СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ АВТОНОМНОГО ИНВЕРТОРА Советский патент 1973 года по МПК H02M7/72 

1

Известен снособ |регулнрования выходного напряжения автономного инвертара, содержащего силовые полупроводниковые элементы, подключенные к делителю постоянного нашряжепия через регулировочные полупроводни-ховые элементы, лутем лодачи отпирающего импульса управления на регулировочный полупроводниковый элемент, подключенный к крайнему выводу делителя .постоянного напряжения, :в каждый полутпериод выходного напряжения с выдержкой времени относительно подачн управляющих импульсов на силовые полупроводниковые элементы, формирующие указанный полупериод выходного напряжения.

В целях повыше 1ия плавности регулирования выходного напряжения по предлагаемому способу величину ужазанной выдержки времени подачи отпирающего импульса изменяют, причем запирают его в момент подачи очередных управляющих импульсов иа силовые полупроводниковые элементы, формирующие другой полупериод выходного напряжения.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема автономного -инвертора с естественной коммутацией силовых полупроводниковых элементов; на фиг. 2 приведены кривые соответственно тока и напряжения на нагрузке за период частоты управления сило,вьгми тиристо;рами этого инвертора и тиристором его делителя на Щ яжения; на фиг. 3 изображена принципиальная схема автономного нвертора с вынужденной коммутацией силовых полупроводниковых элементов; на фиг. 4 - блок-схема управления силовыми тиристорами этого инвертора и тиристорами делителя; на фиг. 5 показана временная диаграмма отпирания и запиран-ия силовых тиристоров инвертора с вынужденной коммутацией и его делителя без учета времени коммутации и времени восстановления тиристоров; на фиг. 6 приведены кривые иапрял :еш я соответственно на входе Опх и нагрузке t/n инвертора.

Инвертор (см. фиг. 1 н 3) содержит силовые полупроводниковые элементы (тиристоры) 1-4 и обратные диоды 5-8. На в.ходе HHBeipTOpa с естественной коммутацией силовых полупроводниковых элементов предусмотрен де-питель напряжения, составленный из двух источников напряжения EI и EZ. Деление входного напряжения в данном случае осуществляется с помощью фильтровых конденсаторов 9 и 10. Положительный полюс конденсатора W с наименьшим потевдиало-м Ez подключен через неуправляемый регулпровачный полупроводниковый элемент (диод) // к входу инвертора: к анодам анодной группы его силовых тиристоров. Положительный полюс конденсатора 9 подключен к входу инвертора через регулировочный полупроводниковый элемент (тиристор) 12. К выходным зажимам

инвертора подсоединен колебательный .контур, который может быть как последовательным, так и последовательно-па раллельныл.

Источник питания постоянного тока инвертора с вынужденной коммутацией тн,ристо ров (см. фиг. 3) представляет собой делитель напряжения, составленный из п источников питания EI-ЕП . В качестве отдельных источников питания могут быть применены аккумуляторная батарея, фильтровые конденсаторы или отдельные выпрямители. Части делителя мапрялсения подключены к входу инвертора через тиристоры 13-13 п .

Блок-схема управления силовыми тиристорами инвертора с вынужденной коммутацией и тиристорами его делителя содержит генератор 4 импульсав управления, устройство 15 запирания силовых тиристоров инвертора, фазосдвигающие устройства 16 и 17 и устройство 18 отпирания и запирания тиристоров 13--ISn в определенные моменты времени.

Принцип действия предлагаемого способа регулирования напряжения применительно к инвертору, работающему в колебательном режиме с прерывистым током силовых тиристоров (см. фиг. 1 и 2) за полунериод частоты управления сиу, заключается в следующем.

В момент времени t управляющие импульсы подаются на тиристоры / и 2. В результате к инвертору через диод 11 прикладывается напряжение Ё2. По истечении времени ti управляющий импульс поступает на тир.истор 12. В результате под воздействие.м напряжения EI диод // закрывается, а к инвертору прикладывается полное напряжение делителя

. .

В .момент, времени t, ввиду колебательного характера то.ка /н, нагрузки Zn, ток тиристоров./ и 2 снижается до нуля и прерывается. В- промежутке времени ток нагрузки протекает в обратном направлении через диоды 5- и 6 п конденсаторы 9 и 10 фильтра делителя. За время /i-1-2 тиристоры 1, 2 и 12 восстанавливают свои запирающие свойства. В момент времени tz отнираются силовые тиристоры 3 и,4, в результате чего происходит коммутация тока нагрузки с диодов 5 и 6 на тирлсторы 3 и 4. Во втором полупериоде, в промежутке времени , процессы в инверторе повторяются.

Таким образом, изменяя момент вре.мени подключения, одной части делителя относительно другой, можно в широких пр.еделах регулировать входное напряжение щшертора.

В инверторах с. вынужденной ком.м 7гац;1ей силовых тиристоров запирание силовых тириcfopOB происходит в моменты времени, когда их ток не равен нулю, и поэтому они требуют специальных устройств ко.ммутации силовых тиристоров. В частиости такие устройства включают вспомогательные тиристоры и коммутирующие, «онденсато.ры. В даином примере рассматривается, с.лучай, колда нрименение предлагаемого способа регулирования напряжения дает возможность улучшить форму выходного напряжения инвертора. Работает инвертор с вынужденной коммутацией силовых тиристоров следующим образом.

.В момент времени Л от генератора 14 подаются управляющие импульсы на тиристоры /, 2, 13,1 и устройства /5, 16, 17. В результате открываются тиристоры /, 2 и 13„ . К нагрузке Zn прикладывается напряжение ЕП нижней части делителя. В момент времени tz импульсом напряжения устройства 16 отпирается тиристор 13„ . |,что приводит к запиранию тиристора }3„ и подаче на вход инвертора напряжения В. момент времени /з с вы.хода устройства 17 на вход устройства 18 подается сигнал, что приводит к срабатыванию устройства 18, к запирапию тиристора /5,1 и отпиранию тиристора 13ii . В результате на вход инвертора вновь подается напряжение Е „ .В момент времени t с помощью управляющих импульсов напряжения генератора 14 и устройств 15 и 18 запираются тиристоры / и 2 и отпираются тиристоры , 4 и 13п В результате па вход инвертора подается напряжение « ,а на нагрузке нанряжение меняет полярность (см. фиг. 6). Во втором полупериоде, в промежутке времени t4-fj, процессы в инверторе повторяются.

Из рассмотрения работы инвертора с вынужденной коммутацией тиристоров видно, что, изменяя моменты подключения одной части делителя относительно другой ,к анодам анодной группы силовых тиристоров инвертора, можно регулировать .среднее значение напряжения на входе и форму напряжения на нагрузке инвертора, не применяя при этом нагрузочного трансформатора.

Как видно из рассмотреиных п.римаров, предлагаемый способ регулирования напряжения особенно целесообразно применять при регулировании напряжения инверторов с естественным выключением тиристоров нри снижении тока тиристоров до нуля за счет колебательного характера тока нагрузкн. В таких инв.ерторах тиристоры делителя напряжения, через которые осуществляется подключение частей делителя, не-требуют устройств гашения.

П р е д м е т и з о б р е т ей и я

Способ регулирования выходного напряжения автономного ннвертора, содержащего силовые полупроводниковые элементы, подключенные к делителю постоянного напряжения через регулировочные полупроводниковые элементы, путе.м подачи отпирающего импульса управления на регулировочный полупроводниковый элемент, подключенный к крайнему выводу делителя постоянного напряжения, в каждый полупериод .выходного напряжения с выдерлшой времени относрггельно подачи управляющих импульсов на силовые полупроводниковые элементы, формирующие указанный полупериод выходного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения плавности регулирования, величину указанной выдержки времени подачи отпирающего нмпульса управления на регулировочный полупроводниковый элемент изменяют, причем запирают его в момент подачи очередных управляющих импульсов на силовые полупроводниковые элементы, формирующие другой полупериод выходного напряжения.

. к тиристорап 15 -ISn

Риг 6

Фиг.З

к тиристорам i5-l3n

Фиг

tT te t.