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

Изобретение относится к силовым статическим преобразователям электроэнергии и может быть использовано в электроэнергетических установках различного назначения для преобразования постоянного тока в переменный.

Известен однофазный инвертор, содержащий источник постоянного тока, положительный полюс которого через разделительный тиристор соединен с выводом постоянного тока преобразовательной ячейки на тиристорах, и узел принудительной коммутации, связанный с разделительным тиристором

Известен также инвертор напряжения, содержащий разделительный тиристоры в казкдом полюсе преобразовательной ячейки и узел коммутации 2j.

Недостатками этих устройств являются их сложность и плохая форма кривой выходного.напряжения.

Известен автономный инвертор напряжения, содержащий преобразовательную ячейку на тиристорах, узел прииудительной коммутации тиристоров и разделительные тиристоры, причем входные выводы инвертора связаны с выводами переменного тока преобразовательной ячейки, выходные выводы связаны с выводами постоянного тока через разделительные тиристоры, a узел принудительной коммутации подключен к выводам постоянного тока преобразовательной ячейки (31.

Однако такой инвертор вырабатывает прямоугольное напряжение, отличающееся от синусо1одапьного. Цдя улучшения синусоидальности выходного напряжения требуется применение фильтров, что усложняет инвертор.

Цель изобретения - улучшение кривой выходного напряжения и упрощение.

Цель достигается тем, что автономный инвертор напряжения, содержащий преобразовательную ячейку на тиристорах, узел принудительной коммутации тиристоров и разделительные тиристоры.

причем выходные выводы инвертора связаны с выводами переменного тока преобразовательной ячейки, входные выводы связаны с выводами постоянного тока через разделительные тиристоры, а узел принудительной коммутации подключен к выводам постоянного тока преобразовательной ячейки, снабжен дополнительными выводами для подключения промежуточных выводов источника питания, связанными через дополнительные разделительные тиристоры с соответствующими выводами постоянного тока преобразовательной ячейки.

При этом, узел принудительной коммутации выполнен в виде последовательной цепочки, образованной зарядными тиристором, дроссепем и коммутирующим коьщенсатором, причем зарядные тиристор и дроссель зашунтированы в обратном направлении коммутирующим тиристором.

На фиг.1 дана принципиальная схема однофазного мостового инвертора; на фиг.2 - временные диаграммы управляющего напряжения и анодного тока силовых, разделительных и коммутирующего тиристоров, а также напрялсения на нагрузке, построенные для случая чисто активной нагрузки. Инвертор содержит главные тиристоры 1-4 разделительные тиристоры 5 и 6 источник 7 питания постоянного тока состоящий из двух секций, узел 8 коммутации, состоящий из зарядных тиристора 9 и дросселя 10, коммутирующего конденсатора I1 и коммутирующего тиристора 12. Тиристоры 1-4 зашунтироран1 1 обратными диодами 13-16. Нагрузка 17 переменного тока включен в диагональ переменного тока моста. Дополнительные разделительные тиристоры 18 и 19 включены между дополнительным входным выводом 20 и тиристорами 1-4. Инвертор работает следующим образом. В момент времени Ь (фиг.2) в сист ме управления инвертором вырабатываются импульсы управляющих напряжений %м .. SR-5 отпирающие тиристоры 1,4,Ь и 19. В результа те этого к нагрузке 17 прикладывается напряжение одной секции источника 7 питания постоянного тока. На време ном интервалеt -t в нагрузке 17 и через тиристоры 1,4,5 и 19 протекает ток, величина которого определяется

напряжением одной секции источника 7, В момент времени fc, вырабатываются импульсы управляющих напряжений ,, Uvfnp.g 5 отпирающие тиристоры 6 и 9, в результате чего к нагрузке 17 прикладывается полное напряжение- источника 7. На временном интервале в нагрузке 17 и в тиристорах 1,4,5 и 6 протекает ток, который определяется полным напряжением источника 7, и на этом же временном интервале происходит заряд конденсатора I1, который заряжается через дроссель 10 до напряжения, примерно равного двойному напряжению на нагрузке 17, В момент времени t, вьфабатывается импульс управляющего напряжения Ujjnp ji отпирающий тиристор 12, в результате чего к тиристорам 5 и 6 прикладывается обратное напряжение. На временном интервале ,Ъц выключаются тиристоры 5 и 6, а конденсатор 11 разряжается по цепи, образованной тиристорами 1 и 4 и нагрузкой 17. В момент времени Ьл в результате завершения процесса разряда конденсатора 11 выключаются тиристоры 1,4 и 12, и одновременно с этим вырабатываются импульсы управляющих напряжений , ,-jij, VnpiS .jg отпирающие т.чристоры 1,4,5 и 19, в результате чего к нагрузке 17 прикладывается напряжение одной секции источника 7. На временном интервале t,-t5 в нагрузке 17 и в тиристорах 1,4,5 и 19 протекает ток, который определяется напряжением одной секции источника 7, и одновременно происходит заряд конденсатора II до напряжения, примерно равного двойному напряжению секции источника 7. В момент времени-fcg вырабатывается импульс напряжения Uvjnp Q, , отпирающий тиристор 12, в результате чего к тиристорам 5 и 19 прикладывается обратное напряжение. На временном интервале (, выключаются тиристоры 5 и 19, а конденсатор 11 разряжается по цепи, образованной тиристорами 1 и 4 и нагрузкой 17. После завершения процесса разряда конденсатора 11 выключаются тиристоры 1,4 и 12. В дальнейшем электрические процессы в инверторе повторяются аналогично описанным (см,фиг.2, моменты времени . t. - ifo Кроме того, на фиг.2 даны эгпоры токов на тиристорах 1-6 и 18,19, а также на нагрузке 17 (; if, 5 19 ft Ч Отличие в протекании электрических процессов в инверторе при формировании обратной полуволны пере менного напряжения заключается в том, что к нагрузке 17 прикладываетс напряжение обратной полярности, т.е. работает другая пара главных тиристо ров 2 и 3, а также дпя обеспечения равномерной загрузки секций источник 7 питания постоянного тока изменяетс на обратный порядок подключения секций источника, что достигается совместной работой с главными тиристора ми 2 и 3 и коммутирующими тиристорами 5 и 6 дополнительного тиристора 1 Приведенные на фиг.2 диаграммы относятся к случаю чисто активной нагрузки, т.е. к случаю, когда кривы изменения тока и напряжения повторяю друг друга. В том случае, если нагрузка носит индуктивный характер, кривые изменения тока несколько отли ны от приведенных на диаграмме (фиг.2), однако характер изменения напряжения на нагрузке остается без изменения. Поскольку кривая выходного напряжения инвертора имеет двухступенчатую форму, спектральный состав кри-. вой .выходного напряжения улучшается, пди этом упрощается конструкция фильт ров. В ряде случаев инвертор может быть выполнен и без фильтров. Формула изобретения 1. Автономный инвертор напряжения, содержащий преобразовательную ячейку на тиристорах, узел принудительной коммутации тиристоров и разделительные тиристоры, причем входные выводы инвертора связаны с выводами переменкого тока преобразовательной ячейки, выходные выводы связаны с выводами постоянного тока через разделительные тиристоры, а узел принудительной коммутации подключен к выводам постоянного тока преобразовательной ячейки, отличающийся тем, что, с целью .улучшения формл кривой выходного напряжения и упрощения , он снабжен дополнительными входными выводами для подключения промежуточных выводов источника питания, связан1й11ми через дополнительные разделительные тиристоры с соответствующими выводами постоянного тока преобразовательной ячейки, 2. Инвертор ПОП.1, отличающийся тем, что узел принудительной коммутации выполнен в виде последовательной цепочки, образованной зарядными тиристором, дросселем и коммутирующим конденсатором, причем зарядные тиристор и дроссель зашзттированы в обратном направлении коммутирующим тиристором. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1.Заявка Японии № 52-27337, л. Н 02 М 7/515, опублик. 1977. 2.Патент Швейцарии № 518645, л. Н 02 М 7/48, 1970. 3.Заявка Японии № 51-12815, л. Н 02 М 7/515, опублик, 1976.