Автономный инвертор

Союз Советск илСоциалистическикРеспублик ВТОе СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 1) Дополнительное к а вт. свид-ву -21) 2737518/24-07 22) Заявлено 19.03.79присоединением заявк23) Приоритет -Опубликовано 07.07.81. БюллетеньДата опубликования описания 17.07.81) УДК 621.314 .57 (088,8) ло делам изобретении и еткрмтий(71) Заявите 4) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР тения я ования Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано, в частности, для частотного управления электродвигателями.Известны автономные инверторы, выполненные по мостовой схеме, содержащие основные тиристоры, соединенные последовательно через коммутирующие дроссели со средней точкой, коммутирующие конденсаторы и обратные диоды.Однако в этих схемах увеличение емкости коммутирующих конденсаторов с учетом пусковых токов ведет к увеличению коммутационных потерью 31. Целью изобревлпределов регулирнния инвертора.Это достигается тем, что согласно последовательно с основными тиристорами со стороны источника питания включены дополнительные диоды, а точки соединения каждой пары основных тиристоров и дополнительных диодов соединены с полюсами подзарядного источника через подзарядные диод и тиристор, точки соединения которых через дополнительные конденсаторы соедииены со ср о дросселя.Применение вспомогательного источникапитания и диодов, включенных между полюсами источника питания и основными тиристорами, обеспечивает во время пуска на коммутирующих конденсаторах напряжение большее, чем напряжение основного источника питания, что увеличивает комму тирующую способность конденсаторов и тем самым позволяет расширить диапазон регулирования напряжения без увеличения емкости коммутирующих конденсаторов.Применение вспомогательных диодов итиристоров позволят при достижении установившегося режима отключать часть коммутирующих конденсаторов и тем самым 1 существенно уменьшить коммутационныепотери.На чертеже приводится принципиальная схема трехфазного автономного энвер.тора.Схема построена из трех полумостовых 26 групп, каждая из которых в этой схеме соответствует одной фаз%. Первая фаза содержит основные тиристоры 1 и 2, подзаряд- ные тиристоры 3 и 4, основные коммутирую845245 3щие конденсаторы 5 и 6, дополнительные коммутирующие конденсаторы 7 и 8,обратные диоды 9 и 10, дополнительные диоды 11, 12, подзарядные диоды 13, 14 и дроссель 15 со средней точкой.Тиристор 1 соединен с дросселем 15 катодом и тиристор 2 - анодом, конденсаторы 5 и 6 включены между средней точкой дросселя 15 и анодом тиристора 1 и катодом тиристора 2, обратные диоды 9 и 10 включены между средней точкой дросселя 15 и полюсами основного источника питания 16.Анод тиристора 1 соединен через дополнительный диод 11 с плюсом основного источника питания 17, катод тиристора 2 через дополнительный диод 12 соединен с минусом основного источника 16, Дополнительный конденсатор 7 соединен со средней точкой дросселя 15 и через подзарядный диод 13 с точкой соединения тиристора 1 и конденсатора 5. Дополнительный конденсатор 8 соединен со средней точкой дросселя и через подзарядный диод 14 сточкой соединения тиристора 2 и конденсатора 6. Анод диода 13 соединен с катодом подзарядного тиристора 3, анод которого соединен с плюсом подзарядного источника питания 17, а катод диода 14 соединен с анодом подзарядного тиристора 4, катод которого соединен с минусом источника питания 17, Управляющие электроды тиристоров 1 и 2 соедидинены с блоком управления 18, управляющие электроды тиристоров 3 и 4 с блоком 19 формирования импульсов управления тиристоров, выход блока управления 18 соединен при этом с входом блока формирования 19, а выход схемы формирования соединен с блоком 20 снятия сигналов управления с подзарядных тиристоров при достижении установившегося режима (датчик тока).Вторая фаза инвертора состоит из основных тиристоров 21, 22, подзарядных тиристоров 23, 24, основных коммутирующих конденсаторов 25, 26, дополнительных коммутирующих конденсаторов 27, 28, обратных диодов 29, 30, дополнительных диодов 31, 32, подзарядных диодов 33, 34 и дросселя 35 со средней точкой. Третья фаза инвертор 41 состоит из основных тиристоров 36, 37, подзарядных тиристоров 38, 39, основных коммутирующих конденсаторов 40, 41, дополнительных конденсаторов 42, 43 обратных диодов 44, 45, дополнительных диодов 46, 47, подзарядных диодов 48, 49, и дросселя 50 со средней точкой. Соединения элем .ытов второй и третьей фаз аналогичны соединениям элементов первой фазы. Нагрузка подключается к средним точкам дросселей 15, 35, 50.Устройство работает следующим образом,Основные тиристоры преобразователя включаются в последовательности 1 - 37, 21 - 2 - 36 - 22 управляющими импульсами,формирующимися в блоке управления 18 из импульсов задающего генератора. Включение каждого следующего тиристора в последовательности происходит со сдвигом на 60.Время включенного состояния каждого ос новного тиристора составляет 180. Подзарядные тиристоры включаются импульсами от блока 19, причем одновременно включаются оба вспомогательных тиристора данной фазы в последовательности 3 - 4, 38 - 39, 23 - 24, со сдвигом относительно включения основных тиристоров той же фазы на 120.Импульсы управления подзарядными тиристорами формируются из выходных импульсов блока управления 1 КРассмотрим работу схемы, начиная с момента, когда в анодной группе основных тиристоров включен тиристор 1, а в катодной - тиристоры 22 и 37. Ток нагрузки от положительного полюса основного источника питания 16 проходит через диод 11, тиристор 1, верхнюю половину дросселя 15, первую и третью фазы нагрузки, верхнюю половину дросселя 50, тиристор 37, диод 47 к отрицательному полюсу источника питания 16. При этом конденсаторы 6, 25 и 40 заряжаютсядо напряжения, близкого к напряжению основного источника питания в течение времени, соответствующего 120 от момента включения соответствующего основного тиристора. В момент времени, соответствующий 120 от момента включения тиристора 22 включаются подзарядные тиЗо ристоры 23 и 24, При этом от источникапитания 17 заряжается конденсатор 27 и дозаряжается конденсатор 25 до напряженния, близкого к напряжению вспомогательного источника питания.Подзарядные тиристоры 23 и 24 выклюЗ чаются как только ток заряда конденсаторов становится меньше тока удержания. В момент включения основного тиристора 21 и верхней половине дросселя 35 прикладывается напряжение конденсаторов 25 и 27; такое же напряжение индуктируется в нижней половине дросселя 35. Анод тиристора 22 оказывается под потенциалом, близким к потенциалу минус 211 щ, а катод этого тиристора под потенциалоРблизким к минус Ц. Таким образом к тиристору 22 45 приложено напряжение, равное разности 21, - 11 жн. в обратном направлении и тиристор 22 выключается. Энергия, запасенная в верхней половине дросселя 35, рассеивается в контуре: верхняя половина дуосселя 35, диод 29; диод 31, тиристор 2.Ток нагрузки проходит от источника питания 16 через диод 31, тиристор 21, верхнюю половину дросселя 35, вторую и третью фазы нагрузки, нижнюю половину дросселя 50, тиристор 37 и диод.47, Конденсатор 26 заряжается до напряжения, близкого к напряжению основного источника, затем дозаряжается, а конденсатор 28 заряжается до напряжения, близкого к 4 и т.д. до мвмента времени, пока происходит845245 формула изобретения тель Г. Вотчине Войк ас СоставТехред А Тираж.73 И Государстве делам изобрет осква, Ж - 35 Патент, г. ректор С. КорниендписноеССР Редактор Е. ГончарЗаказ 4176/5ВНИИ О Понного комитета Сений и открытийРаушская наб.,Ужгород, ул. Про 113035,филиал ПП 4/5 . иая, 4нарастание напряжения основного источника питания до номинальной величины. При Фтом частота выходного напряжения и ток нагрузки также достигают номинальной величины.После достижения током нагрузки но 5 минальной величины сигналом от датчика тока 20 выключается блок 19 и подзарядные тиристоры остаются выключенными. Теперь при коммутации заряжаются только основные конденсаторы, величины которых меньше, суммарной величины основного и вспомогательного конденсаторов во столько раз, во сколько раз пусковые токи больше номинальных. Следовательно, энергия, рассеивающаяся в контурах в номинальном режиме значительно меньше.15Зона регулирования напряжения при использовании коммутирующих конденсаторов такой же суммарной емкости, как в прототипе, расширилась, примерно, вдвое за счет уменьшения нижнего предела регулирования напряжения до величины, обусловленной напряжением, необходимым для обеспечения четкого включения тиристоров. Это позволило так же снизить начальную частоту пуска, а также и конечную частоту торможения. Следствием этого явилось уменьшение ударных нагрузок в исполнительных механизмах. Коммутационные потери в установившемся режиме при той же номинальной мощности уменьшились в 4 раза. Автономный инвертор, содержащий основной и подзарядный источники питания, в каждой фазе полумостовые вентильные группы, каждая из которых состоит из двух основных тиристоров, последовательно соединенных через дроссель со средней точкой, обратных диодов, двух коммутирующих конденсаторов, включенных между указанной средней точкой дросселя и анодом и катодом основных тиристоров, отличающийся тем, что, с целью расширения пределов регулирования напряжения, согласно последовательно с основными тиристорами со стороны. источника питания включены дополнительные диоды, а точки соединения каждой пары основных тиристоров и дополнительных диодов соединены с полюсами подзарядного источника через подзарядный диод и тиристор, точки соединения которых через дополнительные конденсаторы соединены со средней точкой коммутирующего дросселя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США3303406, кл, 321 в , 07.01.67.2, Беафорд Б., Хофт Р. Теория автоноь 1- ных инверторов. - Энергия, 1969, с. 141.3. Устройства преобразовательной техники. Киев.: 1969, вып. 2; с. 50.