Автономный инвертор

(22) В а я вл со 26.11, (6 ( 21 ) 2423531 24-07 151) М. Кл. Н 02 М 7515 с ццсосед сцсм заякц М осуаарствеииый кемитет(45) Дата опубликованя описания 07.03.81 2) Автор изобрстснц 71) Заявитсль 54) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к автономным инверторам тока, и может быть использовано в преобразователях постоянного напряжения в переменное, например, для источников гарантированного питания.Известен автономный инвертор, содержащий тиристорный мост с дроссслем в цепи постоянного тока и параллельными конденсаторами в выходной цепи 111, В таком инверторе выходное напряжение сильно зависит от величины тока нагрузки.Известен также ипвертор, в котором для стабилизации выходного напряжения используется дополнительный тиристорный мост - обратный выпрямитель ,21. Однако использование обратного выпрямителя приводит к существенному усложнению ивсртора.Наиболее близким по техческой сущности к изобретениюявляется автономный инвертор с дросселями в цспц постоянного тока, в котором для стабилизации выходного напряжения используются только два диода, связывающие нулевую точку конденсаторов, соединенных в звезду, с входными выводами инвертора 13).Однако надежность такого инвертора недостаточно высока, так как его коммутационая устойчивость определяется только запасом реактивной мощности кондесаторов. Кроме того, наличие двух дросселей есколько усложняет инвертор и приводит к ухудшению его массогабартпых показателей.Целью изобретения является упюшециеицвертора, улучшение его массогабаритных показателей и повышение надежности.Поставленная цель достигается тем, чтов автономном инверторе, содержащем тиристорный мост с дросселями в цепи постоянного тока, коммутирующие конденсаторы, соединенные в звезду и подключенные к выходным выводам, два диода, соединенных последоватсльно и включенных в обратном направлении между положительным и отрицательным входными выводами, причем общая точка диодов и общая точка конденсаторов об ьединены, обмотки дросселей расположены на общем магнитопроводе.С целью улучшения гармонического состава кривои выходного напряжения последовательно с каждым из упомянутых диодов могут быть включены дополнительные дроссели.На фиг. 1 приведена принципиальнаясхема автономного инвертора; на фиг. 2 - временные диаграммы.Инвертор содержит тиристоры 1 - 6, 30 диоды 7 и 8, магнитно-связанные дроссели10, соммГ руюц 1 ис 1 соцденсаторы1113,В пормалНОМ рс 51 с 1 мс раооты тиристоры 1 - -6 псрсклюаютс 51 П 001 срсдно 1 срсз60 эл. град. в порядке их нумерации узкиыи сдвосннымп уГравл 5110 щими импу,ьсам 1.обеспечивая формирование на выходе ицвертора трсхфазной системы напряжений.Коммутация - запирание тиристоров обеспечивается конденсаторамп 11 - 13. Напряжение ца конденсаторах в диапазоне номинальных нагрузок меньшс входного папряжс Ия ицвсртора, поэтому диоды 7 и 8находятся в непроводящем состоянии.При снижении нагрузки Н 1 эоисход 1 т накопление избыточной реактивной энергии вкоммутирующих конденсаторах и возрастанис нап 1)51 исепия па них. Ка 1 с то;1 ько Онодостцп 1 ст величины входного напряжения,диоды 7 и 8 по очереди отпираются подразностью соответствующего фазпогоВхОднОГО 11 а 1 ря 5 ксции, Обсспсчива 51 ОГраничсцпс - стабилизацию фазцых напряженийна коммутирующих конденсаторах и на выходе цпвсртора па уровне его входного напряжения.Работа ипвертора поясняется временными лиаграммамн фцг, 2).Пусть индуктивность входных дроссслсй9 и 1 О близка к бесконечности, нпверторработает в режиме, близком 1 с холостомходу, и в момент времени 1 = 0 отпираются тиристоры 1 и б. Полярност 1 напряжений на коммутирующих конденсаторах11 - 13 соответствует при этом указаннойна фиг, 1. Входной ток протекает по цепи:дросссль 9, тиристор 1, конденсаторы 12 н11 (и нагрузку), тиристор 6 ц дросссль 10,обеспечивая перезаряд конденсаторов 11 и12 и питание нагрузки.Как только напряжение па конденсаторе 11 достигнет величины входного напряжения, происходит отпирание диода 7 иобразование двух новых контуров протска.ния тока: контура а - источник питания,диод 7, конденсатор 11, тиристор 6, дроссель 10, тиристор б и контура б - дроссель 9, тиристор 1, конденсатор 12, диод 7.Благодаря жесткой магнитной связимежду дросселями 9 и 10 под разностьюнапряжения на конденсаторе 11 ц напряжения источника питания, действующих вконтуре а, присходит мгновенное заппраннстиристора б и переключение тока с дросселя 10 в дросссль 9. При этом ток в дросселе 9 возрастает в два раза и протекаетпо контуру б, обеспечивая продолжениеперезаряда конденсатора 12. Ток из питающей сети прекращает поступать, а избыточная энергия, запасенная в дросселях9 и 10 и конденсаторе 12, идет ца перезаряд конденсатора 13 ц поступает в нагрузк,Через интервал 1 = -подаются слез,;1 УОННе по 0 сРсдцос Г 11 111)ыЯЯющс 11- нульсы ца тн 1 зистор.1 1 и 2. О 11)а 1 с ристора 2 приводит к запирацпю диода 7 за сСт разности вхОдцОГО царяжс 1115 1 па нряжсни 51 н 1 1 сОндс 1 с 1 т 01 эс 13, я в. 15 10- щсгося для диода 7 обратным, , к образованию нормального контура ц ротесацц 51 рабочего тока: источник питац 15. дросссль 9., тиристор 1, конденсаторы 12 и 13. тири- О стор 2 и дроссель 10. Прп этом за счетжесткой магнитной связи мс:.кду дроссслями 9 и 10 происходит скачкообразное сцискснцс тока в дроссслс 9 в два раза, а в дроссслс 10 -- возрастапис с нуля до ггол ого тока, что обеспечивает иродолжсцис нормальной работы цнвертора и дальнейщес формировацис наг 1 ря 5 сснн 5 На его выходс с соотвстствуОщ 11 м псрсзарядом конденсаторов. Далее пнвсртор работает аналогично.На фпг, 2 а приведена форма кривойвходного тока пнвсртора, образованная прямоугольниками длптсльностИо -- а,з 25 разделенными паузами 1 д = а, соотвстству 1 ощимп времени принудительного запертого состояния тирпсторов 1 - 6 при работе диодов 7 и 8.На фпг. 2 б и в приведены формы кри вых токов, протскаюцп 1 Х через дроссслц 9ц 10 и тиристоры 1 - 6. За счет жесткой магнитной связи в момент прекращения протскання тока в одном из дроссслсй происходит скачкообразное возрастаги 1 с тока в 35 Два раза в другом дросссле, а Длительностьпроводящего состояния каждого из тиристоров 1 - б составляет 2 Л/3 - а.На фиг. 2 г приведена форма кривыхтоков через обратныс диоды 7 и 8, прсд ставляющих собой прямоугольники тока самплитудой 21 и длительностью а. Поскольку диоды работают по двухтактной схеме, каждый цз них отпирается за Г 1 сриод три раза.я На фиг, 2 д показана форма кривой тока на выходных зажимах инвертора - фаза А. За счет упреждающего запирания тирпсторов 1 и 6 длительность токовых им.251 2 Лпульсов сокращается сдо- а, 50 3 3т. е. на угол а, в них появляется дополнительная ступенька тока длительностью а,:Та осстоковая пауза возрастает с вдо 55- + а3На фиг, 2 е показана форма кривойнапряжения на одном из конденсаторов 60 12 - фаза А.На фиг. 2 ж показана форма кривойнапряжения на тиристоре. Интервал восстановления запирающих свойств возрастает на угол а. Кроме того, за счет скачко образного возрастания тока в дросселях81458 59 и 10 в два раза в моменты упреждающего запирания тцристоров, приводящего к ускоренному перезаряду соответствующих конденсаторов, в кривых напряжений появляются дополнительные изломы.При изменении нагрузки от поминальной до минимальной происходит возрастание напряжения на выходе инвертора (ц конденсаторах). Однако наличие обратных диодов 7 и 8 и жесткой магнитной связи между дросселями 9 и 10 ограничивают это напряжение на уровне входного, при этом возрастает угол принудительного запирания тиристоров а от 0 до , уменьшаязтем самым поступление энергии в цнвертор из питающей сети.3 ля дальнейшего улучшсцця гармон 1- сССКОГО СОСТЯВс 1 ТОКа ИНВСР ГОРс ПОС,СДОВательно в цепь обратных диодов можно устанавливать дополнитсльцыс дросссли. Путем подбора параметров ицвсртора (соотноцсци 51 слкосте ц индукт 1 ВНОссй) можно добиться такого режима работы ицвсртора, прц котором в рсжцмс стабилизации выходного цацряжсцця цнвсрора тиристоры работают цолныс 120 эл. град. (угол принудительного запцрацця тнрцсторов а =-О). Такой режим работы аналогичен режиму работы инверторов с обратным мостом и дросселями в его анодцых и катодных цепях.Таким образом, в предлагаемом цнвсрторс обеспечивастся упрощение схемы ц снижение массогабаритных гоказатслей за счет выполнения входных дроссслей на общем магнитопроводе. Кроме того, за счет увеличения времени, предоставляемого тцристорам для восстановления запирающих свойств, повышается надежность инвертора. Формула изобретения 1. Автономный цнвсргор, содержащийтнрнсторцьй мост с дросселямц в цепиО постоянного тока, коммутцрующцс конденсаторы, соедцненцыс в звезду и подключен ыс к выходным выводам, два диода, сосдцнснныс последовательно ц включснцыс всоратном напраВлсццц мс)кдх положцтсльцым и отрццательньм входными выводами,причем общая точка диодов и общая точкаконденсаторов объединен.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощения ццВсртора, улучшсцця сго массогабарцтныхпоказателей и повышения надежности, обМОТКН дрОСССЛЕй раСПОЛОЖСНЬ Нс Об 1 цСМУа Гнтоц 1)оводе2. Автономный ццсртор по и. 1, отл ич а ю щ ц й с я тем. что, с целью улучшения2,; гармонического состава крцвоц ьходцогоцапряжснця, в него ввсдсны доцолнцтсльныс дроссслц, включснныс послсдоатсльцоС Кс 5 КДЫМ ЦЗ УПОМ 51 НУТ 1 Х ДЦОДОВ,30 Источники информации, принятые во внимание прц экспертизе 1. Лабенцов В. А. Автономные тцрцсторныс инверторы, М Энергия, 1967, с. 89, рис. 43.2. Там же, с. 32, рис. 13, а.3. Авторское свидетельство СССР Хо 615577, кл. Н 02 М 7/515, 1975.,осгагиель А. Сьт Техрсд Р. Беркович дактор Ж. Рожо рректор В. Нам каз 1436 дписиое Изд. М 182 Тираж 749 1 НИИ 1 И Государеси,ого комитета СССР ио делам изобретений и открытий 13035, Моева, К, Раугискгя паб., д. 4/5Загорска гография Упроли рафизда а Мособлспогкома