Автономный инвертор Советский патент 1982 года по МПК H02M7/515 

(54) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР

I

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в стабилизированных преобразователях переменного и постоянного токов.

Известен мостовой параллельный инвертор тока с компенсирукхцим устройством, содержащий тиристорный мост, сглаживающий реактор, включенный между одним из зажимов источника питания и соответствующей крайней точкой диагонали постоянного тока моста, выходной трансформатор, первичная обмотка которого включена в диагональ переменного тока, а также подключенные параллельно либо первичной, либо вторичной обмотке трансформатора коммутируюохий конденсатор и компенсирующее устройство, состоящее из последовательно соединенных реактора и встречно-параллельных тиристоров. Для данного инвертора характерны стабилизация и регулирование выходного напряжения при относительно больших значениях входного напряжения .

Недостатки данной схемы - значительные габариты и вес, обусловленные в основном наличием трех единиц реакторно-трансформаторного оборудования (реакторы сглаживающий и компенсатора, а также выходной трансформатор) .

Известен также параллельный од-

10 нореакторный инвертор по схеме с нулевой точкой, осуществлякищй регулирование и стабилизацию выходного напряжения, единственньпЧ реактор которого обеспечивает как сглажи15вание входного тока, так и регулирование реактивной мощности. Достигается это за счет введения в обычный параллельньп инвертор по нулевой схеме дополнительных тиристо30ров, подключаемых между зажимом источника питания, к которому подсоединен реактор, и концами пэрвичной обмотки выходного трансформато3pa, где объединяются одноименные электроды основных и дополнительных тиристоров 2 . Недостаток . указанного инве.ртора присущее схемам с гулевой точкой новышенное значение нанряжения на тиристорах, из-за чего .этот инвертор не может быть ислользован при больших значениях выходного напряжения. Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности инвертор, собранный по мостовой схеме, содержащий тиристорный мост из основных тиристоров, дроссель в цепи постоянного тока, включенный между одним из входных выводов и соответствующей точкой диагонали постоянного тока моста, коммутирующего конд,енсатора, шунтируюцего выходные выводы и включенного в диагональ переменного тока, и двух дополнительных тир сторов, подключенных между общей точ кой входного вывода и дросселя к кра ним точкам диагонали переменного тока, в которых полярность электродов дополнительных тиристоров совпадают с полярностью электродов тех основны тиристоров, которые подключаются к другому входному выводу 3. Наиболее предпочтительным режимом работы этой схемы как и схемы инвертора с компенсирующим устройством является режим прерывистых токов обеспечиваюЕщй улучшение формы выход ного напряжения, динамических характеристик и массо-габаритных показателей. Ток через дроссель, состоящий в диагонали постоянного тока, имеёт вид полуволн одной полярности ,длительностью tj, , разделенных бестоковыми паузами t, причем в одну часть полуволны tg ток протекает через дополнительный и основной тиристоры, дроссель и диагональ переменного ток минуя источник нитания, а в другую часть полуволны tg - через два основ ных тиристора, дроссель, источгшк пи тания и диагональ переменного тока. В зависимости от режима работы общая длительность полуволны t тока изменяется в незначительных пределах, а длительности ее участков t к в широтах. Соответственно изменяются интервалы проводящего состояния дополнительных и подключенных непосред ственно к источнику питания основзш тиристоров. Другие же основные тиристоры, подсоединенные к дросселю про водят ток в течение всей полуволны 14 (на участках t и t) независимо от режима работы иннертора. При переменном графике изменения нагрузки перераспределение загруженности дополнительных и одной пары основных тиристоров не позволяет увеличивать токовую загруженность всех тиристоров из-за Toio, что для другой пары основных тиристоров последняя является максимальной и почти не зависит от графика изменения нагрузки. Известный инвертор не может обеспечить увеличение выходной мощности в режиме максимальной нагрузки при изменяющемся графике нагрузки. Цель изобретения - повышение надежности и расширение функциональных возможностей. Поставленная цель достигаете тем, что в автономном инверторе, содержащем соединенный со входными выводами тиристорный мост, диагональ переменного тока которого подключена к первичой обмотке .вьгходного трансформатора и к анодам двух дополнительных тиристоров, а также последовательный и параллельный коммутирующие конденсаторы и реактор, первичная обмотка выходного трансформатора включена в диагонали переменного тока моста последовательно С реактором, а вторичная соединена с последовательным коммутирующим конденсатором, дополнитапьные тиристоры включены встречно-параллельно, а параллелыйш коммутирующий конденсатор подключен к одной из обмоток выходного трансформатора. Включение реактора инвертора, работающего в режиме прерывистых токов, в депи переменного тока, является совершенно равноценным включению его в цепи постоянного тока в части сохранения режимов работы инвертора. Преимуществом же такого включения является то, что цепь тока через реактор во время его протекания помимо источника питания (участок t jj ) может быть образована только с помощью дополнительного тиристора без использования основного. Такое включение обеспечивает равномерную загрузку по току основных и дополнительных тиристоров. На фиг, I представлена схема инвертора с дросселем в цени переменного тока, на фиг. 2 - диаг-рлммы напряжения и тока. 5 Схема инвертора содержит основные тиристоры 1-4, собранные по мостовой схеме, дополнительные тиристоры 5 и 6, включенные встречнопараллельно в диагонали переменного тока, последовательный коммутирующий конденсатор 7, параллельный коммутирующий конденсатор 8, реактор 9, включенный в диагональ переменного тока последовательно с первичной обмоткой выходного трансформатора 10 и источник 11 питания, по ключенный к диагонали постоянного тока. На фиг. 2 представлены диаграммы: 12 - напряжение на первичной обмотке выходного трансформатора Uf ; 13 обратное напряжение (-U) ; 14 входное напряжение Ug источника питания, 15 - ток i реактора. Схема работает следующим образом Пусть перед моментом 8) (фиг. 2) определяемым моментом подачи управляющего напряжения Н4 тиристоре 6, напряжение U на конденсаторе 8 отрицательно и все тиристоры инвертора закрыты. В момент 0 включается тиристор 6, в результате чего напряжение U подается на реактор 9 и через него начинает протекать ток (участок о-8 , соответствукшщй tg, т.е. времени открытого состояния тиристора 6 ). Затем в момент, зависящий от величины Harpysipi вход ного напряжения и необходимости регулирования выходного напряжения, включаются основные тиристоры 1 и 2 что обеспечивает выключение тиристора 6 запирающим напряжением источника 1 1 питания. На участке соответствукяцем t, ток через реактор 9 протекает под воздействием разности входного напряжения Ud источника 11 питания и обратного выходного напряжения (-U ) по цепи, содержащей источник питания и нагрузку. В момент 0J ток реактора спадает до нуля и тиристоры 1 и 2 выключаются. Интервал Sv,- S. представляет собой бестоковую паузу tfj, в течение которой все тиристоры выключены; В момент 8. , отстоящий от 8 на величину Т/2, йключается тиристор 5 и начинается протекание тока через реактор 9 на участке 6. - Э,, соответ ствующем времени открытого состояни 316 (тиристора 5. Затем в момент В включаются тиристоры Зи 4, что приводит к выключению тиристора 5 запирающим напряжением источника 11. Начинается прохождение тока на участке О через источник питания и нагрузку под воздействием разности входного напряже}шя источника 11 питания и прямого выходного напряжения на первичной обмотке трансформатора. В момент Q ток реактора спадает до нуля и тиристоры 3 и 4 выключаются. Далее цикл работы повторяется. Целесообразность включения конденсатора 8 фиг. 1) параллельно первичной или вторичной обмотке трансформатора зависит от соотношения величин U и (i . В случае, если U U или U U. , то конденсатор включают параллельно (Первичной обмотке, в случае U.L)i то конденсатор включают параллельно вторичной обмотке. Последовательный конденсатор 7 введен с целью защиты инвертора от короткого замыкания нагрузки. Стабилизация и регулирование выходного напряжения при изменениях нагрузки и входного напряжения осуществляются с помощью изменения моментов включения основных тиристоров. В предлагаемой схеме происходит постоянное перераспределение загруженности по току основных и дополнительных тиристоров. Это приводит к менее сильному нагреву тиристоров и позволяет либо использовать менее мощные тиристоры, либо получать от инверт.ора большие мощности, что, в свою очередь, приносит определенную экономию. Формула изобретения Автономный инвертор, содержащий соединенный со ВХОД1ЫМИ выводами тиристорный мост, диагональ переменного тока которого подключена к первичной обмотке выходного трансформатора и анодам двух дополнительных тиристоров, а также последовательный и параллельный коммутирующие конденсаторы и реактор, отличающий- с я тем, что, с целью повьппения надежности и распшрения функциональных возможностей инвертора, первичная обмотка выходного трансформатора включена в диагональ переменного ток моста последовательно с реактором, а вторичная соединена с последовательным коммутиругещим конденсатором, дополнительные тиристоры включены встречно-параллельно, а параллельный коммутирующий ковденсатор подключен к одной из обмоток выходного трансформатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиз е 1, Ковалев Ф.И. и др. Стабилизированные автономные инверторы с

синусоидальным выходным напряжением. М., Энергия, 1972, с. 14-30.

3.Кулик В.Д. Способы и устройства широтного регулирования напряжения резонансных тиристорных инвер торов. - Электричество, 1975, 10 № 9, с. 57, рис. 16.