Автономный инвертор

(54)(57) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР, содер аащий два силовых и два коммутирующих тиристора, соединенных в мостовую схему с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, подключенную выводами постоянного тока к выводам источника питания, причем каждый иэ коммутирующих тиристоров шунтироваи обратным ди-. одом, а также цепь нагруэки, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД., цепь нагрузки, имеющая среднюю точку, подключена к выводам для источника питания, а ее средняя точка подсоедине- иа к общей точке соединения силовых тиристоров. Бюл, В 22ев и В.Н.Ряшенце(71) Институт го отделения А (53) 621.314.5 Япония0676.ТехниВ,А,Л71, с.2,19 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ орного дела СибирскоН СССРИзобретение относится к преобразовательной технике и может использоваться в системах электропитания и электропривода для получения периодического или импульсного напряжения,5Известен последовательный инвертор, в котором ток нагрузки протекает через конденсаторы 11).Однако зта схема неприменина прималых частотах и больших токах нагрузки, так как требует большихемкостей и размеров конденсаторов.Известен также параллельный инвертор, в котором нагрузка подсоединена к анодам силовых тиристоров 5и к источнику питания (импульс), акатоды этих тиристоров соединенывместе и подключены к дросселю.Диоды пропускают обратно к источнику питания импульсы тока, обусловленные ре активной мощностью нагрузки.При индуктивной нагрузке энергия, накопленная в цепи нагрузки, возвращает,ся в источник питания, Ток в нагрузке протекает при поочередном 25включении силовых тиристоров, акоммутация тиристоров производитсяпосредством коммутирующих элементов: конденсатора, дросселя, диодов.Схема позволяет получать большиетоки в нагрузке, а также хорошо работает при низких частотах ( 2).Однако работоспособность схемы.зависит от вида нагрузки и ее величины, что может привести к срыву работы инвертора;схема усложнена введением дросселя и сложным видом нагрузки из-за использования отпаек всиловом трансФорматоре, что неприемлемо при больших нагрузках и длинныхсоединительных линиях; схема не работоспособна при больших индуктивныхнагрузках, так как требуются дополнительные цепи гашения реактивнойэнергии и защита от коммутационныхперенапряжений. 45Наиболее близкиМ по техническойсущности к предлагаемому являетсяинвертор содержащий два силовых идва коммутирующих тиристора, соединенных в мостовую схему с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, подключенную выводамипостонного тока к выводам источникапитания, причем каждый из силовыхи коммутирующих тиристоров шунтирован обратным диодом, а также 55цепь нагрузки 131,Однако такой инвертор имеет недостаточно высокий КПД.Цель изобретения - повышение КПД.Цель достигается тем, .что в автономном инверторе, содержащем двасиловых и два коммутирующих тиристора, соединенных в мостовую схемус коммутирующим конденсатором вдиагонали переменного тока, подклю ченную выводами постоянного тока квыводам источника питания, причемкаждый из коммутирующих тиристоровшунтирован обратным диодом, а также цепь нагрузки, последняя имеетсреднюю точку, подключена к выводамдля источника питания, а ее средняя точка подсоединена к обшей точке соединения силовых тиристоров.На чертеже приведена схема инвертора,Инвертор содержит два силовыхтиристора 1 и 2, два коммутирующихтиристора 3 и 4, соединенных в мостовую схему с коммутирующим конденсатором 5 в диагонали переменноготока. Коммутирующие тиристоры 3 и 4шунтированы обратными диодами 6 и7Нагрузка, например двухобмоточный трансформатор с двумя полуобмотками 8 и 9, подключена крайнимивыводами к источнику питания, асредней точкой - к общей точке силовых тиристоров 1 и 2,Инвертор работает следующим образом,При подаче постоянного напряжения от схемы управления включает ся тиристор 3 и заряжает конденсатор 5 по цепи 3-5-9, после того,как конденсатор зарядится, тиристор 9 отключается и подается импульс на включение силового тиристора 2, при этом через обмотку 8начинает протекать силовой ток.Длявыключения тока в обмотке 8 включается тиристор 4, и йредварительно заряженный конденсатор разряжаетсяна цепи 5-4-2, коммутируя силовойтиристор 2, индуктивная энергия обмотки 8 замыкается по контурам 3-97-6 и 8-5-6, создавая условия длябыстрого нарастания тока в обмотке9. Одновременно конденсатор разряжается по цепи 5-9-7, ускоряя рост тока в обмотке. Сразу после включениятиристора 2 включается тиристор 1,еще больше ускоряя рост тока в обмотке 9, а также дозаряжая конденсатор5 до сетевого напряжения (это важно для надежной коммутации силовых тиристоров при включении вместо обмоток трансФорматора активнойнагрузки)Для выключения тока вобмотке 9 включают коммутирующийтиристор 3, который, разряжая конденсатор по цепи 5-1-3, коммутируеттиристор 1, при этом индуктивнаяэнергия обмотки 9 замыкается поконтурам 9-7-6-8 и 9"7-5, т,е. переходит в обмотку 8 и конденсатор5, из конденсатора энергия переходитв обмотку 8 по цепи 5-6-8. Одновременно тиристор 3 заряжает конденсатор 5 до сетевого напряжения по цепи 3-5-9, после чего включается тиристор 2, и процесс повторяется,1023591 Составитель Г. ВотцицевРедактор Л,Веселовская Техред И,Тепер КорректлрВ.Гнрняк Заказ 4235/47 Тираж 687 Подписное ВНИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП фПатент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Описанный выше процесс справедлйГ для нагрузок с большой индуктнвностью. При малых индуктивных нагрузках либо при чисто активных нагрузках (например, трансформатор,подключенный к преобразователю, нагруженному лампами накаливания) энергия одной обмот- . ки в другую. не передается и коммутирующий конденсатор заряжается только от сети..В случае использования устройства 0 для работы-в сложных режимах, например с паузами, вместо диодов б и 7 зозможно применение тиристоров. Для защиты от одновременного протекания тока по силовым тиристорам 1 и 2(что 15 ведет и короткому завиканию в силовой цепй) между нагрузкой 3 и 4 можно в разрыв .цепи включить диод нли тиристор 10 (на чертеже показан пунктиром) который катодом подсоединен к катоду тиристора 1 и нагрузке 9, а анодом - . к аноду тиристора 2 и нагрузке В,Иквертор можно использовать в электротехнической промышленности для преобразования постоянного напря жения одной величины постоянного напряжения в переменное напряжение, для преобразования напряжения одной частоты в напряжение другой частоты. ПредполагаеМый вид нагрузки инвертораактивная (например, лампы накаливания и индуктивная. (например, электродвигатели асинхронные, синхронные, электромагнитные, реле и т,п.) .Этот тип инвертора целесообразно применять для получения напряжения слож ной Формы и чередования, так как силовые тиристоры могут включаться как поочередно,так и.одновременно, при этом не нарушается режим их коммутации. Предложенный инвертор при. 40 меним и для работы с индуктивной нагрузкой, в которой запасается большая реактивная энергия, вследствие чего усложняется процесс коммутациин гашения электромагнитного поля,В известных устройствах для гашениямагнитного поля используются дополнительные гасящие устройства, либоэнергия отдается обратно в сеть,а в предложенном устройстве такихгасящих цепей нет,. так .Мак реактивная энергия одной катушки передается в другую для совешения работы .и часть ее идет .на перезаряд конденсатора.Преимущества предлагаемого устройства по сравнению с известными заключаются в том, что оно работает прн различных видах нагрузки (активной и индуктивной)в широком диапазоне изменения величины нагрузки; прн больших величинах реактивной энергии эта энергия передается от одной обмотки к другой; при питании реле схема способствует быстрому нарастанию тока в обмотке в момент коммутации, что увеличивает быстродействие реле ( уменьшает время срабатывания), а при питании электро.магнитных двигателей схема увеличивает КПД двигателя и улучшает его частотные характеристики; схема устойчиво работает прн больших ве. - личинах реактивной энергии обмоток без дополнительных средств гашения поля за счет предлагаемого способа включения конденсатора, выполняющего одновременно функции коммутатора силовых тиристоров, предохранителя элементов схемы от перенапряжения, а конденсатор накапливает в себе часть энергии и сразу же отдает второй обмотке, которая поглощает реактивную энергию первой обмотки, используя ее для совершения полезной работы, чем повышается КПД работЫ двигателя.