Последовательный инвертор

1098495 20 25 30 3Изобретение относится к области преобразования постоянного тока в переменный регулируемой частоты и амплитуды с различным числом фаз с помощью тиристорных инверторов с последовательной 5 коммутацией и может быть использовано для регулирования скорости электродвигателей переменного тока и для систем элект- ропитания с чвМФааи количеством фаэ, 10 отличными от,щ 1 рмыщленных.Известен последовательный инвертор с двумя источниками питания, который содержит коммутирующий ЕС-контур, ключевые элементы, соединения мостового типа 15 для подключения ключевых элементов к источника питания, Недостатки этого инвертора: несимметричный режим работы, частично-импульсное регулирование выходного напряжения, ограничения по величине сопротивления нагрузки.Известен также последовательный инвертор, содержащий четйреС-контура с тиристорами. связанных через диоды с источником питания, и четыре ключевых элемента в цепи .нагрузки. Инвертор обеспечивает симметричный режим преобразования. но сложен и не допускает регулирования выходного напряжения, нагрузка инвертора должна быть индуктивного характера,Наиболее близким техническйм решением к предлагаемому является последовательный инвертор, содержащий первую и вторую ячейки. в каждой иэ которых к соответствующейшине питания подключен конденсатор, а параллельно ему включены последовательно. соединенные первый дроссель и тиристор, к которому подключены два разнополярно вклгоченных диода - 40 первый диод, включенный встречно с тиристором, соединен с другой виной питания непосредственно; второй диод включен согласно с тиристором и последовательно совторым дросселем; цепь нагрузки и блок 45 широтно-импульсного управления тиристорами, Инвертор устойчив. во всем диапазоне изменения сопротивления нагрузки от бесконечности до нулевого значения, Выход ной параметр регулируется широтно-импульсным. методом. Однако указанный инвертор не обеспечивает получение переменного напряжения(тока) с частотой ниже.чем собственная частота инвертирования, а при исполнении на низкие рабочие частоты имеет неудовлетворительные габаритно-весовые показатели,Целью изобретения является расширение функциональных возможностей инвертора эа счет обеспечения возможности регулирования частоты и получения многофазного выходного напряжения,Для. достикения поставленной цели в последовательный инвертор, содержащий подключенные первыми обкладками к соответствующим входным выводам два конденсатора, каждый из которых эашунтирован последовательно соединенными тиристором и дросселем. и подключен второй обкладкой через встречный диод к другому входному выводу, две последовательные цепочки в каждой фазе, состоящие иэ дросселя и диода, включенного согласно с. тиристором, и соединенным со вторымиобкладками конденсаторов, а также цепь нагрузки и блок широтно-импульсного управления тиристорами, введен многофазный выпрямительный мост, подключенный встречно к входным выводам и соединенный выводами переменного тока с цепью нагрузки, Кроме того, на каждую фазу введены два дополнительных тиристора, два дополнительных. конденсатора и два трансформатора, первичная обмотка каждого иэ которых включена последовательно с диодом соответствующей последовательной цепочки и совместно с ним зашунтирована дополнительным тиристором, причем все последовательные цепочки соединены параллельно, а вторичные обмотки трансформаторов включены последовательно с соответствующими диодами выпрямитель- ного моста, плечи которого зашунтированы дополнительными конденсаторами.При однофазном выходном напряжении каждый трансформатор снабжен дополнительной вторичной обмоткой, включенной в соответствующее плечо выпрямительного моста.Инвертор позволяет преобразовать напряжение постоянного тока в переменное напряжение регулируемой частоты и амплитуды с различным числом фаз за счет раздельного регулирования тока в обмогках дополнительных трансформаторов путем соответствующего управленйя дополни- . тельными тиристорами с помощью импульсов запуска, поступающих из блока широтно-импульсного управления тиристарами.На фиг,1 изображена схема трехфазнеого варианта устройства; на фиг.2 - схема однофаэного устройства, на фиг,З, 4 - временные диаграммы напряжений 0 и токов элементов инверторов,Инверторы (фиг.1 и 2) содержат тиристоры 1, 2, подключенные к входным выводам конденсаторы 3, 4, последовательно с тиристорами включены дроссели 5, 6 и встречные диоды 7, 8 последовательные це 1098495почки, состоящие из диодов 9-14 и дополнительных дросселей 15-20. Дополнительные тиристоры 21-26 шунтируют диоды 9-14 и последовательно соединенные с ними первичные обмотки 27-32 трансформаторов. Инвертор содержит также источник питания 33, блок широтно-импульсного управления 34 и многофазный выпрямительный.мост на диодах 35-40, .включенных 10 встречно, причем последовательно с диодами включены вторичные .обмотки 41-46 трансформаторов, а выводы переменного тока моста соединены с цепью нагрузки, дополйительные конденсаторы 47-52, На :фиг.2 дополнительные вторичные обмотки 53, 54 трансформаторов включены аналогично основнымБуквами а-гп обозначены места .подключения первичных обмоток трансформаторов. На фиг,З, а-е приведены временные 20 диаграммы напряжений 0 и токовэлементов инвертора фиг,1; а - напряжение О на конденсаторах 3, 4; б - напряжение 0 на тиристорах 1,2;. в - ток 1 через дроссели 5. 6через диоды 9 - 14 и первичные обмотки 27-32 трансформаторов.Нафиг.4, а-в, приведены временныедиаграммы токов 1 и напряжений О мостовой ЗО схемы; а - ток 1 через вторичные обмотки 41,.46трансформаторов и диоды 3540, б - токчерез.вторичные обмотки 43, 44 35 трансформаторов и диоды 37, 38;в - напряжение 0 одной фазы на выходеинвертора. Инвертор работает следующим образом.Перед пуском инвертора конденсаторы 3 и 4 (фиг. 1) заряжены от источника 33 питания до его напряжения (например, за счет 40 токов утечки диодов 7 и 8, если эти токи много больше токов утечки тиристоров 1 и 2). Конденсаторы 47 - 52 заряжены до напряжения, равного половине напряжения источника 33. Напряжения на выходныхвыводах инвертора равны нулю. В момент времени т 1(фиг, Зб) импульсами запуска, поступающими из блока 34 управления (фиг,.1), одновременно включаются тиристоры 1 и 2 и происходит. перезаряд конденсаторов 3 и 4 через тиристоры 1 и 2 и дроссели 5 и 6, Колебательные контуры, образованные указанными конденсаторами и дросселями, имеют высокую добротность и собственную частоту, в несколько раз выше рабочей частоты инвертора, поэтому к концу первого полупериода собственной частоты контуров (момент вреи тиристоры 1, 2; г - так через конденсатары 3, 4; д - ток 1 через катушки 15 - 20; е - ток мени и на фиг.За) конденсаторы зарядятся до напряжения первоначального значения, но противоположного знака.В течение этого полупериода за отрезок времени т 1 = т 2-11 в контурах инвертора (фиг.1) протекает импульс тока синусоидальной формы, показанный на фиг. Зв, г. В момент времени 2 (фиг. За) ток в контурах спадае до нуля; тиристоры 1 и 2 (фиг.1) выключаются, и начинается: перезаряд конденсаторов 3 и 4 по цепи: источник 33, конденсатор 3, дроссели 15-20, диодц 9-14, . первичные обмотки 27 - 32 трансформаторов, конденсатор 4 синусоидальной полуволной. тока (фиг. Зг и Зд) длительностью 72 = ц(фиг, За). При отсутствии импульса запуска дополнительных тиристоров 21-26 (фиг,1) из блока 34 улравления токи первичных обмоток 27, 28, 29, ЗО, 31, 32 трансформаторов трансформируются в их вторичных обмотках 4, 42, 43, 44, 45, 46; при симметрии схемы диодного моста эти токи не могут изменить напряжений на конденсаторах 47, 48, 49, 50, 51, 52, напряжения на выходных зажимах инверторы равны нулю, а транс- формируемая энергия .возвращается в источник 33 питания, В момент времени тз. напряжение на конденсатора 3 и 4 (фиг.1), а также тиристорах 1 и 2 становится равно нулю (з-т 2 - время, предоставляемое для восстановления запирающих свойств тиристоров), конденсаторы 3 и 4 начинают заряжаться напряжением первоначальной полярности, К моменту, когда напряжение на конденсаторах 3 и 4 достигает величины напряжения источника 33 питания, в дросаелях 5. 16, 17, 18., 1.9, 20 еще имеется некоторая избыточная реактивная энергия, которая, также возвращается в источник 33 питания по цепи: дроссели 15, 16, 17, 18, 19, 20, обмотки 27,.28, 29, 30, 31, 32 трансформаторов, диоды 7 и 8. В момент времени тз токи в цепях. инвертора прекращаются и схема возвращается в исходное состояние.При подаче импульсов запуска из блока 34 управления на дополнительные тиристоры 21, 22; 23, 24, 25, 26 в момент времени т 5 (фиг. Зе) первичные обмотки 27, 28, 29, 30, 31, 32 трансформаторов шунтируются дополнительными тиристорами, вследствие этого токи в первичных обмотках, а следовательно, и. во вторичных обмотках 41, 42, 43, 44, 45, 46 трансформаторов протекает только в течение промежутка времени тз = т 5-т 2. Поскольку дополнительные тиристоры 21, 22, 23, 24, 25. 26 управляются независимо друг от друга, изменением длительности гз пратеканйя тока в обмотках отдельных трансфбрматоров вызывается разбаланснапряжений на конденсаторах 47,48, 49, 50, 51, 52. Например, если тиристоры 21 и 25 будут включены раньше тиристоров 22 и 24, напряжения н.а конденсаторах.47 и 51 уменьшатся, а на конденсаторах бО и 51 - увеличатся, при атом между выходными за" жимами инвертора появляются напряжения, величину и.закон изменейия которых можно регулировать изменением момента включения каждого из дополнительных тиристорав 21, 22. 23:24, 25, 26,Однофазный инвертор работает аналогично описанному. Его схема отличается только налйчием двух трансформаторов, каждый из котарьи имеет две вторичные обмотки 41. 54 и 42, 53 соответственно,Прибольшом ртйошении частоты инвертирования к выходной частоте устройства (как правило, отношение составляет не . менее двух порядков) инвертор позволяет получить выходное синусоидальное напря.жение с достаточно малыми пульсациями с б частотой инвертирования на выходе. Инвертор имеет высокую надежность и долговечность, козффициент мощности со стороны питающей сети равен 1, КПД равен 0;9 (при мощности инвертора б - 15 кВт).10(56) Авторскоесвидетельство СССР Ь 982510, кл. Н 02 М 7%15, 1978,Авторское свидетельство СССРЬ 982511, кл, Н 02 М 7/515, 1978.15 Авторское свидетельство СССРМ 1 О 1 101 6, кл. Н 02 М 7%15, 1980.1098495 Редактор ецова ТиражПодписноеНПО " Поиск" Роспатента13 О 35, Москва, Ж-ЗЬ, Раувская наб., 4/5 г "Патент", г. Ужгород она, 101 одственн ельский ко 6 д с Составитель Р.ШейкиТехред М.Моргвнтаа Корректор А. Козориа