Автономный инвертор с вентильным регулятором

)5 Н ИДЕТЕЛЬСТ К АВТОРСКО ческий инсти- .инов, А.В.ЩуСС 97 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относится к злектротехнике и может быть использовано в стабилизированных преобразователях постоянного и переменного тока, в установках гарантированного питания, преобразователях частоты, преобразователях зарядных устройств. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, повышение надежности и КПД и уменьшение стоимости. Инвертор представляет собой мостовую схему на четырех управляемых вентилях 1 - 4. Аноды управляемых вентилей 1, 3 подключены к положительному выводу источника питания, К катодам вентилей 3, 1 подсоединены катоды управляемых вентилей 5, 6 регулятора соответственно, начала обмоток 7, 8 реактора соответственно и первая пара входных выводов блока согласования 9. К анодам управляемых вентилей 4, 2 подсоединены аноды управляемых вентилей 5, 6 регулятора. Концы обмоток 7, 8 реактора и вторая пара входных выводов блока согласования 9. К выходным выводам блока согласования 9 подключена нагрузка 10. 4 з.п.ф-лы, 7 ил,Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в стабилизированных преобразователях постоянного и переменного тока, в установках гарантированного питания, в преобразователях частоты, е преобразователях зарядных устройств,Цель изобретения - расширение Функциональных возможностей, повышения надежности и КПД и уменьшение стоимости,На фиг. 1 - 5 изображена схема инвертора и его модификаций: на Фиг. 6 - возможные варианты конденсаторных узлов; на фиг. 7 - диаграммы напряжений. и токов 1 в силовых элементах инвертора,Инвертор представляет собой мостовую схему на четырех управляемых вентилях 1-4, Аноды управляемых вентилей 1, 3 инверторного моста подключены к положительному катоду источника питания, Катоды управляемых вентилей 2, 4 моста подключены к отрицательному выводу источника питания, К катодам управляемых вентилей 3, 1 подсоединенным катоды управляемых вентилей 5, 6 регулятора соответственно, начала намоток 7 и 8 оеактора соответственно и первая пара входных выводов блока 9 согласования. К анодам управляемых вентилей моста 4 и 2 подсоединенны аноды управляемых вентилей 5, 6 регулятора соответственно, концы обмоток 7 и 8 реактора соответственно и втооая пара выходных выводов блока согласования.К выходным выводам блока 9 согласования подключена нагрузка 10,В первой модификации инвертора (фиг.2) блок 9 согласования содержит два конденсаторных узла 11 и 12, входные выводы которых являются входными выводами блока 9 согласования,Нагрузила 10 инвертора подключена через трансформатор 13, первая 14 и вторая 15 первичные обмотки ксторого подключены к выходным выводам первого 11 и второго 12 конденсаторных узлов соответственно.На фиг. 3 изображена модификация инвертора с быстротрансформаторным выходом, где нагрузка разделена. Первая ее часть 10.1 подключена к выходу первого конденсаторного узла 11, а вторая часть 10.2 - к выходу второго конденсаторного узла 12.Блок согласования модификации инвертора (фиг. 4) содержит конденсаторный узел 11 и трансформатор 13, первичные обмотки 14, 15 которого соединены с соответствующими входными выводами блока 9 согласования, Вторичная обмотка 16 трансформатора 13 через конденсаторный узел 11 соединена с нагрузкой 10. Конденсаторные узлы могут быть выполнены в виде конденсаторов 17-19 (Фиг, 6),Диаграммы 20-25 - диаграммы напряжений и токов в силовых элементах инвертора.В момент 11 включаются управляемые вентили 1 и 2, обеспечивая заряд от источника входного напряжения О конденсатора первого конденсаторного узла 11 через вторую обмотку 8 реактора и конденсатора второго конденсаторного узла 12 через первую обмотку 7 реактора с положительным потенциалом на левых обкладках конденсаторов и отрицательным - на правых, как показано на фиг. 2 знаками+ и - без скобок, При этом напряжение О на первичной.обмотка 14 (15) трансформатора 13 и соответственно на конденсаторе конденсаторного узла 11 (12) изменяется в соответствии с диаграммой 20 (фиг. 7 а), а ток через управляемые вентили 1 и 2 - в соответствии с диаграммой 24 Фиг, 7 д. В момент т 2 первый управляемый вентиль 5 регулятора, к которому приложено положительное напряжение конденсаторое и второго конденсаторных узлов 11 и 12, включается. Это приводит к выключению управляемых вентилей моста 1 и 2 под воздействием обратного напряженияОбО (12) 0и образованию двух новых контуров разряда и последую цего перезаряда конденсаторов конденсаторных узлов 11 и 12, через первую обмотку 7 реактора для конденсатора первого конденсаторного узла 11 и через вторую обмотку 8 реактора для конденсатора второго конденсаторного узла 12. Суммарный ток в соответствии с диаграммой 21 в момент 12 меняет свое направление.К моменту тз конденсаторы конденсаторных узлов 11 и 12 успевают переэарядиться и имеют на левых обкладках отрицательный потенциал, а на правых - положительный (фиг. 2, "-" и "+" в скобках),В момент 1 з включаются управляемые вентили моста 3 и 4, в результате чего первый управляемый вентиль регулятора 5 под воздействием обратного напряжения запирается, а напряжение О на конденсаторах конденсаторных узлов 11 и 12, имеющее указанную на Фиг. 1 а в скобках полярность, продолжает изменяться по кривой фиг. 7 а, близкой к синусоиде, В момент т 4 включается второй управляемый вентиль регулятора 6, и под воздействием обратного напряжения величинойОО(т 4)0управляемые вентили моста 3 и 4 закрываются, а суммарный ток по диаграмме 21 меняет свое направление, 17007245 10 15 20 Т Т В момент Т 5 включаются управляемые вентили моста 1 и 2 и процесс работы повторяется.Регулирование и стабилизация выходного напряжения 20 инвертора осуществляется изменением длительности интервала между моментами 12, И и т,д., включением тиристоров 5 и б и моментами т 3, т 5 и т.д, включением тиристоров 3,4 и 1,2, т.е. изменением величины угла регулирования где Т - период выходного напряжения 20 инвертора.Моменты включения любой одной из двух групп тиристоров (моста или регулятора) могут быть выбраны фиксированными,При увеличении углар выходное напряжение уменьшается, а при уменьшении - увеличивается, Поэтому режиму холостого хода соответствует некоторый угол р макс, а режиму максимальной груэки - угол р мин, Стабилизация выходного напряжения при изменении напряжения Од на входе инвертора сопровождается смещением диапазона углов регулирования макс - мин в сторону больших углов при больших значениях и в сторону меньших углов при меньших величинах О. Увеличение угла регулирования р приводит к уменьшению угла д опережения включению тиристоров и наобооот.Работа инвертора возможна как в режиме прерывистых, так и в режиме непрерывных токов, если угол опережения р превышает минимально допустимой из условия коммутационной устойчивостью угол, д минт.е., еслиО ддмин= агсзиОвыхмаксЕсли это условие соблюдается, то включение дополнительных тиристоров при протекании тока через тиристор моста приводит к выключению последних,В случае одновременного включения обоих основных управляемых вентилей, подсоединенных к одной из обмоток реактора ввиду поступления сигнала помехи или ввиду выхода какого-либо управляемого вентиля из строя, источник входного напряжения замыкается не накоротко, а через индуктивность обмотки реактора, уменьшающую скорость изменения аварийного тока и ограничивающую до допустимого уровня его максимальную величину, достигаемую к моменту срабатывания защиты по току.Автономные инверторы обладают техническим и экономическим эффектом. Технический эффект выражаетс в том, что расширяются функциональные возможности инверторов в связи с появлением есзможности работать в режимах как прерывистых, так и непрерывных токов, улучшается коммутирующая устойчивость.Зкономический эффект от применения предлагаемых вариантое технического решения обеспечивается за счет уменьшения потерь элекгрической энергии, расхода материалов и, соответственно, стоимости инеерторов в целом, за счет улучшения ремонтопригодности, а также за счет повышения надежности и упрощения эксплуатации.Формула изобретения 1, Автономный инвертор с вентильным регулятором, содержащий однофазный мост на управляемых вентилях, диагональ постоянного тока которого подключена к входным выводам, реактор, два управляемых вентиля регулятора и блок согласования, имеющий входные и выходные выводы и выполненный обеспечивающим функции коммутации вентилей и согласования с нагрузкой, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, повышения надежности и КПД и уменьшения стоимости, реактор выполнен с двумя обмотками, каждая из которых включена между соответствующими управляемыми вентилями, последовательно включенными в диагональ постоянного тока моста, и началом соединена с катодом соответствующего управляемого вентиля анодной группы моста, первый управляемый вентиль регулятора подключен анодом к концу первой обмотки реактора и катодом - к началу второй обмотки реактора, а втооой управляемый вентиль регулятора подключен анодом к концу второй обмотки реактора и катодом - к началу первой обмотки реактора, блок согласования выполнен с двумя парами входных выводов, при этом каждый вывод первой пары соединен с началом соответствующей обмотки реактора, а каждый вывод второй пары - с концом соответствующей обмотки реактора,2. Инвергор по и, 1, отл и чаю щи йс я тем, что его блок согласования содержит деа койденсаторных узла и трансформатор с двумя первичными обмотками, при этом каждый из конденсаторных узлов своими входными выводами соединен с соответствующей парой входных выводов блока согласования и выходными выводами с соответствующей первичной обмоткой трансформатора, а вторичная обмотка трансформатора подключена к выходам выводам блока согласования.3. Инвертор по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что его блок согласования содержит два конденсаторных узла, каждый из которых своими входными выводами соединен с соответствующей парой входных выводов блока согласования, а его выходные выводы являются выходными выводами блока согласования.4. Инвертор по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что его блок согласования содержит конденсаторный узел и трансформатор с двумя первичными обмотками, каждая из которых подключена к соответствующей паре входных выводов блока согласования, а конденсаторный узел входными выводами подключен к вторичной обмотке трансформатора, а его выходные выводы являются выходными выводами блока согласования.5 5, Инверторпоп.1,отличающийсятем, что его блок согласования содержит конденсаторный узел и трансформатор, при атом конденсаторный узел своими входными выводами подсоединен к одной паре 10 входных выводов блока согласования, а выходными выводами - к первичной обмотке трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к выходным выводам блока согласования,каз 4476 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Рауаская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. од, ул.Гагарина, 101