Автономный инвертор с вентильным регулятором

 

Изобретение относится к электротехнике 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Н 02 М 7/521

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4 (З

С> фь (21) 4617813/07 (22) 08.12.88 (46) 23.12Я1.Бюл. М 47 (71) Всесоюзный электротехнический инсти- . тут им. B.È.Ëåíèíà (72) Г.M.Móñòàôà, Н.А,Угренинов, А.В.Щукин, А.А.Лифанов и А.В.ларин (53) 621.314.572 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 383180, кл. Н 02 М 7/519.

Авторское свидетельство СССР

hb 919031, кл. Н 02 M 7/521, 1979. (54) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР С ВЕНТИЛЬНЫМ РЕГУЛЯТОРОМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в стабилизированных преобразователях постоянного и переменного тока, в установках гарантированного питания, преобразователях часто Ж, 1700724 А1 ты, 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.

1700724

Изобретение относится к электротехнике и может быть использована в стабилизированных преобразователях постоянного и переменного тока, в установках гарантированного питания, в преобразователях частоты, в 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 нэмоток 7 и 8 реактора 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 вторая пара выходных выводов блока согласования.

К выходным выводам блока 9 согласования подключена нагрузка 10, В первой модификации инвертора (фиг.

2) блок 9 согласования сОдяржит двэ конденсаторных узла 11 и 12, входные выводы которых являются входными выводами блока 9 согласования, Нагрузка 10 инвертора подключена через трансформатор 13, первая 14 и вторая

15 первичные обмотки ксторого подключены 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

4Г

11 соединена с нагрузкой 10. Конденсаторные узлы могут быть выполнены в виде KQHденсаторов 17-19 (фиг, 6), Диаграммы 20-25 — диаграммы напряжений и токов в силовых элементах инвертора.

В момент t< включаются управляемые вентили 1 и 2, обеспечивая заряд от источника входного напряжения Ud 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 U на первичной.обмотка 14 (15) трансформатора 13 и соответственно на конденсаторе конденсаторного узла 11 (12) изменяется в соответствии с диаграммой 20 (фиг. 7э}, а ток через управляемые вентили 1 и 2 — в соответствии с диаграммой 24 фиг, 7 д. В момент tz первый управляемый вентиль 5 регулятора, к которому приложено положительное напряжение конденсаторов и второго конденсаторных узлов 11 и 12, включается. 3то приводит к выключению управляемых вентилей моста 1 и 2 под воздействием обратного напряжения

Ud-2 0 (tz)< 0 и 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 ь- момент t2 меняет свое направление.

К моменту тэ конденсаторы конденсаторных узлов 11 и 12 успевают переэарядиться и имеют на левых обкладках отрицательный потенциал, а на правых— положительный (фиг. 2, "-" и "+" в скобках).

8 момент И включаются управляемые вентили моста 3 и 4, в результате чего первый управляемый вентиль регулятора 5 под воздействием обратного напряжения запирается, а напряжение U нэ конденсаторах конденсаторных узлов 11 и 12, имеющее указанную на фиг. 1а в скобках полярность, продолжает изменяться по кривой фиг. 7а, близкой к синусоиде. В момент t4 включается второй управляемый вентиль регулятора

6. и под воздействием обратного напряжения величиной

Ug-2 U(t4) < 0 управляемые вентили моста 3 и 4 закрываются, а суммарный ток по диаграмме 21 меняет свое направление, 1700724

10

55

В момент tg включаются управляемые вентили моста 1 и 2 и процесс работы повторяется.

Регулирование и стабилизация выходного напряжения 20 инвертора осуществляется изменением длительности интервала между моментами tg И и т.д., включением тиристоров 5 и 5 и моментами тз, tg и т.д, включением тиристоров 3,4 и 1,2, т.е. изменением величины угла регулирования

Р где 7 — период выходного напряжения 20 инвертора.

Моменты включения любой одной из двух групп тиристоров (моста или регулятора) могут быть выбраны фиксированными, При увеличении углами 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 0С 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 Ug. Увеличение угла регулирования р приводит к уменьшению угла д опережения включению тиристоров и наоборот.

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 мннт.е., если

Ud д > дмин= агс$1п выхмякс

Если 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 выражаетсь в том, что расширяются функциональные возможности инеертаров в связи с появлением всзможности работать в режимах как прерывистых, так и непрерывных TQKGB, угучшается коммутирующая устойчивость.

Зкономический эффект от применения предлагаемых вариантов технического решения обеспечивается за счет уменьшения потерь элекгрической энергии, расхода материалов и, соответственно, стоимости инверторов в целом, за счет улучшения ремонтопригодности, а также за счет повышения надежности упрощения эксплуатации.

Формула изобретения

1, Автономный инвертор с вентилькым 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, отличающийся 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 второй 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. Инвертор по и, 1, отличающийся тем, что его блок согласования содержит два 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.

1700724

3. Инвертор по п,1, отличающийся 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, отличающийся 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 тг.ансформатора, а его выходные выводы являются выходными выводами блока согласования.

5 5, Инвертор поп.1,отл ичающийся тем, 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, 1 700724

Фиг.5, is I

17.

1700724

Составитель В Поляков

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Ревская

Редактор M.Бланар

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4476 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., 4/5