Регулируемый инвертор

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51)М. Кл. Н 02 М 7/51 /(Н 02 И 7/1 Я ГвЧзэрстееииый кенитет СССР вв аеаем изебретеиий и етхрытий(53) УДК 621. 314, 572(088.8) Дата опубликования описания 01.03 .83(72) Автор изобретени В.Г, Холинй .иальный центр управлеия междугороднисвязями и телевидением В.Д 2"(54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ИНВЕРТОР 1Изобретение относится к технике преобразования постоянного напряжения в переменное и может быть использовано, в частности, при конструировании систем гарантированного питания.Известны автономные регулируемые инверторы, построенные по мостовым схемам Г 13. Чри малых величинах инвертируемых напряжений более предпочтительны двухтактные схемы с нулевым выводом у которох токовые потери меньше 2 1В данных схемах нельзя непосредственно получить регулируемое сину" соидальное напряжение, К автономным регулируемым инверторам наряду с обеспечением высокого КПД и снижением типовой мощности трансформатора предъявляются также требования к повышению коммутационной устойчивости, уменьшению стоимости, упрощению конструкции и другие. 2Наиболее близок к предлагаемомуинвертор с широтным регулированйем,содержащий общий коммутационный узелдля обоих рабочих тиристоров. Коммутация тиристоров в нем выполняется 5 подачей импульса обратного напряжения на рабочие тиристоры от коммутирующего контура, с последующим перезарядом конденсатора контура черезцепь, состоящую из двух диодов идросселя. Кроме этих элементов, схема инвертора содержит дроссель в цепи источника постоянного напряженияи фильтрующие конденсаторы включенные параллельно обмоткам трансформатора, которые обеспечивают протекание коммутирующих импульсов 3Известный инвертор сложен и необеспечивает полного регулирования 20напряжения на выходе при комплексномхарактере сопротивления нагрузки ( например, на фильтре ). Это связано стем, что в паузе между двуполярнымирабочими импульсами выходного напря1001386 3жения возникают уравнительные токимежду нагрузкой и трансформатором.Избыточная коммутационная мощностьв этой схеме не выводится в звенопостоянного напряжения и мощностькоммутационных импульсов не регулируется. Это приводит к увеличениюкоммутационных потерь,Цель изобретения - упрощение иснижение коммутационных потерь, оУказанная цель достигается тем,что в инверторе, содержащее два основных и один коммутирующий тиристор,одни одноименные электроды которыхобъединены и подключены через коммутирующий дроссель к одному выводу источника постоянного тока, соединенному через возвратные диоды с другими электродами основных тиристоров,соединенными между собой через два по-вследовательно соединенных конденсатора, а с концами первичной обмотки трансформатора - непосредственно, причем средняя точка первичнойобмотки подключена к другому выводу источника и связана с общей точкой конденсатора, а вторичная обмотка трансформатора подключена к нагрузке, а также два вентиля и дополнительный дроссель, один вентильсоединен последовательно с дополнительным дросселем и включен согласно с тиристорами между общей точкойконденсаторов с коммутирующим тиристором и средней точкой. первичнойобмотки трансформатора, подключенной через второй вентиль к точке соединения тиристоров с коммутирующимдросселем, причем второй вентильсоединен с тиристорами разноименнымиаоэлектродами, а другой электрод коммутирующего тиристора подключен к общей точке конденсаторов. Кроме того, с целью обеспечения возможности глубокого регулирования напряжения при реактивной нагрузке регулятор снабжен двумя дополнительными тиристорами, включенными встречно-параллельно и шунтирующими вторичную обмотку трансформатора.С целью улучшения энергетических показателей в составе систем гарантированного питания переменным током вторичная обмотка трансформатора подключена к источнику переменного тока через введенные два встречно-параллельно включенных вспомогательных тиристора. 4На чертеже представлена схема инвертора.Предлагаемый инвертор содержитконденсатор фильтра 1, первичнуюобмотку 2 выходного трансформатора,к концам которой подключены два основных тиристора 3 и 4, дроссель 5,коммутирующий тиристор 6, подключенный к средней точке обмотки 2 черездополнительный дроссель 7 и вентиль1, диод ) 8, коммутирующие конденсаторы 9 и 10, возвратные диоды 11 и 12,вентильтиристор ) 13. Вторичная обмотка 14 трансформатора подключенак цепи нагрузки и зашунтирована двумя встречно-параллельно соединеннымитиристорами 15 и 16 и подключена кисточнику переменного тока черезвспомогательные тиристоры 17 и 18.Инвертор работает следующим образом.Основные тиристоры 3 и 4 включаются поочередно.При включении коммутирующего тиристора 6 напряжение конденсаторовприкладывается во встречной полярности к тиристорам 3 и 4, запирая их.Запирание коммутирующего тиристорапроисходит при обратной полуволнетока этого контура. В последующемпроисходит перезаряд коммутирующихконденсаторов через цепь, состоящуюиз диода 8 и дросселя 7.Протекание процесса коммутациисопровождается появлением импульсанапряжения на дросселе 5. Управление мощностью 1, энергией ) коммутирующих импульсов осуществляется вентилем 13, который включается приопределенном напряжении на дросселе5. Когда вентиль 13 полностью отперт и выполняет функции диода, коммутационная мощность полностью возвращается в звено постоянного напряжения за вычетом потерь на коммутацию. И наоборот, при разрыве названной цепи инвертор переводится в режим максимальной коммутационной мощности,В паузах между рабочими импульсами напряжения для замыкания тока, определяемых реактивной составляющей сопротивления нагрузки, производится поочередное включение тиристоров 15 и 16, Шунтирование осуществляется на выходе инвертора, в связи с чем токи нагрузки замыкаются помимо обмоток трансформатора. Вслед386 формула изобретения 5 1001 ствие этого достигается повышение коэффициента использования трансформатора и обеспечивается возможность сопряжения инвертора с Фильтром. При этом имеется два варианта управления 5 шунтирующими тиристорами: включение тиристоров на поддержание выходных токов предществующих рабочих импуль,сов и на обратные токи. В последнем варианте обеспечивается автоматичес кое отключение шунтирующих тиристоров рабочими импульсами напряжения и достигается полная глубина регулирования в широких пределах изме.нения реактивной составляющей сопро ф тивления нагрузки.При использовании инвертора в составе системы гарантированного питания переменным током встречно-параллельно включенными тиристорами 17 и 20 1 производится импульсное подключение инвертора к питающей сети переменного тока. Такой режим параллельной работы с сетью может осуществляться при автотрансформаторной свя зи инвертора с сетью, как это изображено на чертеже, либо при необходимости обеспечения гальванической развязки с помощью отдельной сетевой обмотки. 30 В режиме параллельной работы инвертор фазируется с сетью, так,чтобы рабочие импульсы инвертора совпадали по полярности с напряжением сети. Сетевое напряжение, превышающее по амплитуде напряжение инвертора, обеспечивает появление зарядного тока через диоды 11 и 12. Воздействие импульсов напряжения сети на инвертор может рассматриваться как прямая трансформация мощности сети в нагрузку. При этом в течение периода источник постоянного тока получает от сети импульсы зарядного тока45 и отдает в нагрузку разрядные импульсы. В силу указанных особенностей в режиме параллельной работы с сетью силовая часть инвертора существенно разгружена по току и на нее автоматиЯ чески переводится вся преобразуемая мощность при отключении .сети без нарушения форйы кривой выходного напряжения. Такое построение системы гарантированного питания позволяет обеспечить в одном устройстве выпрям-фф ление и инвертирование и при этом исключить двойное преобразование электроэнергии. Комплексное использование изложенных приемов в построении двухтактного широтно-регулируемого инвертора позволяет получить следующие основные технические преимущества устройства высокую коммутационную устойчивость при упрощении узла общей коммутации; возможность сопряжения инвертора с фильтром при относительном снижении типовой мощности транс- форматора; упрощение системы гарантированного питания переменным током, а также высокие энергетические показатели преобразований. 1, Регулируемый инвертор, содержащий два основных и один коммутирующий тиристор, одни одноименныеэлектроды которых объединены и под"ключены через коммутирующий дроссельк одному выводу источника постоянного тока, соединенному через возвратные диоды с другими электродами основных тиристоров, соединенными между собой через два последовательносоединенных конденсатора, а с концами первичной обмотки трансформатора - непосредственно, причем средняя точка первицной обмотки подключена к другому выводу источника исвязана с общей точкой конденсаторов, а вторичная обмотка трансформатора подключена к нагрузке, а также два вентиля и дополнительный дроссель, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения и снижения коммутационных потерь, один вентиль соединен последовательно с дополнительным дросселем и включен согласно с тиристорами между общей точкой конденсаторов с коммутирующим тиристором и средней точкой первичной обмотки трансформатора, подключенной через второй вентиль к точке соединения тиристоров с коммутирующим дросселем, причем указанный второй вентиль соединен с тиристорами разноименными электродами, а другой электрод коммутирующего тиристора подключен к общей точке конденсаторов2. Инвертор по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения возможности глубокого регулирования напряжения при реактивной нагрузке, он снабжен двумя7 1 дополнительными тиристорами, включенными встречно-параллельно и шунтирующими вторичную обмотку трансформатора.3. Инвертор по и. 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения энергетических показателей в составе систем гарантированного питания переменным током, вторичная обмотка трансформатора подключена к источнику переменного тока через введенные два встречно-па 001386раллельно включенных вспомогательных тиристора. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Японии Ю 52-40411,кл. Н 02 М 7/515, 1977.2. Шиллинг В, Тиристорная техника. Л. 1981, с. 140,10 3 Лекоргийе Ж, Управляемыеэлектрические вентили и их применение. М., 1971, с. 397ос елинска илак ПП Я иа едактор Л аказ 1439 ВНИИПИ по 11070ГосуделамМоск рственногозобретенийЬ ЖЬ Ртент", гавител ед Ж.Кж 685 омитет открыаская И. Жеребина стелевич Коцоектор 0 Подписное