Автономный инвертор напряжения

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 1949762(53) УДК 62.314. .572 (088.8) Опубликовано 07.08.82. Бюллетень29Дата опубликования описания 07.08.82 пе делам нэееретеннй н иткрмтнй(72) Авторы изобретения Московский ордена, Ленина энергетический институт(54) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР НАПРЯЖЕНИЯ Изобретение относится к области электтротехники и может быть использовано для любого варианта схемы тиристврного инвертора напряжения с однофазной и трех,фазной нагрузкой. По основному авт. св.338970 известен автономный инвертор напряжения, содержащий подключенный к входным выводам трехфазный мост основных тиристоров, шунтированных обратными диодами и последовательными цепочками, состоящими, каждая, из втор 1 чной обмотки коммутируемого трансформатора и двухоперационного тиристора, причем один конец первичной обмотки трансформатора соединен с анодом низкочастотного диода, катод которого подключен к положительному входному вь 1 воду, соединнему с анодно": группой однофазного коммутирующего тиристорного моста с коммутирующей 1 С- цепочкой в диагонали переменного тока, а другой конец первичной обмотки коммутирующего трансформатора подключен к катодной группе однофазного.тиристорного моста и аноду дозарядного тиристора, катод которого соединен с отрицательным входным выводом 1.Недостатком является ограничение коммутируемых токов нагрузки, обусловленное недостаточно эффективным использованием коммутирующего трансформатора.Цель изобретения - увеличение уровнякоммутируемых токов нагрузки.Поставленная цель достигается тем, чтов автономном инверторе напряжения ком мутирующий трансформатор снабжен вспомогательной обмоткой, включенной последовательно с дозарядным тиристором.На фиг. 1 представлена принципиальнаясхема автономного инвертора напряжения в трехфазном мостовом варианте исполнения; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняюшие работу устройства на интервале коммутации.Трехфазный инвертор с основными тиристорами 1 - 6, шунтированными обрат ными диодами 7 - 12 и последовательнымсоединением вторичных обмоток 3 - 6 импульсного коммутирующего трансформатора 19 с двухоперационными тиристорами 20 - 25, работает на трехфазную нагрузку 26и содержиоднофазный мост и 3 коммутирующих тири сторов 27 - 30, к диагоналипеременного тока которого подключена коммутирующая цепочка 31 из конденсатора32 и дросселя 33, а к диагонали постоянного тока - последовательно соединенные5первичная обмотка 34 трансформатора 19и низкочастотный диод 35. Между катоднойгруппой однофазного моста и отрицательным выводом источника питания инвертора включены последовательно соединенные 1 Одозарядный тиристор 36 и вспомогательнаяобмотка 37 коммутирующего трансформатора.Инвертор работает следующим образом.Пусть в начальный момент времени 1 ооткрыты тиристоры 1,3 и 5, а коммутирующий конденсатор 32 заряжен при положительном потенциале на правой обкладке.В момент времени 1 начинается процесскоммутации тиристора 1. Для запираниятиристораподают положительные уп вравляюцие импульсы на тиристоры 20,27 и 30. Конденсатор 32 начинает перезаряжаться по контуру 32 - ЗЗ - 30- 34 - -35 -27 32 (фиг. 2 а), а через тиристорпротекает ток , (фиг. 2 в), равный разноститока нагрузки фазы А - 1 д, и тока указанного колебательного контура зз, приведенного через коэффициент трансформацииКтр = ъз /ФЬ 4 (где ю,з и ъ 4 - числовитков обмоток 13 и 34), во вторйчной оомотке 13 трансформатора 19 (см. ток г= 2Ктр на фиг. 2 б), После момента времениток з 2 становится по величине большетока 1 д и ток, равный их разности, переходит в диод 7, а тиристор 1 оказывается подобратным анодным напряжением, и восстанавливает непроводящие свойства. На з 5интервале времени ( - 1 з до того,как ток 12спадет до величины тока 1 д, подают отпирающий импульс управления на тиристор 36 и запирающий отрицательный импульс тока управления на двухоперацион Вный тиристор 20. При отпирании тиристора 36 обмотки 34 и 3 через этот тиристор и диод 35, проводящий некоторое время в обратном направлении, подключаютсяк источнику питания и на обмотке 13 возникает импульс напряжения с амплитудой 45Е Ктр, где Ктр - коэффициент трансформации, равный отношению числа витковобмотки 13 и разности числа витков обмоток 34 и 37 (две обмотки включены встречно по отношению друг к другу, причем%437 ) т е Ктр 2= %ФфзФ - %7)При К ) 1 тиристор 20 оказывается подобратным анодным напряжением величинойЕ (Ктрг - 1), которое совместно с импульсом отрицательного тока управления приводит к комбинированному выключению двухоперационного тиристора 20,По существу эквивалентная схема, приведенная к обмотке 13 трансформатора 19,на этапе выключения тиристора 20 (интервал 1 з - ,15) представляет собой последовательную цепочку, состоящую из источника пита юшего напряжения Ед, источника импульсного напряжения К Е,1, направленного встречно первому источнику и превышающего его по величине, проводяших в прямом направлении тиристора 36 и диода 10, по которому начинает протекать ток 1 и проводящих на интервале 1 - 14 в обратном направлении тиристора 20 и диода 35, причем диод 35 выбирают таким, чтобы время жизни неосновных носителей в его базе (это время определяет величину накопленного в базе диода 35 избыточного заряда и скорость его спада) было больше времени жизни неосновных носителей в и-базе тиристора 20. Поэтому тиристор 20 первым в момент 4 восстанавливает непроводящие свойства в обратном направлении (фиг. 2 е), и именно к нему в данный момент времени прикладывается практически все напряжение Еа(К - 1) в обратном направлении (фиг. 2 ж), так как диод 35 в момент т 4 еше имеет существенно меньшее, чем у тиристора 20, сопротивление в обратном направлении из-за оставшегося в нем избыточного заряда. Таким образом, импульс обратного анодного напряжения сохраняется на тиристоре 20 до момента (5, когда заканчивается процесс снижения до равновесного значения заряда неосновных носителей в базе диода 35, накопленного во время протекания через этот диод прямого анодного тока (интервалфиг. 2 г).В момент 15 сопротивление диода 35 в обратном направлении резко увеличивается и на обмотке 13 перестает наводиться напряжение К Ен,что приводит к появлению на тиристоре прямого напряжения Е(фиг. 2 ж).Одновременно с процессом выключения тиристора 20 при отпирании тиристора 36 начинается процесс дозаряда конденсатора 32 по контуру 32 - 33 - 30 - 36 - источник питания инвертора - 27 - 32. Наличие источника напряжения в данном контуре позволяет восполнить потери энергии в коммутируюшей 1.С - цепочке, имеюшие место на интервале времени 1, - .В момент 1 в ток-- 0 и тиристоры 27, 30 и 36 выключаются, после чего в принципе возможна коммутация очередного основного тиристора инвертора,В следующий коммутационный такт сначала осуществляют отпирание тиристоров 28 и 29 и двухоперационного тиристора, шунтируюшего очередной запираемый основной тиристор инвертора, а затем спустя время задержки 1 д --- 1 осуществляют отпирание дозарядного тиристора 36 и подачу импульса отрицательного тока управления на двухоперационный тиристор, который запирается комбинированным способом как запирался двухоперационный тиристор 20 на предыдущем коммутационном такте. Регулирование времени ( позволяет, как и в противопоставляемом устройстве, производить регулирование напряжения на конденсаторе 32, а значит и амплитуды тока в коммутирующей цепочке 31, что обеспечивает минимальные коммутационные потери при работе инвертора на изменяющуюся по величине нагрузку.Достоинством предлагаемого автономного инвертора напряжения является эффективное использование коммутирующего трансформатора 19, которое приводит к существенному увеличению уровня коммутируемых токов нагрузки. Это объясняется тем, что 15 на интервале коммутации основного тиристора (интервал 1, в (з ), когда трансформатор 19 работает практически с коротко- замкнутой вторичной обмоткой (если пренебречь сопротивлениями проводящих вентилей 20,1 и 7), нужно выбирать Ктр 1, чтобы получить на вторичной обмотке максимально возможную амплитуду тока=1 з 2/Ктр 1, при сравнительно небольшом токе 1, так как ток 1 с большей амплитудой обеспечит коммутацию больших токов 25 нагрузки (токи 1 и 1 д на фиг. 2 б). Практически целесообразно выбирать Кт, = = 0,15 - 0,2. Снизу значение К, р, ограничивается из-за недопустимого ухудшения добротности коммутирующего С - контура, приводящего к возникновению апериодического процесса в данном контуре, поскольку при уменьшении возрастают приведенные к первичной обмотке 34 резистивные потери, обусловленные падением напряжения на проводящих вентилях 20,1 и 7. С другой стороны на этапе запирания тиристора 20 (интервал (з -необходимо выбирать К ,) 1, чтобы обеспечить приложение к тиристору обратного анодного напряжения Ц,бр= Е(К - 1) (фиг. 2 ж) и выключить его комбинированным способом. Как видно требования к К,и Кпротиворечивы (Кт ( 1; Ктр) 1).Формула изобретенияАвтономный инвертор напряжения по авт. св. Мо 838970, отличающийся тем, что, с целью увеличения уровня коммутируемых токов нагрузки, коммутирующий трансформатор снабжен вспомогательной обмоткой, включенной последовательно дозарядным тиристором.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССРМо .838970, кл; Н 02 М 7/515, 1979.итель И. ЖеребинаА. Бойкас Ко21 Повенного комитетаретеннй и открытн35, Раушская наб.г. Ужгород, ул. П тная,Состав едактор Н. Гришанова Тех ред акаа 5493/45 Тираж 7 ВНИИПИ Государст по делам нзоб 113035, Москва, Ж -Филиал ППП Патент, рректор Е. РошкдпнсноеСССРйд 4/5