ИНВЕРТОР Советский патент 1973 года по МПК H02M5/42 

li

Известен инвертор, содержащий тиристорные мосты с коммутирующими конденсаторами в диагонали, соединенные между собой через коммутирующую индуктивность, и диоды для ограничения заряда коммутирующих конденсаторов. Этот инвертор имеет высокие коммутационные перенапряжения на коммутирующей индуктивности.

Предлагаемый инвертор отличается тем, что к каждому из диодов через общие дополнительные конденсатор и дроссель подключен встречно параллельно дополнительный диод.

Это отличие позволяет снизить коммутационные перенапряжения.

На чертеже представлена принципиальная схема инвертора.

Инвертор содержит ячейки 1-3. Каждая из ячеек имеет тиристорные мосты на тиристорах 4-7 и 8-11. В диагонали мостов включены коммутирующие конденсаторы 12, 13. Мосты соединены между собой через коммутирующую индуктивность 14, а для ограничения заряда коммутирующих конденсаторов 12, 13 имеются диоды 15, 16.

К каждому диоду 15, 16 через общие дополнительные конденсатор 17 и один из дросселей 18, 19 подключен встречно параллельно дополнительный диод 20, 21.

Рассмотрим работу предлагаемого инвертора в установившемся режиме.

И

В этом случае через входной дроссель 22 протекает, постоянный по величине ток от источника постоянного напряжения, и разделительная емкость 23 заряжена до напряжения 5 источника питания инвертора.

Работу схемы рассмотрим с момента включения тиристоров 4, 7, 8, 11 ячейки /. Полярность напряжения на коммутирующих конденсаторах 12, 13 показана на чертеже.

0 При включении тиристоров 4, 7, 8, 11 ячейки 1 начинается перезаряд коммутирующих конденсаторов 12 и 13 по цепи, образованной тиристором 4, коммутирующим конденсатором 12, тиристором 7, коммутирующей индуктивностью 14, тиристором 8, коммутирующим конденсатором 13, тиристором 8, нагрузкой 24, разделительной емкостью 23. Параметры указанной цепи выбраны таким образом, что протекающий через нагрузку 24 ток перезаряда коммутирующих конденсаторов 12, 13 имеет колебательный характер.

При достижении напряжениями на коммутирующих конденсаторах 12, 13 величины,

5 равной напряжению на разделительной емкости 23 и нагрузке 24, открываются диоды 15 и 16, и ток, текущий по коммутирующей индуктивности 14, начинает уменьшаться по величине, но протекает в том же направлении

0 через другие элементы: диод 15, разделительную емкость 23, нагрузку 24, диод 16, коммутирующую индуктивность 14. Напряжение на коммутирующих конденсаторах 12 и 13 перестает возрастать и становится постоянной величиной, равной напряжению на разделительной емкости 23 и нагрузке 24 в момент вступления в работу диодов 15 и 16, вследствие прекращения протекания тока перезаряда коммутирующих конденсаторов 12 и 13. Указанное обстоятельство ведет к ограничению напряжения, прикладываемого к тиристорам 4-11 ннверторных мостов. За рассмотренный отрезок времени коммутационных перенапряжений на элементах схемы нет, так как резкого обрыва тока в коммутирующей индуктивности 14 не происходит. После прекращения протекания прямого тока через диоды 15 и 16 ток через коммутирующую индуктивность 14 некоторое время, определяемое временем восстановления вентильных свойств диодов 15, 16, протекает в обратном направлении. Обрыв с очень больщой скоростью обратного тока указанных диодов и наличие в этой цепи коммутирующей индуктивности 14 вызывает возникновение перенапряжений значительной амплитуды. Для устранения этих перенапряжений применен общий конденсатор 17, подключенный через диоды 20 и 21 к коммутирующим индуктивностям 14 тиристорных ячеек 1-3. При повыщении напряжения на коммутирующей индуктивности 14 выще величины напряжения на конденсаторе 17 открываются диоды 20 и 21, конденсатор 17 подключается параллельно коммутирующей индуктивности 14. Поскольку через конденсатор 17 при работе ячеек протекает ток одного направления, то напряжение на нем возрастает. Включение дросселей 18 и 19, имеющих больщую индуктивность, приводит к снижению заряда конденсатора 17 и к установлению величины напряжения на нем, лищь немного превыщающей напряжение источника питания. Полярность напряжения на демпфирующем конденсаторе 17 в установившемся режиме показана на чертеже. Таким образом, обратный ток отсекающих диодов 15 и 16 резко не обрывается, и перенапряжений на коммутнрующей индуктивности 14, которые могли бы быть приложены к тиристорам 4-// инвертора, не возникает. После описанного процесса протекания токов через включивщиеся тиристоры 4, 7, 8, 11 и закрывания отсекающих диодов 15 и 16 ячейки / аналогичные процессы будут происходить в ячейках 2 и 3. При этом коммутирующие емкости 14 всех мостов перезарядятся, и напряжение на них сменит знак. Затем вступают в работу тиристоры 5, в, 9, 10 ячейки 1 и синусоидальная полуволна тока перезаряда коммутирующих конденсаторов 12 и 13 этой ячейки вновь протекает по нагрузке 24. Включением в работу тиристоров 5, 6, 9, 10 ячейки 2, а затем и ячейки 3 заканчивается полный цикл работы инвертора. Выходная частота тока, проходящего через нагрузку 24, в шесть раз больше частоты включения каждого тиристора схемы инвертора. Задержка включения очередных тиристоров до момента окончания протекания тока отсекающих диодов 15 и 16 и появление в связи с этим в кривой выходного тока пауз улучшает гармонический состав кривой выходного тока и ведет к увеличению амплитуды первой гармоники выходного тока. Таким образом, инвертор, обладая свойством умножения частоты за счет параллельного подключения ячеек 1-3 к общей нагрузке 24 может работать с ограничением напряжения на тиристорах при переменной нагрузке. Это (Позволяет получить новый технический эффект в схемах многоячейковых инверторов, а именно повысить эффективность использования тиристоров и повысить надежность работы преобразователя. Предмет изобретения Инвертор, содержащий тиристорные мосты с коммутирующими конденсаторами в диагонали, соединенные между собой через коммутирующую индуктивность, и диоды для ограничения злряда коммутирующих конденсаторов, отличающийся тем, что, с целью снижения коммутационных перенапряжений, к кажому из диодов через общие дополнительные конденсатор и дроссель подключен встречно араллельно дополнительный диод.