Автономный инвертор

О П И С А Н И Е Sl 1458

ИЗОБРЕТЕН И Я

Сеаз Советских

;адиааистичесиих

Ресят6лии

К АВТОРСКОМУ ГВИН ETEЛЬСТВУ (61),10!lO,I!IH!4, ь»ос к 3»7, c»li i-вх (22) В а я вл с» о 26.1 1.76 (21 ) 2423531 24-07 (1) т1-КлН 02 Ч 7, 515 с ц»»сосд1»с»»ем заяви!I,É

Государственный кемитет (23) 11рцорцтст—

СССР

{53) УДК 621.314.57 (088.8) (43) О»i б tttt ot. a го 07.03.81. Вюллстс»ь X 0 ио лолам иаоврете- и и открытий (45) Дата опубликова»»я описания 07.03.81 (72) Автор изобрстстшя (71) Заявитсль (54) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к »реобразовательной технике, а именно к автономным инверторам тока, и может быть использовано в преобразователях постоянного напряжения в переменное, например, для источников гарантированного питания.

Известен автономный инвертор, содержащий тиристорный мост с дроссслем в цепи постоянного тока t. параллельными конденсаторами в выходной цепи 111. В таком инверторе выходное напряжение сильно зависит от величины тока нагрузки.

Известен также ипвертор, в котором для стабилизации выходного напряжения используется дополнительный тиристорный мост — обратный выпрямитель f2). Однако использование обратного выпрямителя приводит к существенному усложнению и»всртора.

Наибо чее близким !!о тех»»ческой c) Iltности к изобретению является автономный инвертор с дросселями в цспц постоянного тока, в котором для стабилизации выход»ого напряжения используются только два диода, связывающие нулевую точку конденсаторов, соединенных в звезду, с входными выводами инвертора (3).

Однако надежность такого инвертора недостаточно высока, так как его коммутацио»ная устойчивость определяется только запасом реактивной мощностii конде»саторов. Кроме того, наличие двух дросселей

»есколько усложняет инвертор и приводит к ухудшению его массогабар»тпых показателей.

Целью изобретения является упрощение и»вертора, улучшение его массогабаритных показателей и повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в автономном инверторе, содержащем тиристорный мост с дросселями в цепи постоян»ого тока, коммутирующие конденсаторы, соедтлненные в звезду и подключенные к выходным выводам, два диода, соединен»ых последоватсльно и включенных в обратном направлении между положительным и отрицательным входными выводами, причем общая точка диодов и общая точка конденсаторов об ьединены, обмотки дросселей расположены на общем магнитопроводе.

С целью улучшения гармонического состава кривои выходного напряжения последовательно с каждым из упомянутых диодов могут быть включены дополнительные дроссели.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема автономного инвертора; на фиг. 2— временные диаграммы.

Инвертор содержит тиристоры 1 — 6, 3о диоды 7 и 8, магнитно-связанные дроссели

811458

10, ко!!!!г!-Ируюшис кондепсаторь.

11--13, В норма:IBIIQM рсж1!мс работы тиристОpbI 1 — -6 Iicpcl(lttoiIBIOTC5t Iiooitcpc+Ito lерСз

60 эл. град. в порядке их нумерации узкими сдвосннымп управляющими импульсам!!. обеспечивая формирование 5!а выходе инвертора трсхфазной системы напряжений.

Коммутация — запирацие тиристоров обеспечивается конденсаторамп 11 — 13. Напряжение на I ottlettcBTopax в диапазоне номинал>п!ых нагрузок меньше входногo IIBпряжc:11151 инвсртора, поэтому диоды 7 и 8 находятся в непроводящем состоянии.

При снижении нагрузки происходит накопление избыточной реактивной энергии в коммутирующих конденсаторах и возрастаННс напряжения iiB них. 1хак то;IькО Оно достип!ст величины входного напряжения, диоды 7 и 8 по очсрсди отпираются под разностью соответствующего фазногÎ

Bxo QIIoro it B It p5!>twcIIIII1, oI>ectic tItBB5t Огp aii НЧсннс — стабилизацииlo фазиых напряжений на коммутирующих конденсаторах и на выходе ипвсртора на уровне его входного напряжения.

Работа инвертора поясняется BpciiclttILIми диаграммамн (фпг, 2) .

Пусть индуктивность входных дроссслсй

9 и 10 близка к бесконечности, ннвертор р а б от а ст B p c la I e > близком I< . ; 0 I o c T 0 WI I ходу, и в момент времени t = 0 отпираются тиристоры 1 и 6>. Полярност1 напряжений на коммутирующих конденсаторах

11 — 13 соответствует при этом указанной на фиг. 1. Входной ток протекает iio цепи: дросссль 9, тиристор 1, конденсаторы 12 и

11 (и нагрузку), тиристор 6 н дросссль 10, обеспечивая перезаряд конденсаторов 11 н

12 и питание нагрузки.

Как только напряжение па конденсаторе 11 достигнет величины входного напряжения, происходит отпиранис диода 7 и образование двух новых контуров протекания тока: контура а — источник питания, диод 7, конденсатор 11, тиристор 6, дроссель 10, тиристор б и контура б — дроссель 9, тиристор 1, конденсатор 12, диод 7.

Благодаря жесткой магнитной связи между дросселями 9 и 10 под разностью напряжения на конденсаторе 11 и напряжения источника питания, действующих в контуре а, присходит мгновенное запираннс тиристора б и переключение тока с дросселя 10 в дросссль 9. При этом ток в дросселе 9 возрастает в два раза и протекает по контуру б, обеспечивая продолжение перезаряда конденсатора 12. Ток из питающей сети прекращает поступать, а избыточная энергия, запасенная в дросселях

9 и 10 и конденсаторе 12, идет на перезаряд конденсатора 13 и поступает в нагрузкъ, Через интервал t = — подаются сле3, Д !ОЦ111Е IIO О -!СРСДI!ОС ГII X 11}>ÛB.1 51 totHH li itпульсы на тнристоры 1 и 2. От!!Иран!!с ь11ристора 2 приводит к зациран1!ю д1:Olrl 7

;iB счет разности входного папряжс:!Ия и ! 1 а 11р яжсни я I ill кондсlictlTopc 1 3, я в. 151!oщсгося для диода 7 обратным, *, и образованию нормального контура !1р01екання рабочего тока: источник и!!тан!!51. дросссль

9., тиристор 1, конденсаторы 12 н 13. тиристор 2 и дроссель 10. Прн этом за с tcT жесткой магнитной связи мс:.кду дроссслями 9 и 10 происходит скачкообразш>с сНН; ксн!!с TQKB B gpoccc Ic 9 в JBB раза, дроссслс 10 — — возрастанис с нуля до гн>л, юго тока, что обеспечивает иродолжснис нормальной работы ннвертора и дальнейiICC t(>0Pil 1HP0BBIIHC ItB11PH>KCHI151 HB CI O BI 1ходс с соотвстствующт!м псрсзарядом кoiiдснсаторов. Далее ннвсртор работает ана-!

2О. логично.

На фпг. 2 а приведена форма кривой входного тока ннвсртора, образованная прямоугольниками длитсльHостщо — — а, 3

25 разде.1снным!! паузами (д = а, соотвстству!ощимп времени принудительного запертого состояния тирнсторов 1 — 6 при работе диодов 7 и 8.

На фцг. 2 б и в приведены а>ормы кри30 вых токов, протекающих через дроссслн 9 и 10 и тиристоры 1 — 6. За chicò ж cTKQH магнитной связи B момент прекращения протскання тока в одном из дроссслсй происходит скачкообразное возрастаьп1с тока в

35 два раза в другом дросссле, а длительность проводящего состояния каждого из тиристо р Ов 1 — б со ст а вл я ст 2Л/3 — а.

На фиг. 2 г приведена форма кривых токов через обратныс диоды 7 и 8, прсд40 ставляющих собой прямоугольники тока с амплитудой 2I и длительностью х. Поскольку диоды работают по двухтактной схеме, каждый из них отпирается за период три раза.

На фиг. 2 д показана форма кривой тока на выходных зажимах инвертора — фаза А. 3а счет упрсждающсго запирания тирцсторов 1 и 6 длительность токовых им2л 2Л пульсов сокра1цается с до — а, 50 3 3 т. е. на угол я, в них появляется дополнитсл ь н а я ступенька тока длительностью сс, :Т и осстоковая пауза возрастает с — до

55 — + я

На фиг. 2 е показана форма кривой напряжения на одном из конденсаторов

50 12 — фаза А.

На фиг. 2 ж показана форма кривой напряжения на тиристоре. Интервал восстановления запирающих свойств возрастает на угол ññ. Кроме того, за счет скачко55 образного возрастания тока в дросселях

8!1458

9 и 10 в два раза в моменты упреждающего запирания тиристоров, приводящего к ускоренному перезаряду соответствующих конденсаторов, в кривых напряжений появляются дополнительные изломы.

При изменении нагрузки от поминальной до минимальной происходит возрастание напряжения на выходе инвертора (н конденсаторах). Однако наличие обратных диодов 7 и 8 и жесткой магнитной связи между дросселями 9 и 10 ограничивают это напряжение на уровне входного, при этом возрастает угол принудительного запирания тиристоров а от 0 до, уменьшая з тем самым поступление энергии в ннвертор из питающей сети.

Для дальнейшего улу|шсння гармо«11чсского состава тока ннвсргора последовательно в цепь обратных диодов можно устанавливать дополнитсль«ыс дросссли. Путем подбора параметров инвсртора (соотноп!сиIIII смкостс1! и !!нд1 ктl!В|!Ос!сй) мо|кно добиться такого режима работы ипвсртора, прп котором в рсж|!мс стабилизации выходного напряжения инвср|ора тнристоры работают полныс 120 эл. град. (угол принудительного запиранпя тирнсторов а =- О). Такой режим работы аналогичен режиму работы инверторов с обратным мостом и дросселями в его анодных и катодных цепях.

Таким образом, в предлагаемом пнвсрторс обеспечивастся упрощение схемы н снихкение массогабаритных гоказатслей за счет выполнения входных дроссслей на общем магнитопроводе. Кроме того, за счет увеличения времени, предоставляемого тнристорам для восстановления запирающих свойств, повышается надежность инвертора.

Формула изобретения

1. Автономный пнвергор, содержащий тиристорный мост с дросселямн в цепи !

Q постоянного тока, коммутпрующпс конденсаторы, соединенныс в звезду и подключенI ûñ к выходным выводам, два диода, сосдинснныс последовательно и включснныс в

cápàTíoì направлении между положитсль-! д ным и отрицательньв! входными выводами, причем общая точка диодов и общая точка конденсаторов объьедннсн. о т л и ч а юшийся тсм, что, с целью упрощения ннвсртора, улучшсния сго массогабаритны. показателей и повышения надежности, Обмотк|! дроссслсй 1)аспОлОжсllhl н 1 ОбlцсM м а Г и||то и р О В Оде.

2. Автономный нн«сртор по и. 1, о тл ич а ю шийся тем. что, с целью улучшения гармонического состава кривой «ыходного напряжения, в него введены донолнцтсльныс дроссслн, вкл|очснныс послсдо«атсльно с ка:кдым !!3 х пом|1нх тьlх диодов.

3О Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лабенцов В. А. Автономные тнристорныс инверторы, М., «Энергия», 1967, с. 89, рис. 43.

2. Там же, с. 32, рис. 13, а.

3. Авторское свидетельство СССР

¹ 615577, кл. Н 02 М 7/515, 1975.

Редактор Ж. Рожкова

Сос га вяз ель А. Сытин

Тех рсд Р. Беркович

Корректор В. Нам

Заказ 1436

Подписное

Изд. ¹ 182 Тираж 749

11НИИПИ Государственного ком,гста СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 1К-35, Раугискгя паб., д. 4/5

Загорская типография Упрполиграфизда1а Мособлисполкома