схем, можно плавно регулировать среднее значение выходного напряжения в диапазоне от половины до полного его значения.

При наличии шести ячеек они могут работать либо все последовательно, либо по три параллельные группы, либо все ячейки параллельно.

Коммутация ячеек может также осуществляться при помощи конденсаторов.

По схеме 2 преобразователь со стороны постоянного тока питается через входные реакторы 34. На шины инвертора подключен одновентильный коммутатор, состоящий из конденсатора 35, реактора 36 и вентиля 37. Частота работы коммутатора должна быть равна выходной частоте преобразователя, умноженной на число коммутаций и на число тактов переключений мостов за период. Инвертор состоит из шести трехфазных мостовых ячеек I-VI с вентилями 38, связанных между собой и с питающими шинами через разделительные вентили 39. Отпиранием разделительных вентилей можно осуществить либо последовательное включение всех ячеек, либо параллельное включение последовательно включенных мостов I-II-III и IV- V- VI или I-II, III-IV и V-VI, либо параллельное включение всех ячеек. Осуществляя переключения ячеек, соответствующие значениям напряжения выше и ниже питающего, и выбирая относительные длительности работы на этих ступенях, в течение периода можно получить стабильное напряжение на выходе при изменении питающего напряжения в самых широких пределах. Прекращение тока в разделительных вентилях и вентилях инверторных групп для коммутации тока инверторов и переключения мостов производится коммутатором. При этом реактивный ток нагрузки, после запирания инверторных вентилей, идет через выпрямительные группы из вентилей 40, включенные последовательно, и заряжает коммутирующий конденсатор 35 в прямом направлении. Благодаря такой системе зарядки и наличию отсекающих вентилей 41, 42 коммутирующий конденсатор заряжается всегда до высшего значения номинального напряжения. Это позволяет получить достаточно большой разрядный ток при низком питающем напряжении и уменьшить требуемую емкость конденсатора до практически приемлемых значений.

1. Инвертор с несколькими мостовыми преобразовательными ячейками, работающими на общую нагрузку на стороне переменного тока, отличающийся тем, что, с целью возможности регулирования выходного переменного напряжения независимо от величины питающего напряжения, в нем установлена группа вентилей, переключающих инверторные ячейки с последовательного соединения на параллельное и наоборот.

2. Инвертор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью изменения относительной продолжительности работы преобразовательных ячеек при последовательном и параллельном соединении, применено коммутирующее устройство, создающее импульсы обратной полярности на входе инвертора.