Автономный инвертор Советский патент 1981 года по МПК H02M7/515 

(54) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР

I

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано, в частности, для частотного управления электродвигателями.

Известны автономные инверторы, выполненные по мостовой схеме, содержащие основные тиристоры, соединенные последовательно через коммутирующие дроссели со средней точкой, коммутирующие конденсаTopw и обратные диоды. Однако в этих схемах увеличение емкости коммутирующих конденсаторов с учетом пусковых токов ведет к увеличению коммутационных потерьС1 ЗЛ.

Целью изобретения является расщирение Пределов регулирования напряжения питания инвертора.

Это достигается тем,- что согласно последовательно с основными тиристорами со стороны источника питания включены дополнительные диоды, а точки соединения каждой пары основных тиристоров и дополнительных диодов соединены с полюсами подзарядного источника через подзарядные диод и тиристор, точки соединения которых через дополнительные конденсаторы соединены со средней точкой коммутирующего дросселя.

Применение вспомогательного источника питания и диодов, включенных между полюсами источника питания и основными тиристорами, обеспечивает во время пуск на

5 коммутирующих конденсаторах напряжение большее, чем напряжение основ(ного ис точника питания, что увеличивает коммутирующую способность конденсаторов и тем самым позволяет расширить диапазон

fO регулирования напряжения 6es увеличения емкости коммутирующих конденсаторов.

Применение вспомогательных диодов и тиристоров позволят при достижении установивщегося режима отключать часть коммутирующих конденсаторов и тем самым

15 существенно уменьшить коммутационные потери.

На чертеже приводится принципиальная схема трехфазного автономного кнвертора.

Схема построена из трех полумостовых

20 групп, каждая из которых в этой схеме соответствует одной фаз%. Первая фаза содержит основные тиристоры 1 и 2, подзарядные тиристоры 3 и 4, основные коммутирующие конденсаторы 5 и 6, дополнительные коммутирующие конденсаторы 7 и 8,обратные диоды 9 и 10, дополнительные диоды 11, 12, нодзарядные диоды 13, 14 и дроссель 15 со средней точкой.

Тиристор 1 соединен с дросселем 15 катодом и тиристор 2 - анодом, конденсаторы 5 и 6 включены между средней точкой дросселя 15 и анодом тиристора 1 и катодом тиристора 2, обратные диоды 9 и 10 включены между средней точкой дросселя 15 и полюсами основного источника питания 16.

Анод тиристора 1 соединен через дополнительный диод 11 с плюсом основного источника питания 17, катод тиристора 2 через дополнительный диод 12 соединен с минусом основного источника 16. Дополнительный конденсатор 7 соединен со средней точкой дросселя 15 и через подзарядный диод 13 с точкой соединения тиристора 1 и конденсатора 5. Дополнительный конденсатор 8 соединен со средней точкой дросселя и через подзарядный диод 14 с точкой соединения тиристора 2 и конденсатора 6. Анод диода 13 соединен с катодом подзарядного тиристора 3, анод которого соединен с плюсом подзарядного источника питания 17, а катод диода 14 соединен с анодом подзарядного тиристора 4, катод которого соединен с минусом источника питания 17. Управляющие электроды тиристоров 1 и 2 соедидинены с блоком управления 18, управляющие электроды тиристоров 3 и 4 с блоком 19 формирования импульсов управления тиристоров, выход блока управления 18 соединен при этом с входом блока формирования 19, а выход схемы формирования соединен с блоком 20 снятия сигналов управления с подзарядных тиристоров при достижении установившегося режима (датчик тока).

Вторая фаза инвертора состоит из основных тиристоров 21, 22, подзарядных тиристоров 23, 24, основных коммутирующих конденсаторов 25, 26, дополнительных коммутирующих конденсаторов 27, 28, обратных диодов 29, 30, дополнительных диодов 31, 32, подзарядных диодов 33, 34 и дросселя 35 со средней точкой.

Третья фаза инверторе, состоит из основных тиристоров 36, 37, подзарядных тиристоров 38, 39, основных коммутирующих конденсаторов 40, 41, дополнительных конденсаторов 42, 43 обратных диодов 44, 45, дополнительных диодов 46, 47, подзарядных диодов 48, 49, и дросселя 50 со средней точкой. Соединения элем нтов второй и третьей фаз аналогичны соединениям элементов первой фазы. Нагрузка подключается к средним точкам дросселей 15, 35, 50.

Устройство работает следующим образом.

Основные тиристоры преобразователя включаются в последовательности 1-37, 21-2-36-22 управляющими импульсами,

формирующимися в блоке управления 18 из импульсов задающего генератора. Включение каждого следующего тиристора в последовательности происходит со сдвигом на 60°. Время включенного состояния каждого основного тиристора составляет 180°. Подзарядные тиристоры включаются импульсами от блока 19, причем одновременно включаются оба вспомогательных тиристора данной фазы в последовательности 3-4, 38-39, 23-24, со сдвигом относительно включения

основных тиристоров той же фазы на 120°. Импульсы управления подзарядными тиристорами формируются из выходных импульсов блока управления 18Г.

Рассмотрим работу схемы, начиная с момента, когда в анодной группе основных тиристоров включен тиристор 1, а в катодной- тиристоры 22 и 37. Ток нагрузки от положительного полюса основного источника питания 16 проходит через диод 11, тиристор 1, верхнюю половину дросселя 15, первую и третью фазы нагрузки, верхнюю половину дросселя 50, тиристор 37, диод 47 к отрицательному полюсу источника питания 16. При этом конденсаторы 6, 25 и 40 заряжаются до напряжения, близкого к напряжению основного источника питания в течение времени, соответствующего 120° от момента включения соответствующего основного тиристора. В момент времени, соответствующий 120° от момента включения тиристора 22 включаются подзарядные тиристоры 23 и 24. При этом от источника питания 17 заряжается конденсатор 27 н дозаряжается конденсатор 25 до напряженния, близкого к напряжению вспомогательного источника питания.

Подзарядные тиристоры 23 и 24 выключаются как только ток заряда конденсаторов становится меньще тока удержания. В момент включения основного тиристора 21 и верхней половине дросселя 35 прикладывается напряжение конденсаторов 25 и

27; такое же напряжение индуктируется в нижней половине дросселя 35. Анод тиристора 22 оказывается под потенциалом, близким к потенциалу минус 2Unoa i., а катод этого тиристора под потенциалолгблизким к минус UOCM- Таким образом к тиристору 22

приложено напряжение, равное разности 2 Ueoji.-UOCH. в обратном направлении и тиристор 22 выключается. Энергия, запасенная в верхней половине дросселя 35, рассеивается в контуре: верхняя половина дросселя 35, диод 29, диод 31, тиристор 21.

Ток нагрузки проходит от источника питания 16 через диод 31, тиристор 21, верхнюю половину дросселя 35, вторую и третью фазы нагрузки, нижнюю половину дросселя 50, тиристор 37 и диод.47. Конденсатор 26 заряжается до напряжения, близкого к напряжению основного источника, затем дозаряжается, а конденсатор 28 заряжается до напряжения, близкого к Uieei, и т.д. До момента времени, пока происходит