Автономный инвертор (его варианты)

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 0% (11) 2 15 зсю СССР ТКРЫ 1 ТИЙг ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ИЯ(21) (22) (46) (72) (71) Д вого неров ежный Труд ут ин(56) 1. Коше автономные и Электричеств2. Бедфор тономных инв 1966, с. 99 з ные ия. ия авнергия",О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ 535617/24-070.01.8330.12.84; Бюл. У 48Г.М.Чиликин и В.В.Побенепропетровский орденКрасного Знамени инстижелезнодорожного-транИ.Калинина62.314.572(088.8)ев Л.Г. и др. Мнверторы напряжо, 1970, Р 3.д Б. и др. Теорерторов. М., "Эрис, 5-1.(57) 1. Автономныйинвертор, содержащий подключенные ко входным выводамдва последовательно соединенныхтиристора, зашунтированных обратными диодами, точка соединения которыхподключена к последовательно соединен"ным коммутирующим дросселю и конденсатору и через цепь нагрузки - квыводу нулевого потенциала, а такжедва вспомогательных тиристора, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения надежности работы,он снабжен дополнительным дросселем,зашунтированным встречно-параллельно соединенными вспомогательными тиристорами и включенным между точкой соединения тиристоров и коммутирующим дросселем, а коммутирующий конденсатор соединен с выводом нулевого потенциала,2. Автономный инвертор, содержа-. щий подключенные ко входным выводам два последовательно соединенных тирис. торных леча, зашунтированных обратными диодами, точка соединения которых подключена к последовательно соединенным коммутирующим дросселю и конденсатору и через цепь нагрузки - к вьводу нулевого потенциала, а также два последовательно соединенных вспомогательных тиристора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы, он снабжен дополнительным дросселем, полуобмотки которого включены в тиристорные плечи и соединены общей точкой с коммутирующим дросселем, к точке соединения которого с конденсатором подключены общей точкой вспомогательные тиристоры, соединенные другими своими электродами с одноименными электродами тиристоров, подключенными к дополнительному дросселю, а коммутирующий конденсатор соединен с выводом нулевого потенциала, 1 11323Изобретение относится к силовой полупроводниковой преобразовательной технике и может быть использовано в статических преобразователях электрической энергии постоянного тока в переменный.Известны автоноь 1 ные инверторы, содержащие входной С-фильтр, два последовательно соединенных тиристорных плеча и два плеча обратных 1 О диодов, подключенные параллельно конденсаторам фильтра-делителя, Средние точки конденсаторов фильтра-делителя и тиристорно-диодных плеч являются выходными зажимами инвер тора, к которым подключена цепь последовательно соединенных коммутирующего конденсатора и коммутирующего дросселя. Принцип действия такого инвертора основан на формировании 20 разнополярных прямоугольных импульсов напряжения на выходных зажимах при поочередном в включении тирис торных плеч. Запирание тиристоров осуществляется за счет колебатель ного процесса в цепи с коммутирующими конденсатором и коммутирующим дросселем 11.Недостатком таких инверторов является сниженная надежность работы ввиду высоких скоростей нарастания прямого напряжения на тиристорах пос ле их запирания.Наиболее близким по технической сущности к данному является автономный инвертор, содержащий два после 35 довательно соединенных тиристорных плеча, два плеча обратных диодов, подключенных к зажимам источника питания, комутируняций конденсатор и коммутирующий дроссель соединен 40 ные между собой последовательно и подключенные к средним точкам тирис" торно-диодных плеч и двух плеч вспомогательных тиристоров. Выходными зажимами устройства являются средние точки источника питания и тиристорно-диодных плеч 2. Недостатком этого автономного инвертора является пониженная надеж ность работы, обусловленная необходимостью предварительного заряда коммутирующего конденсатора, относительно низким значением обратного напряжения на тиристорах в интервалах за пиранияф значительными скоростями нарастания прямого напряжения на тиристорах после их запирания и прояв-,33ляемая особенно в пусковых и переходных режимах.Цель изобретения - повьшение надежности работы.Указанная цель достигается тем, что автономный инвертор, содержащий подключенные ко входным выводам два последовательно соединенных тиристора, зашунтированных обратньии диодами, точка соединения которых подключена к последовательно соединенным коммутирующим дросселю и конденсатору и через цепь нагрузки - к выводу нулевого потенциала, а также два вспомогательных тиристора, снабжен дополнительным дросселем, зашунтированным встречно-параллельно соединенными вспомогательными тиристорами и включенным между точкой соединения тиристоров и коммутирующим дросселем, а коммутирующий кснденсатор соединен с выводом нулевого потенциалаКрометого, автономный инвертор, содержащий подключенные ко входным выводам два последовательно соединенных тиристорных плеча, зашунтированных обратными диодами, точка соединения которых подключена к последовательно соединенньм коммутирующим дросселю и конденсатору и через цепь нагрузки - к выводу нулевого потенциала, а также два последовательно соединенных вспомогательных тиристора, снабжен дополнительным дросселем, полуобмотки которого включены в тиристорные плечи и сое-. динены общей точкой с коммутирующим дросселем, к точке соединения которого с конденсатором подключены общей точкой вспомогательные тиристоры, соединенные другими своими электродами с одноименными электродами тиристоров, подключенными к дополнительному дросселю, а коммутирующий конденсатор соединен с выводом нулевого потенциала.На фиг.1 представлены варианты схем автономного инвертора; на фиг. 3,4 - временные диаграммы, поясняющие работу схем инвертора.Так как в схеме прототипа в качестве источника питания показан источник ЭДС со средней точкой диеализированный источник питания), а в схемах аналогов зачастую необходима фильтрация входного напряжения, то . предлагаемые схемы инверторов (фиг.1 и 2) содержат емкостной фильтр-.дели31 ЗгЗтель , -С со средней точкой, чторавносительно источнику ЭДС со сред-ней точкой.Автономный инвертор (фиг.1).содер.,жит подключенные к положительному 1и отрицательному 2 входным выводам, дроссели 3, 4 и конденсаторы 5, 6 входного фильтра делителя,средняя точка которого образуетвывод нулевого потенциала и являет Ося одним из выходных выводов 7 дляподключения цепи нагрузки. Параллельно укаэанным конденсаторам подключе-ны два последовательно соединенныхтиристора 8, 9 и два обратных диода 10 11, средняя точка которыхявляется вторым .выходным выводом 12инвертора. Дополнительный дроссель 13с встречно-параллельно включеннымивспомогательными тиристорами 14, 15подключен к выходному выводу 12, атакже к коммутирующемул конденсатору 16 через коммутирующий дроссель17. Вторая обкладка коммутирующегоконденсатора 16 соединена со средней точкой конденсаторов 5 и 6 ифильтра-делителя и,следовательно,с выходным выводом 7 инвертора,В автономном инверторе (на фиг.г)дополнительный дроссель 13 выполнен в виде двух полуобмоток 18, 19.Отпирающие импульсы тока В на1управляющие электроды тиристоров 8,9плеч инвертора (фиг,1) представленыдиаграммами а и Е (фиг.з), а навспомогательные тиристоры 14 и 15 -соответственно диаграммами 6, 2 14,(фиг.з). Диаграммы фиг.зе показывают изменение напряжения 11 итока 11 ь коммутирующего конденсатора 16. Напряжения на тирнсторахОаэ плеч инвертора представленыкривыми к и ) фиг.з. На фиг. 3: 0;,показана кривая выходного напряжения на выводах О, инвертора.71Инвертор работает следующим образом. 1При подаче отпирающего импульса на тиристор 8 (момент с фиг.з) формируется передний фронт прямоуголь ного импульса положительного полу- периода (фиг,з о) вьходного напряжения и начинается эаряд (фиг.з ф,а)коммутирующего конденсатора 16 через дополнительный 13 и коммутирую- Б щий 17 дроссели, при этом напряжение на тиристоре 8 и обратном диоде 10 равно нулю (фиг. 3), а на ЗЗ 4 тиристоре 9 и обратном диоде 11 становится равным входному (фиг,з) Момент е характерен максимальнымзначением зарядного тока (фиг.зе) . К моменту е заканчивается заряд ком 3мутирующего конденсатора 16 до напря" жения источника и поступает отпирающий импульс (фиг.ЗЬ) на вспомогательный тиристор 14, Начинается ин-, тенсивный разряд коммутирующего конденсатора 16 через коммутирующий дроссель 17 по двум контурам, в одном из которых находится обратный диод 10 и конденсатор 5 фильтраделителя в другом - подключаемая к выходным выводам 7, 12 нагрузка, при этом на тиристоре 8 создается обратное напряжение, равное падению напряжения на обратном диоде 10, чем обеспечиваются условия для восстановления вентильной прочности тиристора 8, Момент т 4 соответствует максимальному значению тока коммутационного интервала 1 З) . В момент 1 заканчивается коммутационный период, восстанавливаются прямые напряжения на тиристорах 8 и 9, равные напряжениям на конденсаторах 5,6 фильтра-делителя. При поступлении в момент 14 отпирающего импульса на тиристор 9 второго плеча инвертора начинается формирование прямоугольного импульса отрицательного полупериода (фиг. 3 и ) выходного напряжения и начинается заряд (фиг,з,е) коммутирующего конденсатора 16 через дополнительный 13 и коммутирующий 17 дроссели напряжением обратной, по сравнению с .интервалом 1- полярностью, при этом напряжение на тиристоре 9 и обратном диоде 11 равно нулю (Фиг.з ), а на тиристоре 8 и обратном диоде 10 становится равным входному (фиг.з ц,). Зарядный ток в момент 1 достигает максимального значения, К концу заряда конденсатора 16 (момент Св) до уровня напряжения источника поступает отпирающий импульс (фиг.з г ) на вспомогательный тиристор 15, после чего начинается интенсивный разряд коммутирующего конденсатора 18 через коммутирующий дроссель 7 по двум контурам, в одном йэ которых находится обратный диод 1 и конденсатор 6 фильтра-делителя, в другом - подключаемая к выходным выводам 7,12 нагрузка. На тиристоре 9 при этом создается обратное напряжение, рав1132333 а45 ное падению напряжения на обратном диоде 11, чем обеспечивается условия для восстановления вентильной прочности тиристора 9, В коммутационном интервале Со -С о момент соответствует максимальному току (фиг,2 е 1, После .завершения коммутационного периода с момента ,1 восстанавливаются прямые напряжения на тиристорах 8, 9, равные напряже киям соответственно на конденсаторах 5, 6 фильтра-делителя. На выход. ньм выводах 7, 12 при этом напряжение отсутствует. Моментом заканчивается рассматриваемый период и на чинается следующий, в котором процессы повторяются.Таким образом, разделение в полупериода процессов заряда коммути рующего конденсатора по одной цепи 2 О и его разряда в интервале коммута-.ции по другой цепи повышает надежность работы, а также позволяет сократить габариты коммутирующих элементов, так как величина емкости 25 коммутирующего конденсатора 16 и величина индуктивности коммутирующего дросселя 17, и, следовательно, их габариты определяются не длительностью полупериода формируемоговыходного переменного напряжения, а лишь временем запирания тиристоров.Последнее во много раз меньше полу- периода, особенно при формировании напряжения низкой частоты. При35 минимальной емкости коммутирующе-.го конденсатора 16, необходимой для запирания тиристоров 8, 9, зарядный ток дополнительного дросселя 13 не велик, Это позволяет, существенно40 сократить габариты коммутирующих элементов, особенно при низкой выходной частоте.Вариант автономного инвертора (фиг.2) работает следующим образом.При подаче отпирающих импульсов на тиристоры 8, 9 в моменты(фиг,4) соответственно впервый и второй полупериоды заряд коммутирующего конденсатора 16 до50 напряжения источника одной или другой полярности происходит по цепям:обмотка 19, дроссель 17, либо дроссель 13 и обмотка 18 дросселя. После окончания заряда в момент С(либо С) при поступлении отпирающего импульса на тиристор 14 либо 15(к тиристору 8), либо 9 прикладывается обратное напряжение, котороев период коммутации плавно изменяет свою величину (фиг.4 к ) . Приэтом на плече обратного дйода 10(фиг.4 з) поддерживается незначительное падение напряжения из-запрохождения разрядного тока коммутирующего конденсатора 16 (фиг.4 у )по цепи 14-19-0-5, в результатечего на вьмодньм выводах 7, 12,инвертора (фиг.40 ) в этом интервале(С - С .) либо (С - С .) поддерживается йапряжение практически равноенапряжению на конденсаторе 5.или 6фильтра-делителя. Таким образом, вэтом варианте схемы обеспечиваетсяболее высокая коммутационная устойчивость ввиду того, что в период восстановления вентильных свойств (С -С 4)либо (Сб - С ) к тиристорам 8 либо 9прикладывается большее обратноенапряжение, а затем прямбе напряжение возрастает на скачком, ас меньшей скоростью в пределахвремени С 4 - С 5 (С, - С 1 О), обеспечивая при этом низкое значение ЙО/61 впослекоммутационный период. Таким образом, в данном варианте автономного инвертора за счет осуществления заряда коммутирующего конденсатора непосредственно после открытия тиристоров плеч, приложение большого обратного напряжения к тиристорам в период коммутации, снижения скорости нарастания прямого напряжения на тиристорах в после- коммутационный период, обеспечивается повьппенная, по сравнению с прототипом, коммутационная устойчивость и повьппенная надежность работы, особенно в пусковых и переходных режимах.