Автономный инвертор

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическикРеспублик и 905963(22) Заявлено 080580 (21) 2919981/24-07с присоединением заявки Ио(23) ПриоритетОпубликовано 15.0232. Бюллетень йо бДата опубликования описания 15.02,82 31) М. КП.З Н 02 М 7/515 Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытий71) Заявитель 1 пРЖ Ленингра нй институт авнационн 4 ) АВТОНОМНЫ БЕРТ к преображет быть нсэлектропитаостояы ного Изобретение относитсязовательной технике и мопользовано в источникахния для преобразования и5 тока н переменный.Известен автономный инэертор, содержащий соединенные между собой по мостовой схеме основные и отсекающие вентили, вентили обратного тока, ком О мутирующне конденсаторы, общий последовательный двухобмоточный коммутирующий дроссель, один конец каждой из обмоток которого соединен с общей точкой основных вентилей, а другой .с одним из выводов источника питания, а также последовательные цепи из диода и резистора, подключаемые параллельно к обмоткам общего последовательного двухобмоточного коммутирующего дросселя. Кроме этого,2 известен также автономный инвертор, используемый в системах частотно-ре" гулируемого привода, содержащий сое-, диненные между собой, например, по мостовой схеме основные и отсекающие вентили, вентили обратного тока, коммутирующие конденсаторы и дроссели, вентили и дроссели подзаряда, общий последовательный двухобмоточный коммутирующий дроссель, один конец каждой из обмоток которого соединен с общей точкой основных вентилей, а другой с одним мз выводов источника литания, последовательные цепи иэ диода и резистора, подключаемые к выводам обмоток двухобмоточного по. следовательно коммутирующего дросселя (13.Недостаток указанных инверторов заключается в снижении КПД аа счет накопления и рассеивания энергии в коммутирующем дросселе. Величина энергии, запасенной в номий тирующем дросселевозрастает при увеличении частоты инвертора. В результате этого возрастают потери энергии в инверторе, увеличивается загрузка вентилей и мощность коммутирующих конденсаторов.Наиболее близким к предлагаемому является автономный инвертор, который содержит соединенные мещду собой например, по мостовой схеме, основные и отсекающие вентили, вентили об ратного тока, коммутирующие конденсаторы и дроссели, общий последова" тельный коммутирующий дроссель, один конец кащцой из обмоток которого соединен с одним концом последова- тельной цепи из диода и резистора, 90596.3вентили и дроссели подзаряда, два развязывающих диода, каждый из которых соединен встречно-параллельно с диодом соответствующей из указанных цепей и подключен между одним иэ выводов источника питания и общей точкой вентилей обратного тока 2),Недостаток такой схемы инвертора заключается в потерях мощности за счет рассеивания тепла на резисторах цепей возврата реактивной мощности коммутирующих конденсаторов, причем с увеличением частоты выходного напряжения потери увеличиваются.Целью изобретения является повышение КПЦ устройства.Указанная цель достигается тем, что автономный инвертор, содержащий соединенные мехду собой, например,по мостовой схеме основные и отсекающие вентили, вентили обратного тока,коммутирующие конденсаторы и драссели, развязывающие диоды, каждый изкоторых соединен встречно-параллельно с ограничивающими диодами и подключен между общей точкой вентилейобратного така и одним из соответствующих выводов для подключения источников питания, общий последовательный коммутирующий драссель, один конец каждой иэ обмоток которого саединен с общей точкой основных вентилей,а другой - с выводом для подключения источника питания, снабжен вентильным выпрямителем, собранным, например, па мостовой 2-х полупериодной схеме, и коммутирующим трансформатором, две первичные обмотки которого соединены последовательно с ограничивающими диодами и подключенымежду абщимя точками основных вентилей и вентилей обратного тока, авторичная обмотка подключена в диагональ вентильного выпрямителя, выход которого подключен " к соответствующим выводам для подключения источника питания. На чертеже дана приципяальная электрическая схема инвертора в вао рианте трехфазного мостового преобразователя.Схема включает основные венти-. ли 1 - 6, отсекающие вентили 7 - 12, вентили обратного тока 1318, ограничивающие диоды 19-20, развязывающие диады 21-22, двухобмоточный последовательный коммутирующий дроссель 23, коммутирующий трансформатор 24, коммутирующие конденсаторы 2 . - 30, коммутирующие дроссели 31 36, вентили выпрямителя 37 - 40.Основные вентили 1-6 соединены последовательно с отсекающими вентилями -12 и вместе собраны по трехфазной мостовой схеме. Вентили обратного тока 13-18 также собраны по трехфазной мостовой схеме. Ограничивающие диоды 19 т 20, первичные 40 45 5 О 55 60 65 обмотки коммутирующего трансформатоРа 24, совместно с коммутирующи конденсаторами 25-30, коммутирующими дросселями 31-36 образуют коммутационный колебательный контур. Индук" тивное сопротивление первичных обмоток коммутирующего трансформатора 24 должно быть в 20-50 раз меньше индуктивного сопротивления двухобмоточного последовательного коммутирующего дросселя 23 на частоте коммутации, но достаточным для получения отрицательного напряжения на запираемых ос-: новных вентиля эффектно влияющего на уменьшение времени выключения запираемых основных вентилей. Развязывающие диоды 21-22 и ограничивающие диады 19-20 предотвращают короткое замыкание индуктированной ЭДС последовательного двухобмоточного коммутирующего дросселя 23 через первичные обмотки коммутирующего трансформатора 24 и обеспечивают ограничение процесса перезаряда коммутирующих конденсаторов 25-30 одним полупериодом . Предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет энергио коммутирующих конденсаторов 25-30 не рассеивать на активных элементах схемы, а преобразовывать ее в энергию магнитного ноля с помощью коммутирующего трансформатора и возвращать обратно в сеть, Вследствие этого,количество электроэнергии, потребляемой из сети, уменьшается, что приводит к повышению КПД предлагаемого инвертара по сравнению с известным,Инвертор работает следующим образом. Пусть и данный момент времени ток проводят основные вентили 1 и б, т.е. включены Фазы А и С,коммутация тока происходит с основного вентиля 1 на основной вентиль 2. Во время работы основных вентилей, 1 и б коммутирующие конденсаторы 25 и 26 заряжаются с полярностью заряда, указанной на чертеже. При открывании основного .вентиля 2, практически мгновенно прекращается ток через основной вентиль 1. Все дальнеишие процессы коммутирующего инвертора, связанного с переэарядом коммутирующих конденсаторов 25 и 26, подчинены следующим условиям: при коммутации основных вентилей 1-3 коммутирующие конденсаторы 28-30 не перезаряжаются, а перезаряжаются только коммутирующие конденсаторы 25-27 и, наоборот, при коммутации основных вентилей 4-5 перезаряжаются коммутирующие конденсаторы 28-30 и не пере- заряжаются коммутирующие конденсаторы 25-27; вентили обратного тока 18 и 14, проводившие ток к этому времени, а также вентиль обратного тока 13 оказываются открытыми;отсекаюший вентиль 8 до момента спада до нулянапряжения на коммутирующих конден- тирующих конденсаторов 25-27 до насаторов 25-27 заперт, пряжения источника питания приводитВыключение основного вентиля 1 к запиранию отсекающего вентиля 7,после отпирания основного вентиля 2 прекращению коммутационного интервапроисходит за счет того, что к кол- ла, запиранию вентиля обратного толекторно-эмиттерному переходу основ-ка 18 и переходу тока Фазы А на венного вентиля 1 прикладывается отри- тиль обратного тока 16. В предлагаецательное напряжение коммутирующих мом устройстве ло сравнению с известконденсаторов по цепи: основной вен- ным реактивная энергия коммутирующихтиль 2 - коммутирующий дроссель 32 - конденсаторов 25-30 не рассеиваетсяосновной вентиль 1 - коммутирующий о на активных сопротивлениях устройстдроссель 31 - коммутирующий конден- ва, .тем самым снижая КПД преобразосатор 25. После спада до нуля тока . вателя, а возвращается обРатно в сетьосновного вентиля 1 образуется ко- за счет введения в схему соответстлебательный контур перезаряда ком- вующим образом соединенных коммутимутирующих конденсаторов 25-27, сос-Рующего трансФорматора 24 и вентильтоящий из коммутирующего дросселя 31, ного выпрямителя, собранного по 2-хотсекающего вентиля 7, вентиля обрат- ,полупериодной схеме на вентиляхного тока 13, ограничивающего дио-40.,да 19, первичной обмотки коммутирую- Таким образом применение указаннощего трансформатора 24, основного го автономного инвертора напряжениявентиля 2, коммутирующего дросселя 32 позволяет повысить КПд за счет сниже 26Эа счет введения в цепь ограничиваю- ния количества энергии, потребляещего диода 19 протекание тока в этой мой из сети. С Увеличением рабочейцепи происходит в течение полуперио- . частоты инвертора эфФективность инда частоты коммутацииВ этот полу- вертора пРопоРционально повышается,период к основному, вентилю 1 прикла- Я так как количество реактивной энердавается отрицательное напряжение, гии коммутирующих конденсаторов, возравное падению напряжения на первич- вращаемое обратно в сеть, увеличиваной обмотке коммутирующего трансформатора 24. Время, в течение которогоотрицательное напряжение прикладыва- ЗО Автономный инвертор, содержащийется к запираемому основному венти- соединенные между собой по мостовойлю 1, необходимо ему для восстанов- схеме основные и отсекающие вентили,ления своих свойств. Эа время пере- вентили обРатного тока, коммутируюзаряда коммутирующих конденсаторов щие конденсаторы и дроссели, развя 25-27 ток в последовательном двухоб- Я зывающие диоды, каждый из котоРыхмоточном коммутирующем дросселе 23 соединен встречно-параллельно с огпрактически не изменяется, а энергия раничивающими диодами и. подключенмежду общей точкой вентилей обратноэлектрического поля, запасенная вго тока и одним из выводов для подн енсато ах 25-27ключения источника питания, общийпреобразуется В электромагнитную 40 последовательный коммутирующий дроссель, один конец каждой из обмотокра 24, который затем посредствомкоторого соединен с общей точкой освторичной обмотки коммутирующегоновных вентилей, а другой - с вывотрансформатора 24 через вентильнывентильныйдом для подключения источника питавыпрямитель, выполненный на вентн 4 ния,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,лях 37-30, возвращает его обратнос целью повышения КПД, он снабженв сеть. Когда напряжение на коммувентильным выпрямителем, собраннымтирующих конденсаторах 25-27 прохо по 2-х полупериодной мостовой схеме,дит через нуль в дальнейшем становит и коммутирующим трансформатором, двеся положительным, происходит откры що первичные обмотки которого соединевание отсекающего вентиля 8 и запины последовательно с органичивающимиранке вентиля обратного тока 13. В диодами и подключены между общимирезультате на протяжении коммутацион точками основных вентилей обратногоного интервала ток в дальнейшем про- тока,а вторичная обмотка включена вводят основные вентили 2 и 6, от диагональ вентильного выпрямителя,секающие .вентили 7, 8 и 12 и вентивыход которого подключен к соответли обратного тока 18 и 14. В зави" ствующим выводам подключения источмости от коэффициента нагрузки Реника питания.жим ведения тока вентилями обратно- Источники информации,го тока 13-18 может быть непрерывным принятые во внимание при экспертизеи прерывистым в пределах межкоммута- щ 1, Глазенко Т,А Гончаренко Р.Б.ционного интервала. Заряд коммутирую- Полупроводниковые преобразователищих конденсаторов 25-27 осуществля- частоты в электроприводах, Лется практически постоянным током Энергия, 1969, с. 22, рис. 11 б.фазы А, который приблизительно равен 2. Авторское свидетельство СССРамплитуде фазного тока. Заряд комму я р 588605, кл. Н 02 И 7/515, 1976.905963 718 Подписноетвенного комитета СССРбретений и открытий35 Раушская наб., д, 4/ 3 394/72 Тираж ВИИИПИ Государс по делам изо 113035 у Москва Ж илиал ППП 1 фПатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель Г,Иыцыкедактор Л.Авраменко Техред М.Надь Корректор А.дзятко