Инвертор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 16316 9) 51)5 Н 02 М 7/51 И Т Н инст- иводс.В,К ительной Энергия,иг. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Тольяттинский политехническтут и Волжское обьединение по прову легковых автомобилей(57) Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано, в частности, для питания тяговых двигателей электромобилей, Целью изобретения является повышение КПД. Устройство содержит цепочку из коммутирующих конденсатора 7 и дросселя 8. Два плеча образуют основные тиристоры 1 и 3, зашунтированные обратными диодами 2 и 4. Коммутирующий конденсатор 7 включен между общей точкой коммутирующих тиристоров 5 и 6 и общей точкой основных тиристоров 1 и 3. К точке соединения конденсатора 7 и дросселя 8 подключена пара встречных тиристоров 9 и 10, Наличие пары тиристоров 9, 10 позволяет расширить диапазон регулирования напряжения на коммутирующем конденсаторе как за счет ограничения притока энергии, так и за счет вывода избыточной энергии из контура коммутации. 2 ил, 16 с 1684Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано во вторичных источниках питания с однофазной и трехфазной нагрузкой, в частности для питания тягового двигателя электромобиля,Цель изобретения - повышение КПД, На фиг, 1 представлена принципиальная схема тиристорного преобразователя; на фиг 2 - временные диаграммы токас и напряжения Ос коммутирующего конденсатора, .Инвертор содержит два плеча, одно из которых состоит из основного тиристора "движения" 1 й включенного встречно ему обратно диода 2. Другое плечо, включенное последовательно с первым, состоит из основного тиристора "торможения" 3 ивключенного встречно ему обратного диода 4, Коммутирующие тиристоры 5 и 6 соединены с коммутирующим конденсатором 7, образующим с коммутирующим дросселем 8 последовательнуюС-цепочку К общей точке конденсатора и дросселя подключены анодом встречный тиристор 9 и катодом встречный тиристор 10. Нагрузка 11, в частности ею может быть последовательная цепь из якоря тягового двигателя и сглаживающего дросселя, включена между общей точкой основных тиристоров и отрицательным входным выводом,При трехфазной нагрузке каждый мост обслуживает одну из фаз нагрузки, Инвертор осуществляет широтно-импульсное регулирование выходного напряжения, Различают два основных режима работы преобразователя; режим тяги и режим торможения. В режиметяги основными является тиристор "движения" 1, а в режиме торможения - тиристор "торможения" 3. Тиристоры 5, 6, 9 и 10 выполняют сменяющие друг друга функции в режимах тяги и торможения, В режиме тяги тиристор 5 выполняет роль коммутирующего, а через тиристор 6 осуществляется холостой перезаряд конденсатора 7, При этом через тиристор 5 также осуществляется подпитка, а через тиристор 9 -сбор энергии коммутирующего контура, В режиме торможения тиристор 6 выполняет роль коммутирующего, а через тиристор 5 осуществляется холостой пере- заряд конденсатора 7. При этом через тири- стор 6 также осуществляется подпитка, а через тиристор 10 - сброс энергии коммутирующего контура. Диоды 2 и 4 включаются поочередно, С их помощью образуются контуры перезаряда конденсатора 7, а также цепи наброса и сбора энергии в коммутирующий контур.10 исходит по контуру 7 - 8-2 - 5-7. Нагрузка15 продолжает подпитываться от источника 30 35 40 45 50 55 Устройство работает следующим образом.В режиме тяги энергия поступает в нагрузку иэ источника через тиристор 1. Запирание тиристора 1 производится следующим образом. От схемы управления включается тиристор 5 и конденсатор 7, правая обкладка которого имеет в этот момент Ь положительный потенциал, начинает разряжаться по контуру 7 - 8-1 - 5-7, В момент с 1 ток 1 с конденсатора достигает тока нагрузки н и тиристор 1 выключается, Дальнейший перезаряд конденсатора пропитания через диод 2, В момент 12 напряжение на конденсаторе достигает по абсолютной величине напряжения источника, начиная с этого момента целесообразно включать тиристар 10, Момент сз включения тиристора 10 определяет величину напряжения на конденсаторе 7. В момент 1 з тиристор 5 под действием обратного напряжения конденсатора 7 запирается и энергия, запасенная в дросселе 8, в случае, если ток дросселя больше тока нагрузки,рекуперируется в источник питания по цепи 8 - 2 - 10 - 8, В тот момент, когда ток дросселя снижается до величины тока нагрузки, диод 2 запирается, а диод 4 отпирается. При этом образуется контур 8 - 4 - 10, по которому замыкается ток дросселя 8, и контур 11 - 4-11, по которому замыкается ток нагрузки. Если ток дросселя 10 снизился до величины тока нагрузки еще до включения тиристора 10, то переключение диодов 2 и 4 произошло ранее момента тз и при включении тиристора 10 ток дросселя 8 сразу замкнется через диод 4 по контуру 8 - 4 - 10-8. С момента отпирания диода 4 ток в нагрузке начинает снижаться. Перед тем, как вновь включить основной тиристор 1, необходимо произвести холостой перезаряд конденсатора 7. Для этого в момент И от схемы управления включается тиристор 6 и конденсатор 7, у которого левая обкладка имеет положительный потенциал, начинает перезаряжаться по контуру 7-6 - 4-8-7. В момент т 5, определяемый схемой управления, включается тиристор 1, Диод 4 запирается и конденсатор 7 дозаряжается до первоначального напряжения от источника питания по контуру 7 - 6-1-8-7, Меняя длительность интервалов времени 11 - тз и с 4 - 15, можно регулировать уровень напряжения на коммутирующем конденсаторе в широком диапазоне, начиная от величины напряжения источника питания,В режиме торможения преобразователь работает следующим образом.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Если при торможении напряжение на нагрузке 11 превышает напряжение источника питания, то открывается диод 2, и энергия из нагрузки рекуперируется в источник питания. Если напряжение на нагрузке меньше напряжения источника питания, то от схемы управления отпирается тиристор "торможения" 3. Ток в нагрузке возрастает и, когда он достигает нужной величины, тиристор 3 запирается, и энергия из нагрузки рекуперируется в источник питания через диод 2. Для запирания тиристора 3 отпирается тиристор 6 и конденсатор 7, левая обкладка которого имеет в этот мо- мент 1 О положительный потенциал, начинает разряжаться по контуру 7 - 6-3-8-7, В момент 11 ток разряда конденсатора 7 достигает величины тока через тиристор 3, и последний закрывается, Дальнейший разряд конденсатора 7 происходит через диод 4 по контуру 7 - 6 - 4 - 8 - 7. Через диод 4 замыкается также ток нагрузки. В момент тг напряжение на конденсаторе 7 достигает по абсолютной величине напряжение источника питания, Начиная с этого момента целесообразно включать тиристор 9. В момент 1 з включения схемы управления тиристора 9 тиристор 6 под действием обратного напряжения 7 запирается, и энергия дросселя 8 в том случае, если ток дросселя больше тока нагрузки, рекупирируется в источник питания по контуру 8-9 - 4 - 8. В момент, когда ток дросселя 8 уменьшается до тока нагрузки, закроется диод 4 и откроется диод 2, Ток дросселя 8 будет уменьшаться до нуля по контуру 8 - 9 - 2 - 8, а энергия нагрузки начнет рекуперироваться в источник питания по контуру 11 - 2 - 11,Холостой перезаряд конденсатора 7 начинается в момент 14, когда включается тиристор 5, и конденсатор 7, правая обкладка которого заряжена положительно, начинает перезаряжаться по контуру 7-8 - 2 - 5 - 7. В момент Ь от схемы управления включается тиристор 3, диод 2 запирается, а конденсатор 7 дозаряжается от источника питания по контуру 7 - 8-3 - 5 - 7. Меняя длительность интервалов 11-1 з и тг - т 5, можно регулировать максимальный уровень напряжения на коммутирующем конденсаторе от величины напряжения источника питания до другой, более высокой величины, необходимой для обеспечения надежной работы преобразователя.Сравнение работы преобразователя в режимах тяги и торможения показывает, что процессы повторяются, а меняются только контуры протекания токов, Введение дополнительной пары вспомогательных тиристоров позволяет снизить энергию коммутирующих элементов не только за счет ограничения притока энергии в контур коммутации, но и за счет вывода избыточной энергии из контура коммутации. Учитывая, что максимальный ток нагрузки требуется на сравнительно небольшом интервале времени, например при пуске двигателя, э остальное время так нагрузки в три и более раз меньше максимального, использование двух способов поддержания оптимального количества энергии в коммутирующем контуре обеспечивает минимально возможные потери в преобразователе, Целесообразно увеличивать энергию коммутирующего контура при пуске двигателя и снижать ее при движении, Это тем более важно, что повышение КПД преобразователя снижает расход дорогостоящей аккумуляторной электроэнергии и увеличивает длину пробега между двумя подзарядами аккумуляторной батареи,Формула изобретения Инвертор, содержащий подключенный к входным выходам полумоста основных тиристоров, зашунтированных обратными диодами и соединенных общей точкой с коммутирующей последовательной С-цепочкой и первым выходным выводом, причем второй выходной вывод подключен к отрицательному входному выводу, а свободный выводС-цепочки соединен с общей точкой двух последовательно соединенных коммутирующих тиристоров, подключенных в прямом направлении к входным выводам, соединенным с двумя последовательно включенными встречными вентилями, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД в качестве встречных вентилей использованы тиристоры, подключенные общей точкой к точке соединения дросселя и конденсатораС-цепочки, причем коммутирующие тиристоры соединены с конденсатором упомянутой цепочки.Подписноезобретениям и открытиям при ГКНТ Раушская наб., 4/5,