Автономный инвертор Советский патент 1980 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и предназначено для преобразования постоянного тока в переменный. Известны автономные инверторы с включением нагрузки в контур, образованный конденсатором входного фил ра и входной цепьют-фазной вентиль ной ячейки, в выходную цепь которой включены коммутирующие конденсаторы 1. В частном случае вентильная яч ка может представлять собой трехфазный мост 2} . Однако в инверторах данного типа с трехфазным вентильным мостом амплитудное значение напряжения на коммутирующих конденсаторах существенно (практически в 6-8 раз) превьаиает напряжение питания. Одним из следствий этого является необходимость использования конденсаторов с суммарной реактивной мощностью,йри мерно на порядок превышающей . мсмдность инвертора.. Наиболее близким к предлагаемо му является инвертор 3, содержащий входной Г-образный индуктивноемкостной фильтр и трехфазный вентилышй мост, в плечи которого последовательно с управляемыми вентилями анодной и катодной группы включены коммутирующие дроссели. К плечам, содержащим вентили анодной группы, подключены три коммутирующих конденсатора, которые соединены между собой в звезду. Нагрузка включена а контур, образованный входной цепью моста и конденсатором фильтра. Недостатком инвертора являются низкие энергетические показатели, поскольку суммарная реактивная мощность конденсаторов примерно на порядок превышает мощность инвертора. Целью изобретения является улучшение энергетических показателей. Для достижения поставленной цели i инвертор, содержащий связанные со входными выводами через дроссель фильтра последовательную цепочку, состоящую из фильтрового конденсатора и цепи нагрузки, и тиристорные ячейки, каждая из которых состоит из двух тиристоров и двух фильтровых дросселей,связанных с одним из коко/.утирующих конденсаторов, соединенных в звезду,снабжен дополнительным дросселем, дополнительными конденсатораи и , вспомогательными дросселями и дополнительными тиристорами, каждый из которых.включен между комм гирующими дросселями соответствующей ячейки и соединен с одним из указанных коммутирующих конденсаторов, а вспомогательные дроссели включены последовательно с анодом каждого тиристора анодной группы ячеек, катод которого подключен к одному из дополнительных конденсаторов, соединенных в звездочку, причем между точкой соединения фильтрового дросселя с последовательной цепочкой и тонкой соединения вспомогательных дрЬсселей ячеек включен дополнительный дроссель.

На фиг, .1 приведена принципиальнар схема автономного инвертора; на: фиг. 2 - временные диаграммы напржений и токов основных элементов инвертора при его работе в режиме преры|вистого входного тока тиристорньлх .

Ко входным выводам инвертора последовательно подключены дроссель 1 фильтра, конденсатор 2 фильтра и нагрузка 3.

Параллельно цепи, образованной конденсатором 2 фильтра и нагрузкой 3, присоединены через дополнительный дроссель 4 тиристорные ячейки, состояцдие из тиристоров 5-1.0, дополнительных тиристоров 11-13, вспомогательных дросселей 14-16, коммутируюпфх дросселей 17-22, ком1 ;утирую1щ- х конденсаторов 23-25 и дополнительных конденсаторов 26-28.

Индуктивность дополнительного дросселя 4 во входной цепи моста подбирается примерно на порядок выше индуктивности дросселей 14-22..

Устройство работает следующим образом. Номера тиристоров, Интервал через которые времени

Тиристоры

5;и-10

6 13;10

б;12;8

7;11;8

7;13;9

5;12;9

Поскольку параметры, комг/(утирующих кон,таксаторов 23-28 и ком мутирующих дросселей 14-22 практически одинаковы, все импульсы входного тока моста получаются идентичными по форме и амплитуде. Одно.чу периоду напряжения управления соответствует шесть таких импульсов (см. таблицу), и

в некоторый момент времени 0 подются импульсы тока у11равленр1Я на тиристоры 5,11 и 10, и тиристоры отпираются. При этом замыкается контур, образованный конденсатором 2,дросселем 4, дросселем 14, тиристором 5, дросселем 20, тиристором 11, конденсаторами 26 и 28,дрос-селем 19, тиристором 10 и нагрузкой 3. Параметры элементов схемы подбираются таким образом, чтобы ток тиристоров изменялся во времени по колебательному закону и достигал нуля в момент 0

не позднее, чем через часть периода напряжения управле(7ак называемое естественное выкСпустя 1/6 часть

лючение тиристоров) периода напряжения управления после

9,

в момент 0 подаются

момента

имо

пульсы тока управления на тиристоры 6,13, а также повторно на тиристоры 10, Эти тиристоры отпираются, и тем caivMM замыкается контур тока, образованный гсонденсатором 2, дросселем 4, дросселем 15, тиристором 6, конденсаторамк 24 и 25, дросселем 22, тирис-тором 13, дросселем 19, тиристором 10 и нагрузкой 3. В момент Од, ток этого контура достигает нуля,Спустя 1/6 часть периода после момента 9/J , в момент 6 подаются импульсы тока управления на сиристоры 12и 8 и повторно на тиристор 6,- и т.д. Очередность интервалов проводимости тиристоров в пределсх одного периода напрнжения управления приведена в таблице. Здесь же помещены номера конденсаторов и кOMiviyтирующих ,щ осселей, через которые зa Ыкaeтcя цепь входного тока моста в соответствующих интервалах времени.

Дроссели

Конденсаторы

4;14;20;19

4;15;22:19

4;15;21;17

4 г16;20;17

4;16;22;16

4;14;21;18

Поэтому выходная частота инвертора в шесть раз превышает частоту управления.

В течение периода напрякекии управления через комг4 тирую1аий конденсатор предлагаемого инвертора проходит в каждом направлении только по одному имтг/пьсу входного тока мсстй. конденсаторов и дросселей,, замыкается цеп:Ь тока

а не по два следующих непосредственно друг за другом импульса, как это имеет место в прототипе. Поэтому коммутирующий конденсатор предлагаемого инвертора воспринимает В-О время перезаряда вдвое меньшее количество электричества, следствием чего является уменьшение в два раза амплитудного значения напряжения на его зажимах и,

Из-за несимметричной формы кривой напряжения на коммутирующих конденсаторах точнее определение их реактивной мощности представляет трудности. Но можно считать, что она пропорциональна квадрату амплитудного значения напряжения U ако Отсюда следует, что реактивная мощность одного коммутирующего конденсатора в предлагаемом инверторе получается примерно в четыре раза ниж чем в прототипе. Однако, поскольку количество коммутирующих конденсаторов в предлагаемом инверторе равняется шести, а в прототипе - трем, суммарная реактивная мощность коммутирующих конденсаторов в предлагаемом инверторе получается примерно вдвое ниже, чем в прототипе.

Стоимость ко1-г1мутирующих дросселей в предлагаемом инверторе и в прототипе тоже практически одинакова, так как одинакова суммарная индуктивност 11оследовательно соединенных коммутирующих дросселей. Отличие заключается лишь в том, что в прототипе суммарная индуктивность распределена между двумя последовательно включенными дросселями плеч моста, а в предлагаемом инверторе - между дросселем входной цепи моста и тремя .уэоселями .плеч моста.

Таким образом, в предлагаемом инверторе обеспечивается снижение вдво суммарной реактийной мощности коммутирующих конденсаторов практически

без увеличения стоимости остальных элементов схемы.

Формула изобретения

Автономный инвертор, содержащий связанные со входными выводами дроссель фильтра последовательную цепочку, состоящую из фильтрового конденсатора и цепи нагрузки и тиристор0ные ячейки, каждая из которых состоит из двух тиристоров и двух коммутирующих дросселей, связанных с одним из коммутирующих конденсаторов, соединенных в звезду, отлича5ющийся тем, что-, с целью улучшения энергетических показателей, он,снабжен дополнительным дросселем, дополнительными конденсаторами, вспомогательными дросселями и дополнитель0ными тиристорами, каждый из которых включен между коммутирующими дросселями соответствующей ячейки и соединен катодом с одним из указанных коммутирующих конденсаторов, а вспомогательные дроссели включены

5 последовательно с анодом каждого тиристора анодной группы ячеек, катод которого подключен к одному из дополнительных конденсаторов, соединенных в звезду, причем между точкой

0 соединения фильтрового дросселя с последовательной цепочкой и точкой соединения вспомогательных дросселей ячеек включен дополнительный дроссель.

5

Источники инфор1мации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР tf 111773, кл. Н 02 М 7/51, 1957.

2.Авторское свидетельство СССР

0 f 489186, кл. Н 02 М 7/515, 1973.

3.Авторское свидетельство СССР № 424281, кл. Н 02 М 5/42,1971.