Инвертор Советский патент 1978 года по МПК H02M7/537 

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в системах электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в переменное. Известны инверторы, содержащие ряд преобразовательных ячеек с выходным прямоугольным напряжением, входы которых подключены к общим входным выводам, а выходы соединены последовательно 1. Известны устройства, содержащие ряд преобразовательных тиристорных ячеек, входы которых подключены к общим входным выводам, а выходы соединены последовательно, и контуры принудительной коммутации, имеющие источник постоянного на пряжения, подключенный к основным тиристорам преобразовательных ячеек через распределительные тиристоры и переключающие элементы 2. Недостатком этих устройств является наличие дроссельно-конденсаторной системы коммутации для каждого из распределительных тиристоров. Это приводит к существенному увеличению габаритов, массы, удорожанию устройства и уменьшению его КПД. Целью изобретения является уменьщение габаритов, массы инвертора, удещевление и увеличение его КПД. Поставленная цель достигается тем,что в инверторе, содержащем ряд преобразовательных тиристорных ячеек, входы которых подключены к общим входным выводам, а выходы соединены последовательно, и контуры принудительной коммутации, и.меющие источник постоянного напряжения, подключенный к основным тиристорам преобразовательных ячеек через распределительные тиристоры и переключающие элементы, переключающий элемент, например транзистор, выполнен общим для группы тиристоров. При этом между общей точкой соединения распределительных тиристоров и входным выводом инвертора, противоположны.м входному выводу, к которому подсоединены основные тиристоры, может быть включен через дополнительный транзистор источник постоянного напряжения. В качестве этого источника может быть использован либо источник постоянного напряжения, входящий в контуры принудительной коммутации основных тиристоров, либо дополнительный источник постоянного напряжения/

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема однофазного мостового инвертора; на фиг. 2 проиллюстрирована его. работа; на фиг. 3 - принципиальная электрическая схема однофазного полумостового инвертора.

Мостовой инвертор содержит, например, две преобразовательные тиристорные ячейки, одна из которых выполнена на тиристорах 1-4 и обратных диодах 5-8, вторая - на тиристорах 9-12 и обратных диодах 13-16. Входы ячеек подключены к общим входным выводам инвертора, а выходы ячеек соединены последовательно и подключены к выходным выводам инвертора. В контуры принудительной коммутации тиристоров 1-4 и 9-12 входят распределительные тиристоры 17-24 и общие переключающие элементы, в качестве которых использованы транзисторы 25 и 26. Транзисторы 27 и 28 являются дополнительными и служат для выключения распределительных тирмсторов 17-24. Источники постоянного напряжения, входящие в контуры принудительной коммутации, представляют собой, например, питающиеся от маломощного преобразователя постоянного напряжения на транзисторах 29 и 30 выпрямители на диодах 31,32 и на диодах 33, 34. Трансформаторы 35 и 36 входят в преобразовательные тиристорные ячейки инвертора. Первичные обмотки этих трансформаторов подключены к преобразовательным мостам ячеек, вторичные обмотки соединены последовательно и образуют выход инвертора. Инвертор питается от источника постоянного напряжения ЕПИТ.

Работа инвертора проиллюстрирована на фиг. 2. По осям абсцисс отложены текущие значения времени. На фиг. 2, а показано выходное напряжение инвертора Ивенс,; на фиг. 26. и 2 в - выходные напряжения преобразовательных тиристорных ячеек (на фиг. 2, б - напряжение на вторичной обмотке трансформатора 35, на фиг. 2, в - напряжение на вторичной обмотке трансфор матора 36); на фиг. 2.г-ш -управляющие напряжения - напряжения на участках управляющий электрод-катод тиристоров или база - э.миттер транзисторов инвертора (или токи через эти участки). Цифра слева от эпюры напряжения (тока) нафиг. соответствует номеру элемента принципиальной схемы на фиг. 1. Эти напряжения (токи) образуются системой управления инвертором, на фиг. 1 не показанной.

Рассмотрим ком.мутациютиристора 1 инвертора. Управляющее напряжение тиристора 1 показано на фиг. 2, г (оно может быть непрерывным в отмеченном интервале времени или иметь в этом интервале вид коротких импульсов достаточно высокой частоты). Управляющее напряжение снимается с тиристора 1 раньше момента запирания плеча преобразовательного моста ячейки.

в котором этот тиристор находг1тся, -а интервал времени, равный гарантироваино.му времени запирания тиристора 1. В течение этого интервала времени подается управляю5 щее напряжение на распределительный ти. ристор 17 (фиг. 2,д) и на транзистор 25 (фиг. 2,м). Тиристор 17 и транзистор 25 в этом интервале времени открыты. В течение этого интервала времени от выпрями теля на диодах 31, 32 (от конденсатора 37) протекает ток через сопротивление 38, транзистор 25, тиристор 17 и диод 5. Напряжение на конденсаторе 37 и сопротивление 38 выбираются такими, чтобы этот ток был бо.льше макси.мального значения тока пер5 вичной обмотки трансформатора 35 в ci;aционарном и переходных режимах (сопротивление 38 может отсутствовать, и его роль могут играть сопротивления открытых транзистора 35, тиристора 17 и диода 5). В отмеченном интервале времени ток через 0 диод 5 протекает в прямом направлении, и к тирнстору 1 приложено обратное напряжение, равное прямому падению напряжения на диоде 5 (порядка 0,5 -1,5В). Этот и.цтервал времени выбирается равным вре2 мени, необходимому для гарантированного запирания тиристора 1 при малом обратном напряжении (0,5-1,5В.) и во всем интервале рабочих температур окружающей среды. Так как через тиристор 1 ток прекращается уже в начале этого интервала времени, 0 то через диод ,5 в этом интервале времени протекает ток, практически равный алгебраической разности тока через транзистор 25 (тиристор 17) и тока через первичную обмотку трансформатора 35.

Тосле. окончания йгмпу.тьса, отпирающего транзистор 25, последний запирается, и рабочий ток через тиристор 17 прекращается. Однако за счет обратных токов других распределительных тиристоров и тока утечки запертого транзистора 25 тиристор 17 может оставаться открытым, особенно при больщом числе преобразовательных ячеек. Поэтому после запирания транзистора 25 подается (с интервалом в несколько долей микросекунды или микросекунд) управляющее напряжение на транзистор 27, отпирающее его (фиг. 2, в). В течение импульса этого напряжения к тиристору 17 приложено обратное напряжение от выпрямителя на диодах 33 и 34 (от конденсатора 39) через открытый транзистор 27 и открытый тиристор 2 или диод 6, и к концу этого импульса тиристор 17 оказывается запертым.

Аналогичным образом запираются и другие тиристоры инвертора. Основные тиристоры верхнего ряда (на фиг. 1) запираются с помощью контуров принудительной коммутации, в которые входят первый источник постоянного напряжения (на фиг. 1 выпрямитель на диодах 3 и 32), распределительные тиристоры 17-20 и общий элемент коммутации - транзистор 25. Для запирания распределительных тиристоров 17-20 служат (Угорой источник постоянного напряжения (на фиг, 1 выпрямитель на диодах 33 и 34) и дополнительный транзистор 27. Аналогично в контуры принудительной коммутации основных тиристоров нижнего ряда входят второй источник постоянного напряжения, распределительные тиристоры 21-24 и общий элемент коммутации - транзистор 26. Для запирания .распределительных тиристоров 21-24 служат первый источник постоянного напряжения и дополнительный транзистор 28. Так как мощность, переключаемая транзисторами 25 и 26, должна быть достаточной для коммутации только одной преобразовательной ячейки, то, чем больше этих ячеек в инверторе (и, соответственно, чем .меньше мощ.ность одной ячейки мощности всего инвертора), тем меньше мощность транзисторов 25 и 26 выходной мопхргости инвертора. При мало.м числе тиристорных преобразовательных ячеек в инверторе транзисторы 27 и 28 могут быть заменены соцротивлениями. На фиг. 3 приведена схема однофазного полу.мостового инвертора. Инвертор содержит, например, четыре преобразовательных ячейки, выполненные на тиристорах 40-47 и обратных диодах 48-55. В контуры принудительной коммутации тиристоров 40-47 входят распределительные тиристоры 56-63, общий переключающий элемент - транзистор 64 и источник постоянного напряжения, например, питающийся от преобразователя постоянного напряжения на транзисторах 65 и 66, выпрямитель на диодах 67 и 68. Для коммутации распределительных тиристоров 56-63 использован дополнительный транзистор 69 и дополнительный источник постоянного напряжения, например выпря.митель на диодах 70 и 71. Анало1ичным образом могут быть выпо;:нены многофазные, в частности трехфа;5 Ь е мостовые и полумостовые инверторь:. Формула изобретения 1. Инвертор, содержащий ряд преобразовательных тиристорных ячеек, входы которых подключены к общим входным выводам, а выходы соединены последовательно. И контуры принудительной коммутации, имеющие источник постоянного напряжения, подключенный к основным тиристорам прсоб разовательных ячеек через распределит(- Ьные тиристоры и переключающи.е элементы, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов, массы, удешевления и увеличения КПД инвертора, переключающий элемент, .мер транзистор, выполнен общим для группы тиристоров. . 2.Инвертор по п. 1, отличающийся те.м, что меж.ду общей точкой соединения распределительных тиристоров п входны.м выводом инвертора, противоположным в.ходно.му выводу, к которому подсоединены основные тиристоры, включен через дополнитель-, ный транзистор источник постоянного напряжения. 3.Инвертор но п. 2, отличающийся, тем, что в качестве указанного источника постоянного напряжения использован источник постоянного напряжения, входящий в контуры принудительной коммутации основных тиристоров. 4. Инвертор по п.2. отличакт ипс тем. что в качестве указанного источника исполизован дополнительный источ} ик постояшюго напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Патент Англии № 1354443, кл. Н 2 F, 1974. 2.Патент США № 3392318, кл. 32 5, 1965.

г гг Н л тV V и -т