Автономный инвертор с управляемым подзарядом Советский патент 1975 года по МПК H02M7/52 

1

Известные тиристорные автономные инверторы напряжения, предназначенные для работы от источника постоянного тока с изменяющимся напряжением (например, управляемый выпрямитель в преобразователе частоты для регулирования скорости двигателей), содержат устройство искусственного подзаряда коммутирующих конденсаторов для исключения влияния коммутационных процессов в них от напряжения источника постоянного тока. Подзаряд коммутирующих конденсаторов осуществляется либо от постороннего HCT04iH««a через опециальны-е подзарядные тиристоры в межкоммутационный период либо от вспомогательных источников, включенных в контур коммутации.

Последний способ подзаряда более предпочтителен, поскольку в нем отсутствуют дополнительные тиристоры и ввод дополнительной осуществляется в период «оммутации, чем значительно расширяется частотный диапазон инвертора. Однако он обладает тем недостатком, что напряжение на коммутирующем конденсаторе изменяется в функции напряжения и тока нагрузки, а колебания напряжения на коммутирующем конденсаторе приводят к ухудшению использования элементов силовой схемы инвертора.

В предлагаемом инверторе за счет специального управления источником подзаряда

напряжение на коммутирующем конденсаторе поддерживается постоянным, за счет чего обеспечивается снижение установленной мощности элементов контура ко.дьмутации.

Принципиальная схема предлагаемого инвертора в однофазном исполнении приведена на фиг. 1 и в трехфазном исполнении - на фиг. 2.

Однофазный нолу.мостовой автономный

инвертор содержит подключенную к среднему выводу источников питания 1, 2 нагрузку 3, присоединенную другим зажимом к общим электродам обратных диодов 4, 5 и основных тиристоров 6, 7. Общие электроды диода 4,

тиристора 6 и вспомогательного тиристора 8 присоединены к зажиму источника питания 1, общие электроды диода 5, тиристора 7 и вспомогательного тиристора 9 присоединены к зажиму источника питания 2. К общим

электродам тиристоров 6 и 7 последовательно подключена цепь из коммутирующих конденсатора 10 и дросселя 11. Между тиристорами 8 и 9 последовательно включены конденсаторы 12, 13 фильтра источника подзаряда, к

общей точке которых присоединен дроссель 11. Параллельно конденсаторам фильтра подключена цепь из последовательно соединенных дросселя 14 фильтра, управляемого выпрямителя 15 подзаряда, датчика 16 тока подзаряда. Блок 17 управления выпрямителем через усилитель 18 подключен

к органу сравнения 19, который связан с чиком тока подзаряда. Блок 20 управления инвентором связан с органом сравнения.

Трехфазный мостовой инвертор (см. фиг. 2) содержит подключенные к .зажимам источника питания 1 при одинаковых полумостовых инвертора, каждый из которых состоит из основных тиристоров 6, 7, шунтированных соответственно обратными диодами 4, 5, всп0|могательных тиристоров 8, 9, коммутирующих конденсатора 10 и дросселя 11. К общим электродам тиристоров 6 и 7 подключены зажимы фаз нагрузки 3, соединенных в звезду. Инвертор содержит два источника подзаряда: один на анодную группу тиристоров 6, другой на катодную группу тиристоров 7. Каждый из источников подзаряда содержит последовательно соединенные конденсатор 12(13) фильтра, дроссель 14 фильтра, управляемый выпрямитель 15, датчик тока 16. Конденсатор 12 присоединен к общим анодам тиристоров 6 и 8. Конденсатор 13 присоединен к общим катодам тиристоров 7 и 9. Общий блок управления 17 выпрямителем через усилитель 18 подключен к органу сравнения 19, который связан с датчиками 16 тока подзаряда. Блок управления 20 инвертором связан с органом сравнения.

Однофазный инвертор работает следующим образом.

При включении вспомогательного тиристора 8 коммутирующий конденсатор 10 перезаряжается через конденсатор 12 фильтра от напряжения одной полярности до напряжения противоположной полярности. При очередном включении вспомогательного тиристора 9 коммутирующий конденсатор перезаряжается аналогично через конденсатор 13 фильтра. При этом частота перезаряда коммутирующего конденсатора равна удвоенной частоте инвертора, а средний ток коммутирующего конденсатора гю ем К01Стью С за четверть периода управления инвертором равен 4Ct/-f. Через конденсаторы 2 и 13 за счет их поочередной работы средний ток перезаряда вдвое меньше, чем ток коммутирующего конденсатора 10. Но в установившемся напряжение на конденсаторах 12 н 13 также установившееся, следовательно, ток источника подзаряда ino.i3 равен 2CUf.

Таким образом, в установившемся режиме между током подзаряда и напряжением на коммутирующем конденсаторе существует соотношение подз 2 CUf.

Если при неизменном значении /„одз

вследствие изменения режима силовой части инвертора (изменение напряжения источника датпостоянного тока или тока нагрузки) напряжение на конденсаторе U увеличивается, то увеличивается и ток разряда конденсаторов 12 и 13. Это приводит при неизмеппом значении tno.o к снижению напряжения на конденсаторах 12 и 13. Снижение напряжения на них приводит к уменьшению энергии, вводимой в контур от источника подзаряда, уменьшению напряжения на коммутирующем конденсаторе 10 до прежней величины, определяемой током подзаряда. Если ток подзаряда изменять пропорционально частоте, то напряжение на коммутирующем конденсаторе не изменяется при любой частоте и режиме силовой схемы инвертора.

Указанный принцип реализуется в предлагаемом инверторе. Система управления источником подзаряда выполнена замкнутой по току подзаряда, причем уставкой на ток подзаряда является напряжение, пропорциональное частоте.

Трехфазный мостовой инвертор работает аналогично. В отлнчие от однофазного инвертора, в котором использован один источник подзаряда с емкостным фильтром со средней точкой, в трехфазном .мостовом инверторе использованы два источника подзаряда - один для анодной группы тиристоров, другой для катодной.

Предмет изобретения

Автономный инвертор с управляемым цодзарядо1м, состоящий из силовых модулей по числу фаз инвертора, каждый из которых содержит два основных тиристора, два обратных диода, два коммутирующих тиристора, последовательно с которыми включены е.мкостные фильтры источников подзаряда, коммутируюа1ие конденсатор и дроссель, выпрямители подзаряда с датчиками тока и общий блок управления, выходная частота которого пропорциональна сигналу управления, а также орган сравнения напряжений управления частотой инвертора и сигнала обратной связи от датчика тока выпрямителей иодзаряда, отличающийся тем, что, с целью снижения установленной мощности элементов контура коммутации, выпрямители подзаряда выполнены управляемыми, а к входу общего блока управления выпрямителями подзаряда через усилитель подключен выход упомянутого органа сравнения.

15

)n,iit

Фиг.г