Автономный инвертор напряжения

72) Авторы изобретеии О. улатов и С. ынь Московский ор 71) Заявитель енина энергетичес АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТСР НАПРЯЖЕНИЯ Изобретение относится к электротех" нике и может быть использовано в устройствах электропривода и преобразователях частоты со звеном постоянного тока.Известны схемы автономных инверторов напряжения с узлами коммутации основных тиристоров, построенные на основе однофазного тиристорного моста, в диагонали которого включенао коммутирующая цепочка из конденсатора и дросселя 1 1 и 2 1.Однако в указанных устройствах имеет место общая или групповая коммутация основных тиристоров инверто 15 ра, и следовательно, не обеспечивается такой гармонический состав. выходного напряжения, который достигается при повентильной коммутации тиристоров, например, методом дополнительных коммутаций на полупериоде 13 .Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является схема автономного инвертора напряжения,содержащего трехфазные мосты основных1 тиристоров и обратных диодов, однофазный мост коммутирующих тиристорови три коммутирующих трансФорматора,.вторичные обмотки которых включеныпоследовательно основным тиристорамсоответствующей фазы инвертора,а первичные обмотки с последовательно подключенными распределительнымитиристорами образуют три соединенныепараллельно между собой распределительные цепочки, одни концы которыхподключены к тиристорам катодной группы упомянутого однофазного моста,другие концы подключены через дозарядный тиристор к отрицательному входному выводу, а через вспомогательныйдиод - к положительному входному выводу, В данной схеме инвертора осуществляется повентильная коммутация .основных тиристоров последовательно.го типа, которая обеспечивает хороший гармонический состав выходногонапряжения, а также жесткость выход"93630ной и линейность регулировочной характеристик инвертора. Кроме того, предусмотрено регулирование начального напряжения на коммутирующем конденсаторе, а значит и амплитуды колебательного тока в коммутирующей цепочке в зависимости от величины тока нагрузки, что при работе инвертора на переменную по величине нагруз. ку обеспечивает экономичное расходо вдние коммутационной энергии, требуемой для эапирания основных тиристоров, т.е. повышается КПД устройства 415Недостатками устройства являютсясравнительно сложная схема инвертора и его неудовлетворительные массогабаритные показатели, что обусловлено наличием в инверторе трех коммутирующих трансформаторов, сердечники которых имеют воздушные зазоры,Цель изобретения - .улучшение массогабаритных показателей и упрощениеустройства.25Поставленная цель достигается тем,что в автономный инвертор напряжения,содержащий трехфазнйе мосты основныхтиристоров и обратных вентилей, однофаэный мост коммутирующих тиристоровс коммутирующим конденсаторо в диагонали переменного тока, катоднаягруппа тиристоров которого подключена через доэарядный тиристор к отри"цательному входному выводу, а черезвспомогательный диод к положительному входному выводу, а также коммутирующий индуктивный элемент, в качестве последнего использован линейныйкоммутирующий дроссель, один конецкоторого подключен к положительному40входному выводу, а другой конецк анодам основных и коммутйрующихтиристоров, образующих анодные груп"пы упомянутых мостов, а в качествеобратных вентилей используют тиристоры.На фиг. 1 представлена принципиальная схема автономного инвертора напряжения; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства 50на интервале коммутации.Инвертор содержит трехфазные мос"ты основных 1-6 и обратных 7-12 тиристоров, нагрузку 13, однофазный мост коммутирующих тиристоров 14-17 с ком мутирующим конденсатором 18 в диаго нали переменного тока, к катодной группе тиристоров которого подключены анодами доэарядный тиристор 19 ивспомогательный диод 20, а к аноднойгруппе однофазного моста подключенлинейный коммутирующий дроссель 21.Инвертор работает следующим обраэом,Пусть в начальный момент времени1 открыты тиристоры 1, 3 и 5, а коммутирующий конденсатор 18 заряжендо напряжения О 0 при положительномпотенциале на правой обкладке, причем, О 7 Е из-за раскачки напряжения в колебательном 1.С-контуре, гдеЕД - напряжение источника. питания.8 момент времени й начинаетсяпроцесс коммутации тиристора 1, длячего подают отпирающие импульсы управления на тиристоры 14, 16 и 10.При этом конденсатор 18 начинает перезаряжаться по контуру тиристор 16диод 20 " дроссель 21 - тиристор 11(фиг. 2 а), где Оц - напряжение на,конденсаторе 18. Период перезарядаприближенно (без учета активных потерь) выражается формулойт = гас, (1)где С - значение емкости конденсатора 18;1. - значение индуктивности дросселя 21.Так как ОоЕ 1 результирующеенапряжение в контуре дроссель 21источник - тиристоры 10 и 1 - дроссель 21 оказывается обратным для тиристора 1, Анодный ток ц, через него в момент времени й изменяет своенаправление на обратное, а в моментй когда восстанавливает блокирующиесвойства анодный р-и переход тиристора 1, на нем появляется обратное анодное напряжение (фиг. 2 в). В моментй ток фазы А переключается на тиристор 10 и напряжение фазы А ОА изме"няет полярность на противоположную(фиг. 2 г) практически беэ задержкиотносительно начала процесса. коммутации тиристора 1. Это позволяет обес.печить жесткость внешней и линейностьрегулировочной характеристик инвертора.1В момент й на тиристоре 1 появляется прямое анодное напряжение, и кэтому моменту времени он должен успеть восстановить непроводящие свойства.В момент С производят отпираниедозарядного тиристора 9 и начинается процесс дозаряда конденсатора 18Формула изобретения 5 9363 по контуру тиристоры 18 и 19 - источник - дроссель 21 - тиристор 14. Наличие источника напряжения Е, в данном контуре позволяет восполнить потери энергии в конденсаторе 18, име ющие место на интервале времени . -й 5.В момент йб ток в конденсаторе 18 спадает до нуля, после чего в моментС 1 тиристоры 14 и 16 и 19 восстанавливают непроводящие свойства, а на 0 тиристоре 1 устанавливается прямое напряжение Г 11Начиная с момента ф в принципевозможна коммутация очередного основного тиристора инвертора, В следующий 15коммутационный такт сначала осуществляют отпирание тиристоров 15 и 17 а также того тиристора из числа 7-12, который обеспечивает подачу обратного анодного напряжения. на очередной 20 запираемый, тиристор инвертора, Затем,спустя время задержки С = й осуществляют отпирание дозарядного тиристора 19.Регулирование интервала1 поз ц воляет как и в противопоставля мом устройстве производить регулирование напряжения на конденсаторе 18,.а значит и амплитуды коммутационного тока, что обеспечивает минимальные коммутационнйе потери при работе инвертора на изменяемую по величине нагрузку,Предлагаемое устройство характеризуется простотой и улуцшенными массогабаритными показателями по сравне 35 нию с известным. Это достигается использованием в качестве обратных вентилей тиристоров вместо диодов, причем данные тиристоры выполняют и функции распределительных тиристоров, обеспечивая повентильную коммутацию основных тиристоров инвертора, Применение одного линейного коммутирующего дросселя вместо трех коммутирующих трансформаторов, Из-эа подмагничива 45 ния протекающим по вторичным обмот" кам током нагрузки сердечника коммутирующих трансформаторов известного устройства работают на частном цикле петли гистерезиса, Это ухудшает мас- согабаритные показатели трансформа 50 торов и всего инвертора в целом. Кроме того, коммутирующие трансформаторы сложны в изготовлении, так каких сердечники должны иметь строго определенную длину воздушного Зазора для получения требуемой индуктивности 1., значение которой согласно формуле (1) определяет время перезаряда 05 6коммутирующего конденсатора и часть этого времени -продолжительность приложения к основному тиристору обратного анодного напряжения интервалй, на фиг. 2 в), Сравнительно небольшая индуктивность (особенно при использовании основных тиристоров с малым временем выключения) требует довольно большой длины воздушного зазора, которая приводит к значительному выпучиванию магнитного потока в зазоре, Это резко затрудняет аналитицеский .оасчет проектируемого трансформатора и не позволяет обес" печить хорошую магнитную связь между его первичной и вторичными обмотками, которая необходима для передачи им" пульса запирающего напряжения с коммутирующего конденсатора на основние тиристоры с наименьшими потерями, В данном же устройстве коммутирующий дроссель имеет одну обмотку и может быть выполнен без Ферромагнитного сердечника. Автономный инвертор напряжения, со.держащий трехфазные мосты основныхтиристоров и обратных вентилей, однофазный мост коммутирующих тиристоровс комиутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, катодная группа тиристоров которого подключеначерез дозарядный тиристор к отрицательному входному выводу, а черезвспомогательный диод - к положительному входному выводу, а также коммутирующий индуктивный элемент, о тл и ч а ю щ и й с я тем, цто, с .целью улучшения массогабаритных показателей и упрощения, в качествекоммутирующего индуктивного элемен"та использован линейный коммутирующий дроссель, один конец которогоподключен к положительному входномувыводу, а другой конец - к анодамосновных и коммутирующих тиристоров,образующих анодные группы упомянутых мостов, а в качестве обратныхвентилей использованы тиристоры.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Японии Иф 47-12087,кл. 56 С 6, 19722 Авторское свидетельство СССРЛ" 248827, кл. Н 02 М 7/515 1968.3. Попков О. 3. Автономные инверторы напряжения с улучшенной формой7 936305кривой выходного напряжения. Дис, насоиск. учен. степени канд. техн. наук,М МЭИ, 197" 84. Авторское свидетельство СССР по заявке И 2922770/07кл. Н 02 М 7/515, 1980. Составитель И. Жеребина Редактор И.Иитровка Техред А. Ач Коррекгор В. Сини45/70 Тираж 721 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР.по делам изобретений и открытий113035, Москва, К, Раушская наб д. 4/5 ка лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная