ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР Советский патент 1969 года по МПК H02M7/515 

Известны последовательные инверторы, состоящие из поочередно включаемых в работу ячеек, каждая из которых содержит тиристоры и коммутирующие конденсаторы.

Предлагаемый инвертор отличается от известных тем, что коммутирующие конденсаторы всех ячеек соединены между собой параллельно через вентили, например тиристоры. Это повышает надежность работы инвертора в процессе включения неработавших ячеек.

На фиг. 1 изображен описываемый инвертор, нулевая схема; на фиг. 2 - то же, мостовая схема; на фиг. 3 - то же, видоизмененная схема.

Когда в нулевой схеме инвертора работает одна ячейка на вентилях } и 2, емкости 3 и 4 фильтра заряжены каждая до половины напряжения источника питания. При включении вентиля 1 замыкается контур, состоящий из ем.кости 5, индуктивиосги 5, вентиля 1, коммутирующей емкости 6 и нагрузки 7. Напряжение на коммутирующей емкости 6 в начальный момент направлено согласно с напряжением на фильтровой емкости 3, и через нагрузку 7 протекает полуволна тока, имеющего форму демпфированной синусоиды. После прекращения этого тока включается вентиль 2, и через нагрузку протекает полуволна тока противоположного направления по цепи емкость 4 - нагрузка 7 - коммутирующая емкость 6 - вентиль 2 - индуктивность 8. Когда ток в этой цепи спадает до нуля, включается вентиль /, и цикл работы ячейки повторяется.

Если одновременно работают обе ячейки инвертора, то при включении вентилей 1 и 9 ток нагрузки складывается из токов, протекающих через индуктивность 5, вентиль / и емкость 6 и индуктивность 10, -вентиль 5 и емкость // соответственно. При включении вентилей 2 и 12 ток нагрузки равен сумме токов, протекающих через емкость 6, вентиль 2 и индуктивность 8 и емкость //, вентиль 12 и индуктивность 13.

Диод 14 и сопротивление 15 служат для

обеспечения надежности работы инвертора в процессе пуска неработавшей ячейки. Если диод 14 и сопротивление 15 отсутствуют, т. е. цепь между общими точками вентилей 1, 2 и 9, 12 соответствующих ячеек разомкнута, и работает одна ячейка инвертора, например на вентилях 1 и 2, а вентили 9 и 12 заперты по управляющим электродам, то напряжение на коммутирующей емкости 11 равно нулю, а к вентилям 9 и /2 приложено напряжение, равное для каждого из них сумме напряжений на соответствующих фильтровых емкостях и падения напряжения на нагрузке за счет протекания через .нее тока работающей ячейки. В некоторый момент времени включается

включается вентиль 9. Ток, протекающий через вентиль 1, вначале больше тока, .протекающего через вентиль 9, за счет того, что первоначальное напряжение на коммутирующей емкости // равно нулю, а напряжение на емкости 6 складывается с напряжением на фильтровой емкости 3 (|пред1полагается, что все параметры ячеек инвертора одинаковы). Падение напряжения на нагрузке 7, создаваемое током вентиля 1, препятствует нарастанию тока, протекающего через вентиль 9. В результате этого ток, протекающий через вентиль 9, прекращается раньше, чем ток, протекающий через вентиль /, а емкость 11 заряжается до напряжения, недостаточного для создания обратного напряжения на вентиле 9 после его погасания.

Однако поскольку через вентиль / продолжает протекать ток, а падение напряжения на нагрузке 7 направлено встоечно ио отношению к напряжению на емкости 3, к вентилю 9 после его погасания прикладывается небольшое отрицательное напряжение. При мере убывания тока, протекающего через вентиль 1, напряжение на вентиле 9 приближается к нулю, и еще до окончания проводимости вентиля / вентиль 9 находится под положительным напряжением.

Диод 14 и сопротивление 15 увеличивают угол запирания вентилей включаемой ячейки в начальный период пуска. Когда работают вентили 1 и 2, а вентили 9 т 12 заперты, коммутирующая емкость 11, не участвующая в работе инвертора, заряжена до напряжения, равного по абсолютной величине максимальному напряжению на емкости 6, и полярность которого определяется направлением проводимости диода 14.

Сопротивление 15 предназначено только для облегчения первоначального пуска инвертора. Если при первоначальном пуске включается лишь одна из параллельных ячеек, то коммутирующие емкости остальных ячеек в один из полупериодов подключаются параллельно коммутирующей емкости пускаемой ячейки, в результате чего пуск инвертора усложняется. Сопротивление, включаемое последовательно с диодом, играет роль развязывающего элемента и облегчает первоначальный пуск инвертора, когда ни одна из коммутирующих емкостей не имеет заряда. В ряде случаев сопротивление 15 может быть опущено. ; Б результате того что при наличии диода 14 коммутирующая емкость пускаемой ячейки предварительно заряжается, уменьшение угла запирания при пуске очередной ячейки по сравнению с установившемся режимом не происходит и возможность срыва инвертирования устраняется.

На фиг. 2 одна ячейка содержит вентили 16-19, а параллельно ей подключена ячейка

на вентилях 20-23. Нагрузка 24 и фильтровая емкость 25 являются общими для обеих ячеек. Коммутирующие емкости 26 и 27 соединены между собой диодом 28 и сопротивлением 29. Сопротивление 29 в ряде случаев может отсутствовать.

При большом количестве ячеек первоначальный пуск инвертора может быть затруднен, несмотря на наличие развязывающих сопротивлений между коммутирующими емкостями ячеек. В этом случае можно применять схему инвертора, изображенную на фиг. 3 « отл;ичающуюся тем, что между коммутирующими емкостями 30 и 31 параллельных ячеек включен управляемый вентиль 32.

В рабочем состоянии вентиль 32 запирается и не оказывает влияния на работу инвертора. Перед пуском второй ячейки на управляющий электрод вентиля, соединяющего коммутирующие емкости ячеек, необходимо подать отпирающий импульс, синхронизированный с импульсами управления первой ячейки, длительность которого несколько больше длительности полупериода тока первой ячейки. Например, если работают вентили 33 и 34, то для подключения ячейки на вентилях 35 и 36 одновременно с импульсом управления, приходящим на вентиль 34, подается отпирающий импульс на вентиль 32. Когда в процессе перезаряда через вентиль 34 напряжение на коммутирующей емкости 30 переходит через нуль, вентиль 32 открывается, и емкость 31 заряжается частью тока работающей ячейки. После прекращения тока через вентиль 34 напряжения на коммутирующих емкостях 30 и 31 одинаковы, а вентиль 32 отключается. В следующий полу пер иод включаются вентили 35 и 36, т. е. вторая ячейка. Процесс пуска этой ячейки протекает без срывов инвертирования. Первоначальный пуск инвертора в таком исполнении не вызывает затруднений, так как в исходном состоянии вентиль 32 запирается и коммутирующие емкости неработающих ячеек отключаются от коммутирующей емкости включаемой ячейки.

Число параллельно включенных ячеек может быть любым. При увеличении числа ячеек сущность изобретения не меняется.

Предмет изобретения

Последовательный инвертор, состоящий из поочередно включаемых в работу ячеек, каждая из которых содержит тиристоры и коммутирующие конденсаторы, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в процессе включения неработавших ячеек, коммутирующие конденсаторы .всех ячеек соединены между собой .параллельно через вентили, например тиристоры.

От

5

ftl.-r;25

О 17

022

/5 V2/