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

1

Изобретение относится к области электтротехники и может быть использовано для любого варианта схемы тиристорного инвертора напряжения с однофазной и трех.фазной нагрузкой.

По основному авт. св. № 338970 известен автономный инвертор напряжения, содержащий подключенный к входным выводам трехфазный мост основных тиристоров, шунтированных обратными диодами и последовательными цепочками, состоящими, каждая, из втор1 чной обмотки коммутируемого трансформатора и двухоперационного тиристора, причем один конец первичной обмотки траж:форматора соединен с анодом низкочастотного диода, катод которого подключен к положительному входному вУводу, соединнему с анодной группой однофазного коммутирующего тиристорного моста с коммутирующей LC- цепочкой в диагонали переменного тока, а другой конец первичной обмотки коммутирующего трансформатора подключен к катодной группе однофазного, тиристорного моста и аноду дозарядного тиристора, катод

которого соединен с отрицательным входным выводом 1.

Недостатком является ограничение коммутируемых токов нагрузки, обусловленное недостаточно эффективным и.спользова нием коммутирующего трансформатора.

Цель изобретения - увеличение уровня коммутируемых токов нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, что в автономном инверторе напряжения ко.м10 мутирующий трансформатор снабжен вспомогательной обмоткой, включенной последовательно с дозарядным тиристором.

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

Трехфазный инвертор с основными тиристорами 1-6, щунтированными обратными диодами 7-12 и последовательным соединением вторичных обмоток 13-16 импульсного коммутирующего трансформатора 19 с двухоперационными тиристорами 20- 25, работает на трехфазную нагрузку 26 и содержит однофазный мост из коммутирующих тиристоров 27-30, к диагонали переменного тока которого подключена коммутирующая цепочка 31 из конденсатора 32 и дросселя 33, а к диагонали постоянного тока - последовательно соединенные первичная обмотка 34 трансформатора 19 .и низкочастотный диод 35. Между катодной группок однофазного моста и отрицательным выводом источника питания инвертоpa включены последовательно соединенные дозарядный тиристор 36 и вспомогательная обмотка 37 коммутирующего трансформатора. Инвертор работает следующим образом. Пусть в начальный момент времени to открыты тиристоры 1,3 и 5, а коммутирующий конденсатор 32 заряжен при положительно.м потенциале на правой обк/имке. В момент времени t начинается процесс ком.1утаци11 тиристора 1. Для запирания тиристора 1 подают положительные уц- 2 равляющие импульсы на тиристоры 20, 27 и 30. Конденсатор 32 начинает перезаряжаться по контуру 32-33-30-34-35- 27-32 (фиг. 2 а), а через тиристор 1 протекает ток i; (фиг. 2в), равный разности тока нагрузки фазы А-IA, и тока указанного колебательного контура ijj, приведенного через коэффициент трансформации Krpi W, /Wj (где W,j и Wj -число витков обмоток 13 и 34),во вторичной обмотке 13 трансформатора 19 (см. ток i5i ijjKTPI на фиг. 26). После момента времени 2 32 становится по величине больп е тока 1; и ток, равный их разности, переходит в диод 7, а тиристор 1 оказывается под обратным анодным напряжением, и воестанавливает непроводящие свойства. На интервале времени iz-i ДО ток ij2 спадет до величины тока Ц, подают отпирающий импульс управления на тиристор 36 .и запирающий отрицательный и.мпульс тока управления на двухоперационный тиристор 20. При отпирании тиристора 36 обмотки 34 и 37 через этот тиристор и диод 35, проводящий некоторое время в обратном направлении, подключаются к источнику питания и на обмотке 13 возникает импульс напряжения с амплитудой EdK-rp, где Ктр- коэффициент трансформации, равный отношению числа витков обмотки 13 и разности числа витков обмоток 34 и 37 (две обмотки включены встречно по отнощению друг к другу, причем W Wjy ), т. е. Ктр2 -Wjy). При КТР 1 тиристор 20 оказывается под обратным анодным напряжением величиной Ed (Ктр2- 1), которое совместно с и.мпульсом отрицательного тока управления приводит к комбинированному выключению двухоперационного тиристора 20. По существу эквивалентная схема, приведенная к обмотке 13 трансформатора 19, на этапе выключения тиристора 20 (интервал tj - /ts) представляет собой последовательную цепочку, состоящую из исочника питающего напряжения источника импульсного напряжения Ктрз сУ, направленного встречно первому источнику и превыщающего его по величине, проводящих в прямом направлении тиристора 36 и диода 10, по которому начинает протекать ток 1ди проводящих на интервале в обратном направлении тиристора 20 и диода 35, причем диод 35 выбирают таким, чтобы время жизни неосновных носителей в его базе (это время определяет величину накопленного в базе диода .35 избыточного заряда и скорость его спада) было больще времени жизни неосновных носителей в п-базе тиристора 20. Поэтому тиристор 20 первым в мо.мент t4 восстанавливает непроводящие свойства в обратном направлении (фиг. 2е), и именно к нему в данный момент времени прикладывается практически все напряжение Ed(KTp2-l) в обратном направлении (фиг. 2ж), так как диод 35 в . „ . момент Ц еще имеет существенно меньщее, чем у тиристора 20, сопротивление в обратном направлении из-за оставщегося в избыточного заряда. Таким образом, импульс обратного анодного напряжения сохраняется на тиристоре 20 до момента tj, когда заканчивается процесс снижения до равновесного значения заряда неосновных носителей в базе диода 35, накопленного во время протекания через этот диод прямого анодного тока (интервал 1, - tj, , 2г). в момент tg сопротивление диода 35 в обратном направлении резко увеличивается и на обмотке 13 перестает наводиться напряжение KwEd, что приводит к появлению на тиристоре прямого напряжения Ed (фиг. 2 ж). Одновременно с процессом выключения тиристора 20 при отпирании тиристора 36 начинается процесс дозаряда конденсатора 32 по контуру 32-33-30-36 - источник питания инвертора - 27-32. Наличие источника напряжения в данном контуре позволяет восполнить потери энергии в коммутирующей LC-цепочке, имеющие место на интервале времени t,- t. В момент tg ток ij2 О и тиристоры 27, 30 и 36 выключаются, после чего в принципе возможна коммутация очередного основного тиристора инвертора. В следующий коммутационный такт сначала осуществляют отпирание тиристоров 28 и 29 и двухоперационного тиристора, шунтирующего очередной запираемый основной тиристор инвертора, а затем спустя время задержки ty Ц -tj осуществляют отпираяие дозарядного тиристора 36 и подачу импульса отрицательного тока управления на двухоперационный тиристор, который запирается комбинированным способом как запирался двухоперационный тиристор 20 на предыдущем коммутационном такте. Регулирование времени 15адпозсоляет, как и в противопоставляемом устройстве, производить регулирование напряжения на конденсаторе 32, а значит и амплитуды тока в коммутирующей цепочке 31, что обеспечивает минимальные коммутационные потери при работе инвертора на изменяющуюся по величине нагрузку. Достоинством предлагаемого автономного инвертора напряжения является эффективное использование коммутирующего трансформатора 19, которое приводит к существенному увеличению уровня коммутируемых токов нагрузки. Это объясняется тем, что на интервале коммутации основного тиристора (интервал tj -i), когда трансформатор 19 работает практически с короткозамкнутой вторичной обмоткой (если пренебречь сопротивлениями проводящих вентилей 20,1 и 7), нужно выбирать Ктр « 1, чтобы получить на вторичной обмотке максимально возможную амплитуду тока ij2 з/Ктр, при сравнительно небольшом токе , так как большей амплитудой обеспечит коммутацию больших токов нагрузки (токи ij2 и Ц на фиг. 2 б). Практически целесообразно выбирать Krpj 0,15 - 0,2. Снизу значение Ктр) ограничивается из-за недопустимого ухудшения добротности коммутируюшего С-контура, приводящего к возникновению апериодического процесса в данном контуре, поскольку при уменьшении возрастают приведенные к первичной обмотке 34 резистивные потери, обусловленные падением напряжения на проводящих вентилях 20,1 и 7. С другой стороны на этапе запирания тиристора 20 (интервал tj- необходимо выбирать Кт.р,1, чтобы обеспечить приложение к тиристору обратного анодного напряжения Uo(5p Ес((Ктр2- 1) (фиг. 2ж) и выключить его комбинированным способом. Как видно требования к KrpiH Кфапротиворечивы (Krpi «1; Ктр 1). Формула изобретения Автономный инвертор напряжения по авт. св. № 838970, отличающийся тем, что, с целью увеличения уровня коммутируемых токов нагрузки, коммутируюший трансформатор снабжен вспомогательной обмоткой, включенной последовательно дозарядным тиристором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе I. Авторское свидетельство СССР № «38970, кл. Н 02 М 7/515, 1979.