Автономный -фазный инвертор

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 050379 (21) 2734418/24-07с присоединением заявки йо(Я)м. кл. Н 02 М 7/515 Государствеииьй комитет СССР по делам изобретеиий и открытий.Н. сЕэлектродинамики АН Украинской СР " "А.;(5 ТОНОМНЫЙ а-ФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР образок тим наИзобретение относится к пре вательной технике, в частности ристорным автономным инвертора пряжения.ИЗвестны тиристорные мостовые инверторы с общим узлом коммутации, осуществляющие попеременно принудительную коммутацию то анодной, то катодной группы тиристоров. Они отличаются жесткой внешней характеристикой за счет гальванической развязки коммутирующих и рабочих электромагнитных процессов .в инверторе 1 и 2 1Однако в таких инверторах напряжение источника питания в момент разряда конденсатора узла коммутации прикладывается к зажимам последова" тельной индуктивности на входе, что приводит к увеличению тока, отбира-. емого от источника и циркулирующего в основных тиристорах,усложнению узла коммутации за счет введения различных цепей сброса избыточной энергии коммутации и сложности уста- вовки, защиты инвертора по току.Недостаток заключается также в пониженной помехоустойчивости схемы в связи,с появлением повышенных напряжений на коммутирующей нндуктивности, превышающих величину напряжения питания инвертора.Известны также инверторы с узламикоммутации, осуществляющими попеременную групповую коммутацию аноднойи катодной группы тиристоров, реализующие последовательную коммутациюс независимым контуром перезаряда О коммутирующего конденсатора 31 и 4Однако, содержащиеся в силовойцепи этих инверторов, коммутирующиедроссели обтекаются рабочим токомнагрузки, что приводит к дополнительным потерям и снижению жесткостивнешней нагрузки.Недостатком этих инверторов является также необходимость выбора прямого напряжения силовых тиристоров,равного двойному значению источника 2 О,питания, так как в момент начала перезаряда коммутирующего конденсаторадо исходной полярности к закрытомусиловому тиристору прикладываетсядвойное прямое напряжение, что ухудшает помехоустойчивость и снижаетнадежность работы устройства.Наиболее близким к изобретениюявляется а-фазный автономный инвертор, тиристоры каждой стойки кОторого соединены между собой через дроссели, содержащие мост диодов обратного тока, а также 2 щ вспомогательных тиристора и два узла принудительной коммутации, каждый из которых .выполнен в виде цепочки из последовательно включенных развязывающего вентиля, вспомогательного дросселя и коммутирующего конденсатора, к обкладкам которого через встречно-параллельно включенные комМутирующий тиристор и перезарядный вентиль подключена отпайка коммутирующего дросселя, причем укаэанные цепочки подключены к шинам питания инвертора, одна обмотка одного комму-. тирующего конденсатора первого узла принудительной коммутации связана с точкой объединения электродов катодной группы тиристоров, а обкладка коммутирующего конденсатора второго узла принудительной коммутации связана с точкой объединения электродов анодиой группы тиристоров инвертора, а также катоды тиристоров анодной группы через в вспомогательных тиристоров в непроводящем направлении подключены через обмотку коммутирующего дросселя одного узла принудительной коммутации к точке объединения электродов тиристоров катодной группы, а ,аноды тиристоров катодной группы че- рез другие в вспомогательных тиристоров в проводящем направлении подключены через обмотку коммутирующего дросселя втОрого узла принудительной коммутации к точке объединения электродов тиристоров анодной группы. Известный инвертор с двумя узлами принудительной, коммутации, соответственно для анодных и,катодных тиристоров реализует последовательную коммутацию с независимым контуром перезаряда коммутирующего конденсатора 5.Недостатками известного инвертора являются повышенное число обмоточных элементов, увеличенные массо-габарит-. ные показатели и низкая технологичность производства инверторов. Так, в инверторе предусматривается в демпфирующих дросселей, которые введены с целью исключения шунтирующего дей-ствия диодов моста обратного тока на ,величину обратного восстанавливающего напряжения, прикладываемого к силовым тиристорам, а также ограничения величины параметра на силовых тиристорах дО/д; Повьааенная технологичность и массо-габаритные показатели,инвертора связаны прежде" всего с тем, что демпфирующие дроссели выполняются с тремя промежуточныии от" водами, четыре полуобмотки которых с целью эффективного вывода избыточной энергии через диоды моста обратного тока в цепь источника питания должны иметь высокую магнитную вза- . имосвязь, Кроме того, в процессе сброса запасенной энергии из-за изменения полярности напряжения на за жимах демпфирующих дросселей, несмотря на их кратковременность, силовые тиристоры следует выбирать исходя из двойного прямого напряженияисточника питания, что приводит к росту установленных мощностей полупроводниковых элементов инвертора. 10 в области высоких. частот он снабжендвумя вспомогательными диодами, адвухобмоточные дроссели снабжены дополнительными обмотками, каждая изкоторых последовательно с одним извспомогательных диодов в непровопяЦель изобретения - уменьшение мас.со-габаритных показателей инвертораи улучшение его технологичности.Поставленная цель достигается тем,что автономный инвертор, содержащийтиристорный е-фазный мост и диодныйв-фазный мост обратного тока, дваузла принудительной коммутации, каж дый иэ которых выполнен в виде цепочки из последовательно включенныхразвязывающего вентиля, вспомогательного дросселя и коммутирующего конденсатора, точка соединения одной 20 обкладки которого со вспомогательнымдросселем через встречно-параллельновключенные коммутирующий тиристориперезарядный вентиль подключенак отпайке обмотки коммутирующегодросселя, а указанные цепочки подключены к входным выводам, причем вторая обкладка коммутирующего конденсатора совместно с одним крайним выводом коммутирующего дросселя первогоузла коммутации соединена с отрицательным входным выводом, а втораяобкладка коммутирующего конденсатора совместно с одним крайним выводом коммутирующего дросселя второго узла коммутации соединена с положительным входным выводом, а также2 е вспомогательных тиристоров, причем катоды тиристоров анодной группымоста через а вспомогательных тиристоров в непроводящем направлении 40 подключены к второму крайнему коммутирующего дросселя первого узлакоммутации, а аноды тиристоров катодной группы моста через другие ввспомогательных тиристоров в прово дящем направлении подключены к второму крайнему выводу коммутирующегодросселя второго узла коммутации, два.демпфирующих дросселя,.снабжен двумя вспомогательными диодами, а демпфирующие дроссели выполнены двухобмоточными, одни обмотки которых включены между входными выводами и тиристорным мостом и шунтированы вспомогательными диодами, включенными в обратном направлении, а выводы постояного тока тиристорного моста соединены с выводами постоянного тока через вторые обмотки демпфирующих дросселей.Кроме тото, при работе инверторащем направленииподключена к входным выводам.На фиг. 1 изображена схема ицвертора, на фиг, 2 - то же, для работы в области высоких частот; на фиг. 3 то же, вариант выполнения. Инвертор содержит в-фазный мостна тиристорах 1-6; диоды 7-12 мостаобратного тока; две группы 13 и 14вспомогательных;тиристоров, перваяиз которых на тиристорах 15-17. под- Оключена катодами к катодам тиристоров 1-3 анодной группй, а втораягруппа вспомогательных тиристоров 1820 подключена анодами. к анодам тиристоров 4-6 катодной. группы"два уз/ла 21 и 22 принудительной коммутации,каждый иэ которых содержит коммутирующие конденсаторы 23 и 24, подключенные к входным выводам через вспомогательные дроссели 25 и 26 и развязывающие вентили 27 и 28, а такжеподсоединенные одной обкладкой к одному крайнему выводу коммутирующегодросселя 29 и 30 непосредственно,а к его промежуточному отводу - через 5коммутирующие тиристоры 31 и 32, шун-:тированные в обратном направлениидиодами 33 и 34, при этом вторымкрайним выводом коммутирующие дроссели 29 и 30 соответственно подключены к анодам (катодам) первой (вто- . Зрой) группы вспомогательных тиристоров, источник 35 питания; обмотки36 и 37 демпфирующих дросселей, через которые тирнсторный мост подключен к шинам источника питания, обмотки 38 и 39 демпфирующих дросселей,через которые диодный мост обратноготока подключен к выводам постоянноготока тиристорного моста, вспомогательные 40.и 41 диоды,.шунтирующие . 40обмотки демпфирующих дросселей,При работе в области высоких частот (фиг. 2) демпфирующие дросселис обмотками 36 и 37 снабжены допол-.нительными обмотками 42 и 43, каждая 45иэ которых последовательно с однимиз вспомогательных диодов 44 и .45в непроводящем направлении вКлюченамежду входными выводами.В исходном положении коммутирующие конденсаторы 23 и 24 заряженыпрактически до напряжения источникапитания. В общем случае в каждом плече инвертирования включен всегдаодин из силовых тиристоров.Согласно очередности следования 55интервалов повторяемости работы мостового инвертора пусть открыты тиристоры 1, 2 и 6. Для выключения тиристора 1 подают открывающие импульсы управления на коммутирующий тиристор 31 щи вспомогательный тиристор 15. Привключении коммутирующего тиристораФ Ф31 к одной иэ обмоток коммутирующегодросселя 29 прикладывается напряжениекоммутирующего конденсатора 23. Не посредственно на дросселе 29 эа счетмагнитной связи первой и второй полуобмоток наводится напряжение, превышающее напряжение источника пита-ния. Напряжение дросселя 29 прикладывается через включенный вспомогатель,ный тиристор 15 непосредственно ккатоду тиристора 1 и через источник35 питания и вспомогательный диод40 к его аноду. Тем самым достигает.ся принудительное выключение тиристора 1. Вследствие индуктивной реакции нагрузки ток тиристора 1 переводится в цепь диода 7. Так как диод7 моста обратного тока включен параллельно выключенному тиристору 1 через обмотку 38, исключается шунтирующее действие диода 7 на величинуобратного восстанавливающего напряжения, прикладываемого к тиристору 1.Коммутирующий конденсатор 23 колебательно переэаряжается до противоположной полярности напряжения, а затем через Первую обмотку коммутирующего дросселя 29 .и диод 33 до исход.ной полярности напряжения, после че.го осуществляется дозаряд конденсато.ра 23 через вспомогательный дроссель,25 и раэвязывающий вентиль 27 до величины напряжения источника питания.При этом по мере разряда и перезаряда конденсатора 7 восстанавливаютуправляющие свойства в"помогательный тиристор 15 и коммутирующий тиристор 31.При срабатывании узла 21 коммутации может быть осуществлено либопринудительное выключеиие любого иэанодных тиристоров 1-3 каждой стойкимоста, либо одновременное выключениенескольких тиристоров анодной группы, например тиристоров 1 и 2, чтодостигается соответствующей подачейоткрывающих импульсов. управления накоммутирующий тиристор 31 и на тиристоры 15 и 16.Аналогично осуществляется процесспринудительного выключения катодныхтиристоров с помощью второго узлакоммутации путем подачи импульсовуправления одновременно на коммутирующий тиристор 3". и вспомогательные тиристоры 18-20 второй группы.Параметры демпфирующих дросселей36 и 37 связаны только с ограничением величины дО/дс на силовых тирис:торах инвертора, и так как .энергия,эапасаемая ими, незначительна, снарассеивается на диодах 40 и 41. Назначением диодов 40 н 41 также является беспрепятственный перевод мощности из цепи нагрузки в цепь источника питания, а также через диоды40 и 41 прикладывается обратное восстанавливающее напряжение к силовымтиристорам инвертора, минуя демпфирующие дросселн,Назначением обмоток 38 и 39 демп"фирующих дросселей является исключение шунтирующего действия диодов моста обратного тока на величину об ратного восстанавливающего напряжения, прикладываемого к тиристорам. В то же время на участках проводимости диодов моста обратного тока, вызванных обменом реактивной мощности между фазами нагрузки, энергия в обмотках 38 и 39 демпфирующих дросселей связана только с величиной проходящих токов, а не с длительностью участков их проводимости. Так как индуктивности обмоток 38 .и 39 имеют малый порядок (около 10 мкГ), запасаемая энергия в обмотках 38 и 39 дросселей эа счет магнитной связи переводится в первые обмотки, после чего рассеивается на диодах 40 и 41.При работе инвертора и области высоких частот энергию, накапливаемую в первичных и вторичных Обмотках демпфирующих дросселей на участках комму тации, переводят в источник питания с целью улучшения энергетических показателей инвертора. Это осуществляется (фиг. 2) введением дополнительных обмоток 42 и 43 дросселей, кото рые через вспомогательные диоды 44 и 45 подключены к входным выводам. Причем сброс энергии производится, как с первых,так и со вторых обмоток демпфирующих дросселей. Если числа . витков первых и вторых обмоток выбираются, например, равными, выбором числа витков на дополнительных обмотках дросселя (целесообразно их выби- рать в соотношении 1:3 и 1:51 ограничиваются величины перенапряжений в момент сброса энергии на силовых тиристорах и диодах моста обратного тока.В некоторых случаях вместо вторых обмоток демпфирующих дросселей могут 40 быть включены резисторы 46 и 47 (фиг. 3). Величины резисторов выбира-, ются небольшие, так как на них рассеивается незначительная мощность, связанная в основном с осуществле- д нием принудительной коммутации силовых тиристоров.Формула изобретения1. Автономный щ-фазный инвертор, 5 О содержащий связанные с входными выводами тиристорный щ-фазный мост и диодный щ-фазный мост обратного тока, два узла принудительной коммутации кад й из которых выполнен в 55 виде цепбчки из последовательно включенных развязывающего вентиля, вспомогательного дросселя и коммутирую- .щего конденсатора, точка соединения одной обкладки которого со вспомогательным дросселем через встречно-па раллельно включенные коммутирующий тиристор и переэарядный вентиль подключена к отпайке обмотки коммутирующего дросселя, а указанные цепочки подключены к входным выводам, причем вто рая обкладка коммутирующего конденсатора совместно с одним крайним выво дом коммутирующего дросселя первогоузла коммутации соединена с отрицательным входным выводом, а втораяобкладка коммутирующего конденсатора совместно с одним крайним выводомкоммутирующего дросселя второго узлакоммутации соединена с положительнымвходным выводом, а также 2 щ вспомогательных тиристоров, причем катоды тиристоров анодной группы моста черезщ вспомогательных тиристоров в непроводящем направлении подключены квторому крайнему выводу коммутирующего дросселя первого узла коммутации,а аноды тиристоров катодной группымоста через другие щ вспомогательныхтиристоров в проводящем направленииподключены к второму крайнему выводукоммутирующего дросселя второго узлакоммутации, двЬ демпфирующих дросселя, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью уменьшения массо-габаритных показателей и улучшения технологичности, он снабжен двумя вспомогательными диодами, а демпфирующиедроссели выполнены двухобмоточными,одни обмотки которых включены междувходными выводами и тиристорным мостом и шунтированы вспомогательнымидиодами, включенными в обратном направлении, а выводы постоянного токатиристорного моста соединены с выводами постоянного тока через вторые обмотки демпфиру.щих дросселей.2. Инвертор по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что при работеинвертора в области высоких частот,он снабжен двумя вспомогательнымидиодами, а двухобмоточные дросселиснабжены дополнительными обмотками,каждая иэ которых последовательнос одним из вспомогательных диодовв непроводящем направлении подключена к входным выводам.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Забродин Ю.С. и Шевченко Г.Н.Инверторы напряжения с общим коммутирующим устройством. Труды МЭИ, "Доклады научно-технической конференциипо итогам научно-исследовательскихработ за 1966-67 гг". М., 1967,с. 47-65.2. Забродив Ю.С. Узлы принудительной конденсаторной коммутации тиристоров. М., "Энергия", 1974.3. Житков М.А. и Добрускин В.А.Регулируемый трехфазный инвертор на"пряжения с групповой коммутацией.Сб. "Современные задачи преобразовательной техники", Киев, "Науковадумка", 1975.4. Авторское свидетельство СССРР 284113, кл. Н 02 Р 5/16, 1969.5. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2618985/07,кл. Н 02 М 7/515, 1978.832682 иг. 1 7 оставитель И. Жеребинаехред Т. Маточка. Корректор иц Редактор Г. Кацала Заказ 3750 7 ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная л Тираж 730 ВНИИПИ Росударс по делам изоб 13035, Москва, Ж Подписноеенного комитета СССРтений и открытийРаушская наб., д. 4/5