Автономный инвертор напряжения Советский патент 1982 года по МПК H02M7/515 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано 3 устройствах электропривода и преобразователях частоты со звеном постоянного тока.

Известны схемы автономных инверторов напряжения с узлами коммутации основных тиоисторов, построенные на основе однофазного тиристорного моста, 8 диагонали которого включена коммутирующая цепочка из конденсатора и дросселя.

Подобные схемы содержат минимальное количество реактивных элементов, что существенно улучшает массо-габаритные показатели преобразовательного устройства 1 и С 21.

Однако в указанных устройствах имеет место общая или групповая коммутация основных тиристоров инвертора 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 предлагаемому по технической сущности является схема автономного инвертора напряжения, содержащего трехфазные мосты основных тиристоров и обратных диодов, однофазный мост коммутирующих тиристоров и три коммутирующих трансфорtoматора, две вторичные обмотки кажт дого из которых включены последовательно основным тиристорам соответствующей фазы инвертора, а первичные обмотки с последовательно под15ключенными распределительными тиристорами образуют три последовательные цепочки, соединенные параллельно между собой и включенные в диагональ постоянного тока упомянутого одно20фазного моста, в диагональ переменного тока которого включены параллельно соединенные коммутирующий конденсатор и цепочка, состоящая из

3ЭО

двух встречно-последовательно соединенных дозарядных тиристоров с линейными дросселями в анодных цепях, причем дозарядные тиристоры образуют своими катодами общую точку, подключенную к отрицательному входному выводу.

В данной схеме инвертора применяется повентильная коммутация основных тиристоров последовательного типа, которая обеспечивает хороший гармонический состав Выходного напряжения, а также жесткость выходной и линейность регулировочной характеристик инвертора. Кроме того, предусмотрено регулирование начального напряжения на коммутирующем коКденсаторе, а значит и амплитуды колебательного тока в коммутирующей цепочке в зависимости от величины тока нагрузки, что при работе инвертора на переменную по величине нагрузку обеспечивает экономичное расходование коммутационной энергии, требуемой для запирания основных тиристоров, т.е. повышается КПД устройства С Ч .

Недостаток устройства заключается в перенапряжениях на основных тиристорах на интервалах коммутации, снижающих надежность работы устройства.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства за счет снижения перенапряжений на основных тиристорах.

Поставленная цель достигается тем что автономный инвертор напряжения, содержащий подключенные ко входным выводам трехфазные мосты основных тиристоров и обратных диодов, а также однофазный мо-ст коммутирующих тиристоров с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, причем анодная группа моста соединена с положительным входным выводом, а катодная - с тремя параллельно соединенными последовательными цепочками, состоящими каждая из распределительного тиристора и первичной обмотки коммутирующего трансформатора, дв вторичные обмотки которого включены последовательно между основными тиристорами соответствующей фазы инвертора, снабжен вспомогательным диодом и дозарядным тиристором, катод которого соединен с отрицательным входным выводом, а анод - с анодом вспомогательного диода, включенного

4

последовательно с последовательными цепочками и соединенного катодом с положительным входным выводом.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема автономного инвертора напряжения; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства на интервале коммутации.

Инвертор содержит трехфазные мосты

основных тиристоров 1-.6 и обратных диодов 7-12, нагрузку 13, однофазный мост коммутирующих тиристоров и три коммутирующих трансформатора 13-20, вторичные обмотки 21-26 которых включены последовательно основным тиристорам соответствующей фазы инвертора, а первичные обмотки 27-2У с последовательно подключенными распределительными тиристорами 30-32 образуют три последовательные цепочки, соединенные параллельно между собой и подключенные последовательно с вспомогательным диодом 33 в диагональ постоянного тока упомянутого однофазного моста, в диагональ переменного тока которого включен коммутирующий конденсатор З, а между анодом вспомогательного диода 33 и от1рицательным входным выводом включен дозарядный тиристор 35.

Инвертор работает следующим образом.

Пусть в начальный момент времени t(, открыты тиристоры 1, 3 и 5, а

напряжение на коммутирующем конденсаторе З 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 тиристоры It, 16 и 30 „ При этом конденсатор 3 начинает перезаряжаться по контуру 3 - 16 30 - 27 - 33 - I - 3, причем период перезаряда приближенно (без учета активных потерь) выра : ается формулой

Т ,

где С - величина емкости коммутирующего конденсатора

L - величина приведенной к первичной обмотке 27 индуктивности трансформатора 18. На первичной обмотке 27 в момент ц появляется напряжение, равное

(без учета падения напряжения в проводящих тиристорах 14, 1б и ЗО) напряжению на конденсаторе 3 Это на 59 пряжение трансформируется на вторичные обмотки 21 и 2. Коэффициент трансформации трансформаторов 1820 выбирается таким, чтобы на вторичных обмотках появлялось напряжение большее по величине, чем напряжение источника питания ЕО). 8 этом случае на запираемом основном тирис торе инвертора (в рассматриваемый коммутационный такт - это тиристор 1) появляется импульс обратного анодного напряжения. Этот импульс прикладывается к тиристору 1 в момент времени tj (фиг. 2в), когда восстанавливает блокирующие свойства анодный р-п переход тиристора 1, При появлении на тиристоре 1 обратного анодного напряжения ток фазы AlA переключается на обратный диод 10, благодаря чему напряжение фазы А ид изменяет полярность на противо положную практически без задержки относительно начала процесса коммутации тиристора 1 (интервал занимает около 1 мкс). Это позволяе обеспечить жесткость внешней и линейность регулировочной характеристики инвертора, В момент tg производят отпирание дозарядного тиристора 35 по цепи уп равления, и начинается процесс доза ряда конденсатора 3 по контуру 34-l6-30-27-35-Ed-U-3. Наличие источника напряжения Е в данном контуре позволяет восполнить потери энергии в конденсаторе З, имеющие место на интервале времени . В мсэмент t ток в конденсаторе З, спадает до нуля, тиристоры , 16, 30 и 35 выключаются, после чего на вторичные обмотки 21 и 2 перестает поступать напряжение с перезаряженного конденсатора 3 и в момент времени t на тиристоре устана ливается напряжение, равное по вели чине напряжению источника питания инвертора Ео|. Начиная с момента времени tj, в принципе возможна коммутация очередного основного тиристора инверто ра. В последующий коммутационный та сначала осуществляют отпирание tиpи торов 15 и 17, в также того распределительного тиристора из числа 3032, который обеспечивает подачу обр ного анодного напряжения на очередной запираемый тиристор инвертора. Затем, спустя время задержки t tj - t , осуществляют отпирание дозарядного тиристора 35. Регулирование интервала t. зволяет производить регулирование напряжения на конденсаторе З, а значит и амплитуды коммутационного тока, что обеспечивает минимальные коммутационные потери при работе инвертора на изменяющуюся по величине нагрузку. Преимущество предлагаемого устройства по сравнению с известным заключается в повышении надежности работы инвертора при одновременном упрощении его схемы. Повышение надежности работы достигается благодаря включению в момент tj в контур коммутации источника питающего напряжения Ej, которое, трансформируясь во вторичную обмотку коммутирующего трансформатора, направлено по отношению к запираемому основному тиристору в обратном направлении и потому облегчает условия его выключения, а именно: снижает амплитуду выброса прямого анодного напряжения на основном тиристоре на этапе дозаряда коммутирующего конденсатора и существенно увеличивает продолжительность приложения к запираемому основному тиристору обратного анодного напряжения в том случае, если момент включения дозарядного тиристора tj опережает мойент t , когда на основном тиристоре появляется прямое анодное напряжение (пунктирная кривая на фиг. 2в, построенная для этого случая). Упрощение инвертора обеспечивается исключением двух линейных дросселей и использованием вместо двух дозарядных тиристоров одного дозарядного тиристора и вспомогательного диода. Формула изобретения Автономный инвертор напряжения, содержащий подключенные ко входным выводам трехфазные мосты основных тиристоров и обратных диодов, а также однофазный мост коммутирующих тиристоров с коммутирующим конденсатов ром в диагонали переменного тока, причем анодная группа моста соединена с положительным входным выводом-, а катодная - с тремя параллельно соединенными последовательными цепоч7 . 90 ками, состоящими каждая из распределительного тиристора и первичной обмотки коммутирующего трансформатора, две вторичные обмотки которого включены последовательно между ос.новными тиристорами соответствующей фазы инвертора, отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности путем снижения перенапряжения на основных тиристорах, он снабжен вспомогательным диодом и дозарядным тиристором, катод которого соединен с отрицательным входным выводом, а анод.- с анодом вспомогательного диода, включенного последовательно с последовательными цепоч8

ками и соединенного катодом с положительным входным выводом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Патент Японии № Ii7-12087, кл. 56 С 6, 1972.

2,Авторское свидетельство СССР № , кл. Н 02 М 7/315, 1968.

3,Попков 0.3. Автономные инверторы напряжения с улучшенной формой кривой выходного напряжения Дис. на соиск, уч. степени канд. техн., наук. М. , МЭИ, 197.

. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2823356/2А-07, кл„ Н 02 М 7/515, 1979.

Е У, tl . -- я, t IrL У С ,,

g