Инвертор

ОПИСАНИ-Е Союз Советских Социалистических Республик(11) 623244 ИЗОБРЕТЕН ИЯН АВТОРСКОМУ СВИДПВЛЬСТВУН 02 М 7/537 осударственный коететСовета Министров СССРоо делам изобретенийи открытий 8.БюллетеньЗЗ 3) УДК 621,31(45) Дата опубликования описания 1578(43) Опубликовано 05.09. Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в системах электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в переменное.Известны инверторы, содержащие ряд преобразовательных ячеек с выходным прямоугольным напряжением, входы которых подключены к общим входным выводам, а выходы соединены последовательно 11. Известны устройства, содержащие ряд преобразовательных тиристорных ячеек, входы которых подключены к общим входным выводам, а выходы соединены последовательно,и контуры принудительной коммутации, имеющие источник постоянного на пряжения, подключенный к основным тиристорам преобразовательных ячеек через распределительные тиристоры и переключающие элементы 12. Недостатком этих устройств является наличие дроссельно-конденсаторной системы коммутации для каждого из распределительных тиристооов. Это приводит к сушественному увеличению габаритов, массы, удорожанию устройства и уменьшению его КПД. Целью изобретения является уменьшение габаритов, массы инвертора, удешевление и увеличение его КПД. Поставленная цель достигается тем, что в инверторе, содержащем ряд преобразовательных тиристорных ячеек, входы которых подключены к общим входным выводам, а выходы соединены последовательно, и контуры принудительной коммутации, имеющие источник постоянного напряжения, подключенный к основным тиристорам преобразовательных ячеек через распределительные тиристоры и переключающие элементы, переключающий элемент, например транзистор, выполнен общим для группы тиристоров. Г 1 ри этом между общей точкой соединения распределительных тиристоров и входным выводом инвертора, противоположным входному выводу, к которому подсоединены основные тиристоры, может быть включен через дополнительный транзистор источник постоянного напряжения. В качестве этого источника может быть использован либо источник постоянного напряжения, входящий в контуры принудительной коммутации основных тиристоров, либо дополнительный источник постоянного напряжения.На фиг, 1 представлена принццццалцая электрическая схема однофазного мостового инвертора; на фиг. 2 проиллюстрирована его работа; на фиг, 3 - принципиальная электрическая схема однофазного полу:мостового инвертора.Мостовой инвертор содержит, например, две преобразовательные тиристорные ячейки, одна из которых выполнена на тиристорах 1 - 4 и обратных диодах 5 - 8, вторая на тиристорах 9 - 12 и обратных дио 10 дах 13 - 16. Входы ячеек подключены к обшим входным выводам инвертора, а выходы ячеек соединены последовательно и подключены к выходным выводам инвертора. В контуры принудительной коммутации тиристоров 1 - 4 и 9 - 12 входят распределительные тиристоры 17- - 24 и обшие перекл 1 очаюшие элементы, в качестве которых использованы транзисторы 25 и 26. Транзистор 27 и 28 являются дополнительными и служат для выключения распределительных тирцсто ров 17 - 24. Источники постоянного напряжения, входящие в контуры принудительной коммутации, представляют собой, например, питающиеся от маломощного преобразователя постоянного напряжения на транзис 25 торах 29 и 30 выпрямители на диодах 31, 32 и на диодах 33, 34. Трансформаторы 35 и 36 входят в преобразовательные тиристорные ячейки инвертора. Первичные обмотки этих трансформаторов подключены к преобразовательным моста м ячеек, вторичные З 0 обмотки соединены последовательно и образуют выход инвертора. Инвертор питается от источника постоянного напряжения Епит.Работа инвертора проиллюстрирована на фиг. 2. По осям абсцисс отложены текущие35 значения времени, На фиг. 2, а показано выходное напряжение инвертора Ивва; ца фиг. 2 б и 2 в - выходные напряжения преобразовательных тиристорных ячеек (на фиг. 2, б - напряжение на вторичной обмотке трансформатора 35, на фиг.2, внапряжение на вторичной обмотке трансфор матора 36); на фиг. 2,г-ш управляющие напряжения - напряжения на участках управляющий электрол-катод тири сторов или база - эмиттер транзисторов инвертора 45 (или токи через эти участки). Цифра слева от эпюры напряжения (тока) на фиг. 2 г - ш соответствует номеру элемента принципиаль ной схемы на фиг. 1. Эти напряжения (токи) образуются системой управления инверто 50 ром, на фиг. 1 не показанной.Рассмотрим коммутациютиристораинвертора. Управляющее напряжение тиристора 1 показано на фиг. 2, г (оно может быть непрерывным в отмеченном интервале времени или иметь в этом интервале вид корот ких импульсов достаточно высокой частоты). Управляющее напряжение снимается с тиристора 1 раньше момента запирация плеча преобразовательного моста ячейки,в котором этот тиристор находится, ца интервал времени, равный гарантированному времени запирания тиристора 1. В течение этого интервала времени подается управляющее напряжение ца распределительный тиристор 17 (фцг. 2, д) и ца транзистор 25 (фиг. 2,м). Тиристор 17 и транзистор 25 в этом интервале времени открыты. В течение этого интервала времени от выпрямителя ца диодах 31, 32 (от конденсатора 37) протекает ток через сопротивление 38, транзистор 25, тиристор 17 и диод 5. Напряжение на конденсаторе 37 и сопротивление 38 выбираются такими, чтобы этот ток был больше максимального значения тока первичной обмотки трансформатора 35 в стационарном и переходных режимах (сопротивление 38 может отсутствовать, и его роль могут играть сопротивления открытых транзистора 35, тцристора 17 ц диода 5). В отмеченном интервале времени ток через диод 5 протекаел в прямом направлении,3и к тирстору 1 приложено обратное напряжение, равное прямому падению напряжения на диоде 5 (порядка 0,5 - 1,5 В). Этот ицтервал времени выбирается равным времени, необходимому для гарантированного запирания тиристора 1 при малом обратном напряжении (0,5 - 1,5 В) и во всем интервале рабочих температур окружающей среды. Так как через тиристор 1 ток прекращается уже в начале этого интервала времени, то через диод,5 в этом интервале врсмени протекает ток, практически равный алгебраической разности тока через транзистор 25 (тцристор 17) и тока через первичную об. мотку трансформатора 35.После, окончания ггмпульса, отпираюшего транзистор 25, последний запирается, и рабочий ток через тиристор 17 прекращается. Однако за счет обратных токов других распределительных тиристоров и тока утечки запертого транзистора 25 тиристор 17 может оставаться открытым, особенно при большом числе преобразовательных ячеек. Поэтому после запирания транзистора 25 подается (с интервалом в несколько долей микросекунды или микросекунд) управляющее напряжение на транзистор 27, отпираюшее его (фиг. 2, н), В течение импульса этого напряжения к тиристору 17 приложено обратное напряжение от выпрямителя на диодах 33 и 34 (от конденсатора 39) через открытый транзистор 2 и открытый тиристор 2 или диод 6, и к концу этого импульса тиристор 17 оказывается запертым.Аналогичным образом запираются и другие тиристоры инвертора. Основные тиристоры верхнего ряда (ца фиг. ) запираются с помощью контуров принудительной коммутации, в которые входят первый источник постоянного напряжения (на фиг. 1 выпрямитель на диодах 31 и 32), распределительные тцристоры 17 - 20 и общий элемент коммутации -- транзистор 25, Для запиранияраспредел 11 тельных тиристоров 17 - -20 слу)кс 1 т второй истОчник постоянного напря)кения на фиг.выпрямитель на диодах 33 и 34) и дополнительный транзистор 27. Аналогично в контуры пр 11 нудительной коммутации основных тиристоров нижнего ряда входят второй источник постоянного напряжения, распределительные тиристоры 21 - 24 и общий элемент коммутации -- транзистор 26. Для запирания распределительных тиристоров 21 - 24 служат первый источник 1 О постоянного напряжения и дополнительный транзистор 28,Так как мощность, переключаемая транзисторами 25 и 26, должна быть достаточной для коммутации только одной преобразовательной ячейки, то, чем болыпе этих яче к в иверторе 11, соответственно. Чем меньше мош.ность одной ячейки мощности всего инвертора), тем меньше мощность транзисторов 25 и 26 выходной мощности инвертора. 20 При малом числе тиристорных преобразовательных ячеек в инверторе транзисторы 27 и 28 могут быть заменены сопротивлениями.25На фиг. 3 приведена схема однофазного полумостового инвертора. Инвертор содержит, например, четыре преобразбвательных ячейки, выполненные на тиристорах 40 - 47 и обратных диодах 48 - 55. В контуры принудительнои коммутации тиристоров 40 - 47Зо входят распределительные тиристоры 56 - 63, общий переключающий элемент - транзистор 64 и источник постоянного напряжения, например, питающийся от преобразователя постоянного напряжения на транзисторах 65 и 66, выпрямитель на диодах 67 н 68. Для коммутации распределительных тиристоров 56 - 63 использован дополнительный транзистор 69 и дополнительный источник постоянного напряжения, например выпрямитель на диодах 70 и 71,6Анс 1 логи 1 ьгм Ооразо.л ОГт б.1 ть вы:,олнены многофазные, в частности трехфзые мостовые и полумостовые инверторФормула изобретения1. Инвертор, содержащий ряд рсобразовательных тиристорных ячеек, вхо,ы ко. торых подключены к общим входным выводам, а выходы соединены пследовтльно, и контуры принудительной комю тац, имеющие источник постоянного напряжения, подключенньгй к основным тиристорам рсоб разовательных ячеек через распределитльные тиристоры и переключающие элемеггты. отличагощиггая тем, что, с цслью учснгцгения габаритов, массы, удешсвлния и увеличения КПД инвертора, переключаоший элемент, например транзистор, выполнен общим для группы тиристоров.2. Инвертор по п. 1, отлггчагошгггггя тм, что между обшей точкой соединеия распределительных тпристоров 11 входным выв- дом инвертора, противоположным входо. му выводу, к которому подсоединены основные тиристоры, включен через дополительный транзистор источник постояного на. пряжения.3, Инвертор по п. 2. Отличагогчаг 1 гя тм, что в качестве указанного источника ;гостоянного напряжения использова источник постоянного напряжения, входя 1 ий в контуры принудительной ком мутаци основных тиристоров.4. Инвертор по п. 2. Т.гггчггггггггг.г т м, что в качестве указанного источника сполгзован дополнительный источник постояшгого напряжения.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. П атент Ан гл и и1354443,кл. Н 2 Г, 1974,2, Патент США339238, кл. 32 5, 1965.