Автономный инвертор

6870 Союв Советскил Содиалистически Республи ЗОБРЕТЕН И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ Зависимое от авт. идетельства М М, Кл. Н 02 ттт 5/4 Н 02 гп 7/4явлено 15.Х 11,1969 ( присоединением заявки 385659 24-7 Комитет по делам аобретений и открытий при Совете Министров СССРиоритет Опубликовано 26.1,1973. К 621.314.572:621.314 .27 (088,8) ллетен ата опубликования описания 10 Л.1973 АвторизобретенияЗаявитель Г. М. Мустафа Саранский ордена Трудового Красного Знамени завод ЭлектровыпрямительТОНОМНЫЙ ИНВЕРТО 3зад -- Т Известен автономныи инвертор, содержащий два тиристорных моста, соединенных последовательно через дроссель, к среднему выводу которого подсоединяется фаза нагрузки, а его крайние выводы через диоды соединены со входными зажимами тиристорных мостов.Однако известный инвертор не обладает высокой устойчивостью работы, широким диапазоном регулирования и хорошими выходными характеристиками.Предлагаемый инвертор отличается от известного тем, что средний вывод дросселя соединен через дополнительные диоды с входными зажимами тиристорных мостов.Это отличие позволяет повысить устойчивость работы, увеличить диапазон регулирования и улучшить выходные характеристики инвертора.На фиг, 1 представлена принципиальная схема автономного инвертора без регулировки выходного напряжения; на фиг, 2 - 4 даны эпюры токов и напряжений; на фиг, 5 показана принципиальная схема автономного инвертора с регулировкой выходного напряжения; на фиг. 6 изображены кривые внешней характеристики автономного инвертора; на фиг. 7 представлена принципиальная схема автономного инвертора с улучшенной внешней характеристикой при холостом ходе.Автономный инвертор содержит два тиристорных моста 1 и 2 с тиристорами 3 - 10 и конденсаторами 11, 12, Тиристорные мосты соединены последовательно через дроссель 13, к среднему выводу 14 которого подсоединяет ся фаза а нагрузочки, а его крайние выводы15,1 бчерез диоды 17,18, соединенысо входными зажимами тиристорных мостов. При этом средний вывод 14 дросселя 13 соединен через дополнительные диоды 19, 20 с входными за жимами тиристорных мостов.Электромагнитные процессы в предлагаемом инверторе те же, что и в обычном последовательном инверторе в режиме прерывистых токов, Разница состоит лишь в том, что 5 имеет место дополнительный интервал задержки отрицательного напряжения на выключаемом тиристоре.Например, если проводили тиристоры 3, 5и проводят тиристоры 7, 9, то в течение полу- периода на группе 3, 5 напряжение Уо - У, которое в нормальном режиме должно быть отрицательным (1 а - напряжение источника питания, У,- конденсатора 11), Полное 5 время задержки отрицательного напряженияна выключаемом тиристоре будет: Т - период выходного напряженияДля реализации дополнительного интервала задержки необходимо, чтобы напряжение на коммутирующем канденсаторе 11 в течение свободного такта моста 1, равное максимальному напряжению на коммутирующих конденсаторах, определялось следующим соотношением:но1 сргде 1 ср - средний ток иквертора,Если диапазан изменения нагрузкиР 1 снщк срщ1Рнщ н1срв на так как при наименьшей нагрузкеУ, = Уа, то наибольшее напряжение на коммутирующем конденсаторе 11:саах/апаТаким образом, установленная мощность элементов пропорциональна диапазону изменения нагрузки К:РРнщ иПри холостом ходе схема без диодов 19, 20 неработоспособнаРнРннаПрИ Рн, - ОНа фиг, 2 - 4 представлены линейные диаграммы схемы фиг, 1 при холостом ходе (фиг. 2), коротком замыкании (фиг, 3) и при активной пагрузке (фиг. 4).Диоды 17, 18 ограничивают напряжепие коммутирующих конденсаторов 11, 12 на уровне Уа, и тем самым на всех элементах.Диоды 19, 20 обеспечивают,перезаряд коммутирующих емкостей с амплитудой Уа в любом режиме, включая холостой ход, Благодаря этому, инвертор работоспособен в любом диапазоне нагрузки, имеет место жесткая выходная характеристика, напряжение на всех элементах инвертора зафиксировано на уровне Уа и поэтому установленная мощность элементов инвертора не зависит от диапазана,изменения нагрузки, инвертор устойчив к перегрузкам вплоть до коротких замыканий.При произвольной нагрузке, включая короткое замыкание, ток моста 1 (2) остается прерьрвистым, т, е, к моменту включения тиристоров моста 1 (2) ток в драсселе 13 спадает до нуля.Из этого непосредственно вытекает, что средний так тиристоров ни в одежном режиме не превышает номинальный ток:Т 211 чнр.р уд1 тнр 1 -о 5 Это происходит благодаря тому, что фиксируется напряжение на конденсаторе 11 (12) иток инвертора всегда прерывист, а среднийток тиристоров независимо от характера нагрузки равен номинальному.10 Таким образом, если для известной схемыинвертора установленная, мощность всех элементов растет пропорционально диапазону изменения нагрузки, то в предлагаемой схемеэта мощность не зависит от диапазона нагруз 15 ки и равна соответствующей мощности дляизвестной схемы при неизменной нагрузке.Наличие независимого от нагрузки контураперезаряда коммутирующего конденсатораобеспечивает в предложенной схеме возмож 20 ность регулирования выходного напряженияв инверторе. Для этого каждую фазу инвертора необходимо образовать из двух инверторных групп 21, 22 (фиг. 5), а нагрузку включить между выходами групп,25 Регулирование напряжения осуществляетсясдвигом фаз между группами 21, 22.Если мосты 1, 2 включаются в противофазе,то напряжение на выходе инвертора,максимально, если в фазе - то нулевое. Промежу 30 точным значениям фазового сдвига соответствуют значения выходного напряжения в диапазоне.На фиг. 6 представлены полученные на физической модели внешние характеристики35 27 - 29 предлагаемого инвертора соответственно при емкостной, активно-индуктивнойнагрузке,и нагрузке в виде последовательного колебательного кантура,Жесткость характеристики инвертора весь 40 .ма высока в области от нулевой до номинальной нагрузки. При дальнейшем изменении нагрузки наступает ограничение по току с сохранением устойчивой работы инвертора.При чистом холостом ходе, поступление45 энергии в колебательный контур отсутствует,и в результате этого контур имеет потери,амплитуда колебаний падает, что приводит каномальному режиму работы. С целью сохранения нормального режима инвертора при хо 50 лостом ходе предлагается зашунтироватькаждый мост 1 (2) с частью последовательновключенного коммутирующего дросселя 13подзарядным конденсатором 23 (24) (фиг. 7).В течение рабочего такта моста 1 (2) кон 55 денсатор 23 (24) перезаряжается от напряжения Уа до нуля. При этом энергия переходит в колебательный контур,Емкость подразрядных конденсаторов 23, 24выбирается так, чтобы потери в ячейке в тече 60 ние рабочего цикла при амплитуде колебанийв ячейке, равной 1/а, компенсировались быэнергией, впрыскиваемой в контур,подзарядными конденсаторами 23, 24, При этом ипри холостом ходе процессы в ипверторе про 65 текают нормально.Автономный инвертор, содержащий два тиристорных моста, соединенных последовательно через дроссель, к среднему выводу которого подсоединяется фаза нагрузки, а его крайние выводы через диоды соединены со входными зажимами тнристорнык мостов, отлацпюиийся тем, что, с целью, повышения устойчивости работы, увеличения диапазона регулирования и улучшения выходных карактери стик, средний вывод дросселя соединен черездополнительные диоды с входными зажимами тиристорных мостов,//оминапьный ток О,2 О у,ч у,б Ф,д 2Оеркияя гранича боидиого така РУФос гаио(канцеЦЪ 95) иг. 6 Мор иа2 Составитель Л. Борисова Редактор В, фельдман Техред Т, Ускова Корректоры: А. Николаев и Л КорогоЗаказ 744/18 Изд.212 Тираж 755ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при СоветМосква, 5 К.35, Раушская наб., д. 4/5 Подписное Министров СССР