SU1132333A1 - Автономный инвертор (его варианты) - Google Patents

Abstract

1. Автономныйинвертор, содержащий подключенные ко входйым выводам два последовательно соединенных тиристора, защунтированных обратными диодами, точка соединени  которых подключена к последовательно соединенным коммутирующим дросселю и конденсатору и через цепь нагрузки - к выводу нулевого потенциала, а также два вспомогательных тиристора, о тличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности работы, он снабжен дополнительным дросселем, зашунтированным встречно-параллельно соединенными вспомогательными тиристорами и включенным между точкой соединени  тиристоров и коммутирующим дросселем, а коммутирующий конденсатор соединен с выводом нулевого потенциала. 2. Автономный инвертор, содержа-, щий подключенные ко входным выводам два последовательно соединенных тиристорных клеча, зашунтированных обратными диодами, точка соединени  которых подключена к последовательно соединенным коммутирующим дросселю и конденсатору и через цепь нагрузки - к вьшоду нулевого потенциала, а также два последовательно соеди« ненных вспомогательных тиристора, отличающийс  тем, что, с целью повьщ1ени  надежности работы , он снабжен дополнительным дросселем , полуобмотки которого включены в тиристорные плечи и соединены общей точкой с коммутирующим дросселем , к точке соединени  которого с конденсатором подключены общей jo точкой вспомогательные тиристоры, S9 соединенные другими своими электро:о :о :о дами с одноименными электродами тиристоров , подключенными к дополнительному дросселю, а коммутирующий конденсатор соединен с выводом нулевого потенциала

Description

11 Изобретение относитс  к силовой полупроводниковой преобразовательной технике и может быть использовано в статических преобразовател х электрической энергии посто нного тока в переменный. Известны автоноь ные инверторы, содержащие входной LC-фильтр, два последовательно соединеиных тиристорных плеча и два плеча обратных диодов, подключенные параллельно конденсаторам фильтра-делител . Сре ние точки конденсаторов фильтра-делител  и тиристорно диодньпс плеч  вл ютс  выходными зажимами инвертора , к которым подключена цепь последовательно соединенных коммутирующего конденсатора и коммутирующе го дроссел . Принцип действи  такого инвертора основан на формировани разнопол рных пр моугольных импульсов напр жени  на выходных зажимах при поочередном в включении тиристорных плеч. Запирание тиристоров осуществл етс  за счет колебательного процесса в цепи с коммутирующими конденсатором и коммутирукицим дросселем ij . Недостатком таких инверторов  вл етс  сниженна  надежность работы ввиду высоких скоростей нарастани  пр мого напр жени  на тиристорах по ле их запирани . Наиболее близким по технической сущности к данному  вл етс  автоном ный инвертор, содержащий два последовательно соединенных тиристорных плеча, два плеча обратных диодов, подключенных к зажимам источника питани , коммутирук ций конденсатор и коммутирующий дроссельj соединенные между собой последовательно и подключенные к средним точкам тирис торно-диодных плеч и двух плеч вспомогательных тиристоров. Выходны ми зажимами устройства  вл ютс  сре ние точки источника питани  и тирис торно-диодных плеч ZJ . Недостатком этого автономного ин вертора  вл етс  пониженна  надежность работы, обусловленна  необходимостью предварительного зар да ко мутирующего конденсатора, относител но низким значением обратного напр  жени  на тиристорах в интервалах за пирани  значительными скорост ми нарастани  пр мого напр жени  на ти ристорах после их запирани  и про в 3J л ема  особенно в пусковых и переходных режимах. Цель изобретени  - повьш ение надежности работы. .Указанна  цель достигаетс  тем, что автономный инвертор, содержащий подключенные ко входным выводам два последовательно соединенных тиристора , зашунтированных обратными диодами , точка соединени  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 соединени  тиристоров и коммутирующим дросселем, а коммутирующий конденсатор соединен с выводом нулевого потенциала . Кроме того, автономный инвертор, содержащий подключенные ко входным выводам два последовательно соединенных тиристорных плеча, зап унтированных обратньми диодами, точка соединени  которых подключена к последовательно соединенным коммутируюищм дросселю и конденсатору и через цепь нагрузки - к выводу нулевого потенциала, а также два последовательно соединенных вспомогательных тиристора, снабжен дополнительнын дросселем, полуобмотки которого включены в тиристорные плечи и сое-, дикены общей точкой с коммутирукщим дросселем, к точке соединени  которого с конденсатором подключ ны общей точкой вспомогательные тиристоры , соединенные другими своими электродами с одноименными электродами тиристоров, под ключ енньп4И к дополнительному дросселю, а коммутирующий конденсатор соединен с выводом нулевого потенциала. На фиг.1 представлены варианты схем автономного инвертора; на фиг. 3,4 - временные диаграм14ы, по сн ющие работу схем инвертора. Так как в схеме прототипа в качестве источника питани  показан источник ЭДС со средней точкой диеализированный источник питани ) , а в схемах аналогов зачастую необходима фильтраци  входного напр жени , то. предлагаемые схемы инверторов (фиг,1 и 2) содержат емкостной фильтртделитель 1-е со средней точкой, что равносительно источнику ЭДС со средней точкой. Автономный инвертор (фиг.1) соде жит подключенные к положительному 1 и отрицательному 2 входным выводам , дроссели 3, 4 и конденсаторы 5, 6 входного фильтра делител , средн   точка которого образует вывод нулевого потенциала и  вл етс  одним из выходных выводов 7 дл  подключени  цепи нагрузки. Параллель . но указанным конденсаторам подключены два последовательно соединенных тиристора 8, 9 и два обратных диода 10, П, средн   точка которьпс  вл етс  вторым .выходным выводом 12 инвертора. Дополнительный дроссель 1 с встречно-параллельно включенными вспомогательными тиристорами 14, 15 подключен к выходному выводу 12, а также к коммутирующе.му конденсатору 16 через коммутирующий дроссель 17. Втора  обкладка коммутирующего конденсатора 16 соединена со средней точкой конденсаторов 5 и 6 и фильтра-делител  и,следовательно, , с выходным выводом 7 инвертора. В автономном инверторе (на фиг.2) дополнительный дроссель 13 выполнен в виде двух полуобмоток 18, 19. Отпирающие импульсы тока ig на управл ющие электроды тиристоров 8, плеч инвертора (фиг.1) представлены диаграммами а и S (фиг.З), а на вспомогательные тиристоры 14 и 15 соответственно диаграммами Ь , г ( фиг.З). Диаграммы фиг.З Ч е пок зывают изменение напр жени  U, и тока 1 6 ко1.1Йутирующего конденсатора 16. Напр жени  на тиристорах ( плеч инвертора представлены кривыми и фиг.З. На фиг. 3 t показана крива  выходного напр жени  на вьшодах И,. инвертора. Инвертор работает следующим обра зом. . При подаче отпирающего импульса на тиристор 8 (момент tj фиг.З) фор мируетс  передний фронт пр моугольного импульса положительного полупериода (фиг.З и) вЪ|ХОдного напр жени  и начинаетс  зар д (фи.) коммутирующего конденсатора 16 через дополнительный 13 и коммутирующий 17 дроссели, при этом напр жение на тиристоре 8 и обратном диоде 10 равно нулю (фиг.З), а на тиристоре 9 и обратном диоде II становитс  равным входному (фиг.З) Момент t характерен максимальным значением зар дного тока (фиг.Зе). К моменту t, заканчиваетс  зар д коммутирующего конденсатора 16 до напр жени  источника и поступает отпирающий импульс (фиг.ЗЬ) на вспомогательный тиристор 14. Начинаетс  интенсивный разр д коммутирующего конденсатора 16 через коммутирующий дроссель 17 по двум контурам, в одном из которых находитс  обратный диод 10 и конденсатор 5 фильтраделител  в другом - подключаема  к выходным выводам 7, 12 нагрузка, при этом на тиристоре 8 создаетс  обратное напр жение, равное падению напр жени  на обратном диоде 10, чем обеспечиваютс  услови  дл  восстановлени  вентильной прочности тиристора 8, Момент i,. соответствует максимальному значению тока коммутационного интервала () момент t заканчиваетс  коммутационный период , восстанавливаютс  пр мые напр жени  на тиристорах 8 и 9, равные напр жени м на конденсаторах 5,6 фильтра-делител . При поступлении в момент ig отпирающего импульса на тиристор 9 второго плеча инвертора начинаетс  формирование пр моугольного импульса отрицательного- полупериода (фиг.3 « ) выходного напр жени  и начинаетс  зар д (фиг.З.е) коммутирующего конденсатора 16 через дополнительный 13 и коммутирующий 17 дроссели напр жением обратной , по сравнению с интервалом г з, пол рностью, при этом напр жение на тиристоре 9 и обратном диоде II равно нулю (фиг.За), а на тиристоре 8 и обратном диоде 10 становитс  равным входному (фиг.ЗЧ|). Зар дный ток в момент t достигает максимального значени , К концу зар да конденсатора 16 (момент tg) до уровн  напр жени  источника поступает отпирающий импульс (фиг.З г) на вспомогательный тиристор 15, после fero начинаетс  интенсивный разр д коммутирующего конденсатора 18 через коммутирующий дроссель 17 по двум контурам, в одном из которых находитс  обратный диод Пи конденсатор 6 фильтра-делител , в другом .подключаема  к выходным выводам 7,12 нагрузка. На тиристоре 9 при этом создаетс  обратное напр жение, рав-, ное падению напр жени  на обратном диоде 11, чем обеспечиваетс  услови  дл  восстановлени  вентип1 ной прочности тиристора 9. В коммутационном интервале tg момент t соответствует максимальному току (фиг,2е). После .завершени  коммутационного периода с момента i. восстанавливаютс  пр мые напр жени  на тиристорах 8, 9, равные напр жени м соответственно на конденсаторах 5, 6 фильтра-делител . На выход ных выводах 7, 12 при этом напр жение отсутствует. Моментом заканчиваетс  рассматриваемый период и начинаетс  следующий, в котором процессы повтор ютс . Таким образом, разделение в полупериода процессов зар да коммутирующего конденсатора по одной цепи и его разр да в интервале коммута-г ции по другой цепи повышает надежность работы, а также по-звол ет сократить габариты коммутирующих элементов , так как величина емкости коммутирующего конденсатора 16 и величина индуктивности коммутирзпоще дроссел  17, и, следовательно, их габариты определ ютс  не длительностью полупериода формируемого выходного переменного напр жени , а лишь временем запирани  тиристоров Последнее во много раз меньше полупериода , особенно при формировании напр жени  низкой частоты. При минимальной емкости коммутирующе-. го конденсатора 16, необходимой дл  запирани  тиристоров 8, 9, зар дный ток дополнительного дроссел  13 не велик. Это позвол ет.существенно 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 t., tfi (фиг,4) соответственно в первый и второй полупериоды зар д коммутирующего конденсатора 16 до напр жени  источника одной НГЕИ другой пол рности происходит по цеп м: обмотка 19, дроссель 17, либо дроссель 13 и обмотка 18 дроссел . Цосле окончани  зар да в момент t (либо tg) при поступлении отпирающего импульса на тиристор 14 либо 15 (к тиристору 8), либо 9 прикладываетс  обратное напр жение, которое в период коммутации плавно измен ет свою величину (фиг.4 к ). При этом на плече обратного диода 10 (фиг.4 з) поддерживаетс  незначительное падение напр жени  из-за прохождени  разр дного тока коммутирующего конденсатора 16. (фиг.4й ) по цепи 14-19-10-5, в результате чего на вькодных выводах 7,12, инвертора (фиг.4о) в этом интервале (t - tj) либо (tg - t,(j ) поддерживаетс  напр жение практически равное напр жению на конденсаторе 5. или 6 фильтра-делител . Таким образом, в этом варианте схемы обеспечиваетс  более высока  коммутационна  устойчивость ввиду того, что в период восстановлени  вентильных свойств (to-ti) шибо (tg tq) к тиристорам 8 либо 9 прикладьшаетс  большее обратное напр жение, а затем пр мое напр жение возрастает на скачком, а с меньшей скоростью в пределахвремени t4 - t 5 (tq - t,o), обеспечива  при этом низкое значение dU/dt в цослекоммутационный период. Таким образом, в данном-варианте автономного инвертора за счёт осуществлени  зар да коммутирующего конденсатора непосредственно после от- крыти  тиристоров плеч, приложение большого обратного надржкени  к тиристорам в период коммутации, снижени  скорости нарастани  пр мого напр жени  на тиристарах в послекоммутационный период, обеспечиваетс  повьщхенна , по сравнению с прототипом , коммутационна  устойчивость и повьш1енна  надежность работы, особенно в пусковых и переходных -режимах .

У

12 -ф

2 .1

/Ж-f

12

2 ЯЙ/г .2

Claims (2)

1. АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР (ЕГО ВАРИАНТЫ).

   1. Автономный¹ инвертор, содержащий подключенные ко входйым выводам два последовательно соединенных тиристора, зашу.нтированных обратными 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, о тличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы, он снабжен дополнительным дросселем, зашунтированным встречно-параллель но соединенными вспомогательными тиристорами и включенным между точкой соединения тиристоров и коммутирующим дросселем, а коммутирующий конденсатор соединен с выводом нулевого потенциала.
2. 2. Автономный инвертор, содержа-, щий подключенные ко входным выводам два последовательно соединенных тириеторных плеча, зашунтированных обратными диодами, точка соединения которых подключена к последовательно соединенным коммутирующим дросселю и конденсатору и через цепь нагрузки - к выводу нулевого потенциала, а также два последовательно соеди- g ненных 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.