Автономный инвертор напряжения Советский патент 1981 года по МПК H02M7/515 

1

Изобретение относитен к электротехнике и может быть использовано для любого варианта cxei«aj тириоторного инвертора напряжения с однофазной и трехфазной нагрузкой.

Известны схемы автономных инверторов напряжения с узлами коммутации сановных тиристоров, построенные на основе однофазного тиристорного моста, в диагонали которого включена коммутйруюдая цепочка из конденсатора и дросселя. Подобные схемы содержат минимальное количество реактивны элементов, -что существенно улучшает массогабаритные показатели преобразовательного устройства 1 и 2.

Однако в данных устройствах имеет место общая или групповая коммутация основных тиристоров иньертора и, следовательно, не обеспечивается такой гармонический состав выходного напряжения, который достигается при повентильной коммутации тиристоров, например, методом дополнительных коммутаций на полупериоде 3,

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности является схема трехфазного автономного инвертора напряжения, содержащего подключенные ко входным выводам мост .основных тиристоров, шунтированных обратными диодами, параллельно каждому из которых подключены через двухоперационные тиристоры вторичные обмотки импульсного трансформатора, и однофазный коммутирующий тиристорный мост, в диагональ постоянного тока которого включена первич

0 ная обмотка упомянутого импульсного трансформатора, а в диагональ пере-. менного тока - параллельно соединей-. ные коммутирующие реактивная цепочка состоящая из конденсатора и дроссе5ля, и цепочка из двух дозарлдных тиристоров, катоды которых образуют общую точку и ею подключены к отрицательному выводу источника питаний инвертора.В данной схеме инвертора

0 обеспечивается повентильная коммутация основных тиристоров и, кроме того, возможно регулирование начального напряжения на коммутирующем конденсаторе, а значит и амплитуды

5 колебательного тока в коммутирующей цепочке в зависимости от величины тока нагрузки, что является достоинством устройства при его работе на переменную по величине нагрузку, поскольку обеспечивается экономичное

0

расходование коммутационной энергии, требуемой для запирания основных

тиристоров, т.е..повышается коэффициент полезного действия устройства 4.

Недостаток данного устройства

I является неудовлетворительное для ряда случаев практического применени инвертора качество его выходного напряжения, что является следствием применения в инверторе параллельной г а не пос -|:едовательной коммутации, которая в отличие от последней часто не обеспечивает требуемой линейности регулировочной характеристики и жесткости выходной характеристики преобразовательных устройств особенно в области высоких рабочих частот.

Цель изобретения - улучшение качества выходного напряжения инвертора ,

Поставленная цель достигается темр что в автономный инвертор напряжения, содержащий подключенные ко входным выводам трехфазный мост основных тиристоров, последовательно с каждым из которых включены трансформаторные обмотки, и трехфазный мост обратных диодов, однофазный тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в диагонали, связанным своими обкладками с анодами двух цозарядных тиристоров, подключенных катодами к отрицательному входному выводу, причем катодная группа однофазного моста связана с одним концом первичной обмотки импульсного . трансформатора, другой конец которой соедкнен с анодной группой этого же моста и положительным входным выводом, снабжен тремя распределительными тиристорами,, двумя дополнительными импульсныг-зИ трансформаторами я двумя дросселями, включенными между обкладками коммутирующего конденсатора и анодами дозарядных тиристоров, а в качестве трансформаторных обмоток каждой фазы использованы вторичные обмотки соответствующего импульсного трансформатора, причем первичные обмотки всех и myльcяыx трансформаторов с последовательно соединенными с ними распределительными тиристорами, подключейными анодами к катодной группе однофазно1о моста, соединены параллельно.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого автономного инвертора напряжения в трехфазном мостовом варианте исполнения на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства на интервале коммутации.

Трехфазный мостовой конвертор содержит основные тиристоры 1-6, последовательно каждому из которых включена одна из вторичных обмзток 7-12|, расположенных по две обмотки

на каждом из трех импульсных трансформаторов 13-15, а каждую цепочку из основного тиристора и вторичной обмотки шунтирует обратный диод 16-21, трехфазную нагрузку 22 и однофазный мост из коммутирующих тиристоров 23-26. В диагональ переменного тока этого моста включены параллельно соединенные коммутирующая реактивная цепочка 27, состоящая из конденсатора 28, и цепоч ка из двух доза;рядных тиристоров 29 и 30 и двух линейных дросселей 31, 32, причем дозарядные тиристоры образуют своими катодами общую точку, которая соединена с отрицательным входным выводом, В диагональ постоянного тока включены три параллельно соединенные цепочки, в каждую из которых входит один распределительный тиристор из числа 33-35 и одна из первичных обмоток 36-38, расположенных соответственно на трансформаторах 13-15.

Инвертор работает следующим образом.

Пусть в начальный момент tg открыты тиристоры 1, 3, и 5, а напряжение на коммутирующем конденсаторе 28 имеет положительный потенциал на правой обкладке. В момент времени t начинается процесс коммутации тиристора 1. Для выключения тиристора 1 подают импульсы положительного тока управления на тиристора 23, 26 и 33, При этом конденсатор 28 начинает перезаряхоться по контуру 28-26-33-26-23-28. На первичной обмотке 36 в момент t появляется напряжение, равное (без учета падения напряжения в проводящих тиристорах 23, 26 и 33) напряжению на конденсаторе. 28. Это напряжение трансформируется на вторичные 7 и 10, Коэффициент трансформации трансформаторов 13-15 выбирают таким, чтобы на вторичных обмотках появлялось напряжение большее по величине, чем напряжение источника питания, В этом случае на запираемом основном тиристоре инвертора (в рассматриваег «лй коммутационный такт - это тиристор 1) появляется импульс обратного анодного напряжения. Этот импульс прикладывается к тиристору 1 на интервале времени t/2.- t {фиг. 2, в) после того, как в момент t восстанавливает блокирующие свойства анодшлй р-п-переход тиристора 1. Когда на гиристоре 1 появляется Обратное анодное напряжение, ток фазы А переключается на обратный диод 19, благодаря чему напряжение фазы А изменяет полярность на противоположную практически бб:з задержки отнсхзительно начала процесса коммутации тиристора I (интервал tj, -t/, занимает около 1 мне), в то время, j как в известном устройстве это происходит со значительной (нескол ко десятков микросекунд) задержкой что ограничивает использование инвертора в диапазоне верхних частот а кроме того, эта задержка нестабильна и зависит от величинк тока нагрузки. Отсутствие указанной задержки улучшает качество выходного напряжения по сравнению с известны устройством, а именно делает более жесткой внешнюю характеристику и повышает линейность регулировочной характеристики инвертора. В момент ty производят отпирание тиристора 30 по цепи управления, и начинаетс процесс дозаряда конденсатора 28 по контуру 28-32-30 - источник питания инвертора - 23-28. Наличие источника напряжения в данном контуре позволяет восполнить потери энергии в конденсаторе 28, имеющие место на интервале времени , fi момент tg ток в конденсаторе 28 спадает до нуля, тиристоры 23, 26, 33 и 30 выключаются, после чего на вторичные обмотки 7 и 10 перест поступать напряжение с перезаряженного конденсатора 28 и в момент ty на тиристоре устанавливается напряжение, равное по величине напряжению источника питания инвертора. Таким образом, благодаря гальванической развязке коммутирую щего конденсатора 28 от основных тиристоров 1-6 с помощью импульсны трансформаторов 13-15 перенапряжение на основных тиристорах, инвертора появляются только на кратковременном (несколько десятков или даже единиц микросекунд) интервале времени tf gpenanpa. 5 - tg ,что бла гоприятно сказывается на предельно коммутируемой инвертором мощности, потому что тиристоры достаточно устойчивы к кpaткoвpeм6нны перегрузкам по напряжению, так как в данном устройстве скорость нарастания прямого напряжения на основных тиристорах ограничена до сравнительно небольших величии {фиг, 2, в) , Начиная с момента t-j в принципе возможна коммутация очередного основного тиристора инвертора, В следующий коммутационный такт сначала осуществляют отпирание тиристоров 24 и 25, а также того распределительного тиристора из числа 33-35, который обеспечивает подачу обратного анодного напряжения на очередной запираемый основной тиристор инвертора. Затем, спустя время задержки Ьэад %- t-,, осуществляют отпирание дозарядного тиристора 29. Регулирование интервала времени ЬзддПозйоЯяет производить регулирование нгшряжения на конденсаторе 28, а значит и амплитудам коммутационного тока, что обеспечивает минимальные коммутационные потери при работе инвертора на изменяющуюся по величине нагрузку. Формула изобретения Автономный инвертор напряжения, содержащий подключенные ко входным выводам трехфазный мост основных тиристоров, последовательно с каждым из которых включены трансформаторные обмотки, и трехфазный мост обратных диодов, однофазный тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в диагонали, связанным своими обкладками q анодами двух дозарядных тиристоров, подключенных катодами к отрицательному входному выводу, причем катодная группа однофазного моста связана с одним концом первичной обмотки импульсного трансформатора, другой конец которой соединен с анодной группой этого же моста и положительным входным выводом, отличающийс я тем, что, с целью улучшения качества выходного напряжения, он снабжен тремя распределительными тиристорами, двумя дополнительными и /пyльcными трансформаторами и двумя дросселями, включенными, каждый, между обкладками коммутирующего конденсатора и анодами дозарядных тиристоров, а в качестве трансформаторных обмоток каждой фазы использованы вторичные обмотки соответствующего импульсного трансформатора, причем первичные обмотки всех импульсных трансформаторов с последовательно соединеннымл с ними распределительными тиристорами, подключенными анодами к катодной группе однофазного моста, соединены параллельно. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Японии № 4712087, кл. 5666, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР , 248827, кл. И 02 М 7/515, 1968. 3.Попков О.З. Автономные инверторы напряжения с улучшенной формой кривой выходного напряжения. Дне. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. М., МЭИ, 1974. 4.Авторское свидетельство СССР 572884, кл. И 02 М 7/515, 1975.

i,.,..

.i