Автономный инвертор напряжения

Союз Советских Социаюктических Республик(22) Заявлено 280979 (21)2823356/24-07с присоединением заявки Но(23) Приоритет -Опубликовано 1506.81, окитлетень 89 22Дата опубликования описания 1506.81 М Клз Н 02 М 7/515 Госудвретаенный комитет СССР оо делам изобретений и открытий(5 1" ОНОМНЫ ВЕРТОР НАПРЯЖЕНИЯ 0 нойянвердклюНаиболе по техничес схема трех тора напряж Изобретение относйтс к электротехнике и может быть использованодля любого варианта схемы тиристорного инвертора напряжения с однофазной и трехфазной нагрузкой.Известны схемы автономных инверторов напряжения с узлами коммутации основных тиристоров, построенныена основе однофаэного тиристорногомоста, в диагонали которого включенакоммутирующая цепочка иэ конденсатора и дросселя. Подобные схемы содержат минимальное количество реактивныхэлементов, что существенно улучшаетмассогабаритные показатели преобразовательного устройства 1 и 2,Однако в данных устройствахимеет место общая или групповая коммутация основных тирис.оров инвертора и, следовательно, не обеспе и; -вается такой гармонический составвыходного напряжения, который достигается при повентильной коммутациитирнсторов, например, методом дополнительных коммутаций на полупериоде 131,близкой к предложен ой сущности являетс зного автономного и ния, содержащего по ченные ко входным выводам мост- основных тиристоров, шунтированныхобратными диодами, параллельно каждому иэ которых подключены черездвухоперационные тиристоры вторичные обмотки импульсного трансформатора, и однофазный коммутирующий тиристорный мост, в диагональ постоянного тока которого включена первичная обмотка упомянутого импульсноготрансформатора, а в диагональ пере-.менного тока - параллельно соединенные коммутирующие реактивная цепочка,состоящая из конденсатора и дросселя и цепочка иэ двух доэарядныхтиристоров, катоды которых образуютобщую точку и ею подключены к отрицательному выводу источника питанияннвертора.В данной схеме инвертораобеспечивается повентильная коммутация основных тиристоров и, крометого, возможно регулирование начального напряжения на коммутирующем конденсаторе а значит и амплитудЫколебательного тока в коммутируааейцепочке в зависимости от величины тока нагрузки, что является достоинством устройства при его работе напеременную по величине нагрузку,поскольку обеспечивается экономичноерасходование коммутационной энергии,требуемой для эапирания основныхтиристорон, т,еПовышается коэффициент полезного действия устройства4,Недостаток данного устройстваянляется неудовлетворительное дляряда случаев практического примененияиннертора качество его выходногонапряжения, что является следствиемприменения в инверторе параллельной,а не последовательной коммутации,которая н отличие от последней частоне обеспечивает требуемой линейностирегулировочной характеристики и жесткости выходной характеристики преобразовательных устройств особеннов области высоких рабочих частот.Цель изобретения - улучшениекачества выходного напряжения инвертора.Поставленная цель достигаетсятем что н автономный инвертор напряжения, содержащий подключенныеко входным выводам трехфазный мостосновных тиристоров, последовательнос каждым нз которых включены трансФорматорные обмотки, и трехфазныймост обратных диодов, однофазныйтиристорный мост с коммутирующиМконденсатором в диагонали, связанным своими обкладками с анодами двухцозарядных тиристоров, подключенныхкатодами к отрицательному входномувыводу, причем катодная группа одноФазного моста связана с одним концом первичной обмотки импульсноготрансформатора; другой конец которойсоединен с анодной группой этогоже моста и положительным входнымныводом, снабжен тремя распределительными тиристорамн, двумя дополнительными импульснымИ трансформаторами и двумя дросселями, включеннымимежду обкладками коммутирующегоконденсатора и анодами дозарядныхтиристоров, а в качестве трансФорматорных обмоток каждой Фазыиспользованы вторичные обмоткисоотнетствующего импульсного трансформатора, причем первичные обмоткивсех импульсных трансформаторов споследовательно соединенными с нимираспределительными тиристорами, подключенными анодами к катодной группеоднофазного моста, соединены параллельно.На Фиг: 1 представлена принципиальная схема предлагаемого автовомйого инвертора напряжения н трехФаэном мостовом варианте исполнения;на Фиг, 2 - временные диаграммы,поясняющие работу устройства на интервале коммутации,Трехфазный мостовой конверторсодержит основные тиристоры 1-6,последовательно каждому из которыхвключена одна из вторичных обмоток7-12, расположенных по две обмотки на каждом иэ трех импульсных тран"- форматоров 13-15, а каждую цепочкуиз основного тиристора и вторичнойобмотки шунтирует обратный диод16-21, трехфазную нагрузку 22 иоднофазный мост из коммутирующих)тиристорон 23-26. В диагональпеременного тока этого моста включены параллельно соединенные коммутирующая реактивная цепочка 27, состоящая из конденсатора 28, и цепочка из двух дозарядных тиристоров29 и 30 и двух линейных,цросселей31, 32, причем дозарядные тиристорыобразуют своими катодами общую точку, которая соединена с отрицатель ным входным выводом. В диагональпостоянного тока включены три параллельно соединенные цепочки, н каждуюиз которых входит один распределительный тиристор из числа 33-35 и 20 одна из первичных обмоток 36-38,расположенных соответстненно натрансформаторах 13-15.Иннертор работает следующим образом.Пусть и начальный момент с.о открыты тиристоры 1 3, и 5, а напряжениена коммутирующем конденсаторе 28имеет положительный потенциал напраной обкладке. В момент времениначинается процесс коммутациитйристора 1. Для выключения тиристора 1 подают импульсы положительноготока управления на тиристоры 23,26 и 33. При этом конденсатор 28 начинает перезаряжаться по контуру28-26-33-26-23-28, На первичной обмотке 36 н моментпоявляется напряжение, равное (без учета падениянапряжения в проводящих тиристорах23, 26 и 33) напряжению на конден- Щ саторе 28. Это напряжение трансформируется на вторичные обмотки 7 и10. Коэффициент трансформации трансформаторов 13-15 выбирают таким, чтобы на вторичных обмотках появлялосьнапряжение большее го величине, чемнапряжение источника питания. В этомслучае на запираемом основном тиристоре иннертора (н рассматриваемыйкоммутационный такт - это тиристор 1)появляется импульс обратного анодного напряжения. Этот импульс прикладывается к тиристору 1 на интервале времени -.(фиг. 2, в)после того, как н момент + восстанавливает блокирующие свойстваанодный р-и-переход тиристора 1.Когда на ;яристоре 1 появляетсяобратное анодное напряжение, токФазы А переключается на обратныйдиод 19, благодаря чему напряжение щ фазы А изменяет полярность на противоположную практически без задержкиотносительно начала процесса коммутации тиристора 1 (интервал 1. -1занимает около 1 мк-), в то время, у как н известном устройстве это838971 О20 25 ЗО 35 40 50 55 происходит со значительной (несколько десятков микросекунд) задержкойчто ограничивает использование ин"нертора н диапазоне верхних частот,а кроме того, зта задержка нестабильна и зависит от величины токанагрузки. Отсутствие укаэанной задержки улучшает качество выходногонапряжения по сравнению с известным устрсйством, а именно делает болеежестксй внешнюю характеристику иповышает линейность регулировочной характеристики инвертора. В момент 1 у производят отпирание тиристора30 по цепи управления, и начинается процесс доэаряда конденсатора 28по контуру 28-32-30 - источник питания инвертора - 23-28. Наличиеисточника напряжения в данном контуре позволяет восполнить потериэнергии в конденсаторе 28, имеющиеместо на интервале времениВ момент 6 ток и конденсаторе 28спадает до нуля, тиристоры 23, 26,33 и 30 выключаются, после чего на вторичные обмотки 7 и 10 перестает поступать напряжение с перезаряженного конденсатора 28 и и моментна тиристоре устанавливается напряжение, равное по величине напряжению источника питания инвертора. Таким образом, благодаря гальванической развязке коммутирующего конденсатора 28 от основных тиристорон 1-6 с помощью импульсных трансформаторов 13-15 перенапряжение на основных тиристорах инвертора появляюгся только на кратковременном (несколько десятков илидаже единиц микросекунд) интервалевремени пцдпр 4 а 1 - Т,что благоприятно сказывается на предельнокоммутируемой иннерторсм мощности,потому что тиристоры достаточноустойчивы к кратковременными перегрузкам по напряжению, так какв данном устройстве скорость нарастания прямого напряжения на основных тиристорах ограничена досравнительно небольших величин(Фиг. 2, н). Начиная с момента 1 в принципе возможна коммутация очередного основного тиристора инвертора. В следующий коммутационный такт сначала осуществляют отпирание тиристоров 24 и 25, а также того распределительного тиристора из числа 33-35, который обеспечивает подачу обратного анодного напряжения на очередной запираемый основной тиристор иннертора. Затем, спустя время эадержки 1 Зуд 1 С. у осуще с твл яют отпирание дозарядноготиристора 29.Регулирование интервала времени 19 позвовяет производить регулирование напряжения на конденсаторе 28, а значит и амплитуды коммутационного тока, что обеспечивает минимальные коммутационные потери ,при работе иивертора на изменяющуюся :по величине нагрузку. ФОрмула изобретения Автономный инвертор напряжения,содержащий подключенные ко входнымвыводам трехфазный мост основныхтиристоров, последовательно с каждымиз которых включены трансформаторные обмотки, и трехфазный мост обратных диодов, однофаэный тиристорныймост с коммутирующим конденсаторомв диагонали, связанным своими обкладками с анодами двух доэарядныхтиристоров, подключенных катодамик отрицательному входному выводу,причем катодная группа однофазногомоста связана с одним концом перничной обмотки импульсного трансформатора, другой конец которой соединен с анодной группой этого жемоста и положительным входным ныводом, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью улучшения качестнавыходного напряжения, он снабжентремя распределительными тиристорами,двумя дополнительными импульснымитрансформаторами и двумя дросселями,включенными, каждый, между обкладками коммутирующего конденсатораи анодами дозарядных тиристоров,а в качестве трансформаторных обмотоккаждой Фазы использованы вторичныеобмотки соответствующего импульсноготрансформатора, причем первичныеобмотки всех импульсных трансформаторов с последовательно соединеннымис ними распределительными тиристорами, подключенными анодами к катодной группе однофазного моста, соединены параллельно.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент Японии 9 4712087,кл. 5666, 1972.2. Авторское свидетельство СССРИ 248827 кл. Н 02 М 7/515, 1968.3. Попков 0.3. Автономныеинверторы напряжения с улучшеннойформой кривой выходного напряжения.Дис. на соиск, учен. степени канд.техн. наук. М., МЭИ, 1974.4. Авторское свидетельство СССР9 572884, кл Н 02 М 7/515, 1975..енред С.ЯЯгУнова рректор Г, Реыетннк- ой 1. ъоьща 1,., л боуи над ППП Патент, г. Ужгород уд, Проектная,-"к 7 М сударст м изобр ва, жВНИИПОйо дед13035, Кос Подписенного коьытета СССРтений н открытнйРауыская иаб д.