Параллельный инвертор
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскик
Социалистически«
Республик (iii942226 (6l ) Дополнительное к авт, свнд-ву (22)Заявлено 18. 05 79 (2l) 2768213/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет
{5l)M. Кл.
H 02 И 71515 твеудафстеа««ые комитет
СССР
«в делам «а«врете««1
«открыт«й
Опубликовано 07. 07. 82. Бюллетень М 25
Дата опубликования описания 10 . 07. 82 (53) УДК 621..314.572 (088.8) (72) Авторы изобретения
В.P. Лепп, Х.И. Сибгатулин и Е.Я. { омова
I (Vl ) Заявитель (54) ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР
1 2
Изобретение относится к области возможностей за счет падающей выход- преобразователей энергии постоян- ной характеристики в функции частоты ного тока на входе в энергию перемен- и, как следствие, к ограничению часного тока на выходе с помощью тирис- тотного диапазона. торных инверторов, у которых комму- Недостатком этого инвертора являтирующая емкость подключена парал5 ется также сложность конструкции, а лельно нагрузке, и может быть исполь- именно наличие двух самостоятельных зовано в качестве источника перемен- источников заряда коммутирующего конного тока регулируемой частоты с пря- денсатора, а также необходимость ввемоугольной формой выходного сигнала. |0 дения вспомогательных тиристоров, .ус"
Известен параллельный инвертор мос. . тановленных в целях коммутации. тового типа с нагрузкой в диагонали Наиболее близким является паралмоста, содержащий тиристоры, диоды, лельный тиристорный инвертор, содера также коммутирующий конденсатор 1 жащий коммутирующие элементы с индукиндуктивность, выполненную в виде 1 тивностью и конденсатором, подключен" двух многообмоточных дросселей насы- ным между смежными плечами моста и щения (1 ). отделенными диодами от выходных клемм, Такой инвертор позволяет получить расположенных в диагонали моста и устойчивое инвертирование в опреде- непосредственно связанных с диода ленном диапазоне нагрузок и прямо- 20 ми (2 ). угольную форму напряжения нв выходе. Недостатком инвертора является то, К недостаткам его следует отнести что время приложения обратного напряразрывность выходного сигнала, что Кения к выключаемым тиристором, а приводит к снижению энергетических также форма выходного напряжения за42226 4 т 13, выходные выводы 14 и 15 сердечники 16 и 17 дросселей насыщения.
Обмотки дросселя насыщения, располо-. женные на сердечнике 16, включают основные обмотки 18-20, обмотку 21 рекуперации, обмотку 22 смещения, а обмотки дросселя насыщения, расположенные на сердечнике 17, включают также основные обмотки 23-25, обмот10 ку 26 рекуперации, обмотку 27 смещения. Начала обмоток обозначены точками.
Иатериал сердечников 16 и 17 магнитомягкий с прямоугольной формой
15 петли гистерезиса.
Временные диаграммы напряжений на элементах инвертора (фиг. 2) представляют собой напряжения О- на тиристорах 4 и 5, О - на тиристощ рах 2 и 3, - на конденсаторе 6, на нагрузке 13, В - на обмотках
19, 20 (18, 21, 22),. С - на обмотках .24, 25 (23, 26, 27).
За положительное значение напряже25 ний принято: на обмотках — напряжение, положительный знак которого приложен к началу обмотки, на тиристорах— напряжение на анодах, на конденсаторах — полярность, полученная при за5В ряде через тиристоры 4 и 5.
При анализе схемы обозначены Ч8, Чщ, Ч о, Ч, Wgz, Wg g, W, Ч
Ч, Ч д - числа витков соответствующих обмоток.
35 Для простоты изложения примем что Ч4Я WgQ W+< Wgg Ч 4 Wg щ
2W 3 9 висит от нагрузки. Это также приводи к снижению энергетических возможностей за счет падающей выходной характеристики и функции частоты и нагрузки. Кроме того, такой инвертор чувствителен к характеру нагрузки и изменение характера нагрузки в процессе работы может привести к потере устойчивости, что неудобно в эксплуатации. Цель изобретения - улучшение энергетических показателей. Поставленная цель достигается тем что инвертор, содержащий подключенный к источнику питания тиристорный мост, последовательно с тиристорами которого включен индуктивный элемент, соединенный в анодных плечах моста последовательно с отсекающими диодами, катоды которых соединены с выходными выводами, причем между катодами тиристоров укаэанных анодных плеч включен коммутирующий конденсатор, а также два диода рекупера ции, снабжен дополнительным источником питания, а индуктивный элемент выполнен и виде двух пятиобмоточных дросселей насыщения, три основных обмотки каждого иэ которых соединены согласно и включены две в сиНц азные плечи моста, третья последовательно с коммутирующим конденсатором, четвертая обмотка рекуперации - последовательно с диодом рекуперации, а пятая обмотка смещения подключена к дополнительному источнику питания. Инвертор обеспечивает повышение энергетической эффективности за счет получения жесткой выходной характеристики в функции нагрузки и частоты, а также обладает улучшенными эксплу.атационными свойствами, так как нечувствителен к характеру нагрузки и резкому ее изменению по величине. На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг.2временные диаграммы напряжений на элементах инвертора; на фиг. 3 - характеристика намагничивания материала сердечников, Устройство включает источник 1 постоянного напряжения сети с величиной напряжения, равной Е, тиристоры 2-5, коммутирующий конденса тор 6, линейный дроссель (индуктивность) 7, дополнительный источник 8 смещения, диоды 9 и 10 рекуперации, отсекающие диоды 11 и 12, нагрузку Исходное состояние схемы. о В цепи источник 8 - индуктивность 7 - обмотки 22, 27 протекает ток смещения указанного направления (фиг, 1). Сердечники 16 и 17 насыщены под влиянием тока смещения и рабочая точка их определяется точкой 1 (фиг. 3). Величина индуктивности 7 достаточ-! на для обеспечения постоянства тока смещения (режим вынужденного намагни см Ч2. = см Wu Напряжение на конденсаторе 6 рав«в но нулю. Схема работает следующим образом. С подачи запускающих импульсов на тиристоры 4 и 5 в момент времени йд(фиг. 2) начинается заряд коммути«» рующего конденсатора 6. Конденсатор заряжается по цепи 1-4-23-6-18-19-11--25-5-1. Рассматриваем эту цепь. 5 9422 Обмотки W q и Ч< сердечника 17 включены встречно по отношению друг к другу, магнитные поля, созданные током заряда конденсатора 6, протекающим через эти обмотки, взаимно 5 компенсируют друг друга и,следовательно, эти обмотки в заряде конденсатора 6 участия не принимают. Так как обмотки W II и Ч< включены встречно по отношению к обмотке смещения Ч, то напряжение сети в момент времени йа скачкои прикладывается к этим обмоткам, причем напряжение обиотки 19 вычитается из прямого напряжения, приложенного к за" крытому тиристору 2, а напряжение обмотки 20 вычитается из прямого напряжения, приложенного к закрытому тиристору 3. Рабочая точка сердечника 16 переиещается иэ положения 1 2в в положение I I I, сердечник выходит из насыщения. Так как. дроссели насыщения находятся в режиме вынужденного намагничивания, то ток заряда конденсатора 6 постоянен по величиI не и определяется как Ч В + Wyg Такии образом, при условии, что зв R„СО, магнитное состояние сердечника 17 удерживается ампервиткавае смещения в положении 1, т.е. сердечник остается насыщенным. При величине сопротивления нагрузки, не равном бесконечности, ток нагрузки протекает по цепи 1-4-24- l 2-15-13-14-25-5. Под влиянием тока нагрузки, протекающего по обмоткам 24 и 25, создаются ампервитки, противоположные по знаку ампервиткам сиещения, стреиящиеся вывести сердечник 17 из насыщения. Однако при соблюдении условия 1н (Чр +Чу.Б) + +Wgy рабочая точка сердечника 17 располагается между точками и III, следовательно сердечник 17 остается насыщенным и не влияет. на работу схемы. Напряжение на нагрузке равно напряжению питания и равно Е (фиг. 2С). В иомент времени и напряжение на конденсаторе 6 равное Е. Напряжение на обмотках 18-20 равно нулю. Величина индукции сердечника 16 определяется точкой, расположенной Между точками III u IV (фиг. 3).В интервале t< -t > сердечник 16 перемагни" чивается йод влиянием ампервитков 26 в смещения и в иомент времени и возвращается в исходное состояниеi точка t. В перид t< еа напряжение б юток 19 и 20 является положительныи по отношению к тиристорам 2 и 3. К моменту вреиени tg конденсатор 6 заряжается до +2Е и сохраняет это значение до следующего коммутационного интервала, так как диод ll исключа; ет разряд конденсатора 6 на нагрузку 13. В интервале времени tp-t j ток в нагрузку 13 поступает по одной и той же цепи, причем напряжение на нагрузке 13 постоянно и равно Е. 8 момент вреиени t включают вторую .пару тиристоров 2 и 3. Напряжение на нагрузке 13, сохраняя свою величину, скачкои меняет полярность, при этом TQK в нагрузку 13 начинает поступать по цепи 1-2-1913 15 20-3-1. 8се процессы протекают аналогично описанная выше с той разницей, что конденсатор б заряжается не с нулевых начаювнах условий, а переэаряжается с напряженмя +2Е до напряжения -2Е. Напряжение перезаряда конденсатора 6 ограничено обмоткой рекуперащмм и прм условии, что Ч =(Ч1 +Ч )=(Ч . +Ч<), ме превы° ает 2Е. При включении тиристоров 2 и 3, ток перезаряда конденсатора 6 определяется обиотками 23 и 24. При этом к обмоткам 23 и 24 прикладывается напряжение, равное сумме напряжений сети и конденсатора, т.е. 3Е. Так как принято, что Ч -Ч .1 то на обмотках 24 и 25 выделяется напряжение, равное 1,5Е, отрицательное по отноеению к открытым тиристорам 4 и 5. Так «а«напряжение сети равно Е, то в итоге к тиристорам 4 и 5 прикладывается запирающее напряжение 0 5Е ° Вреия приложения обратного напряжения определяется интервалом С,-, т.е временеи разряда конденсатора 6 с напряжения +2Е до напряжения +Е. За это время тиристоры 4 и 5 запираются. Иаксииальной величины индукции сер. дечник 17 достигает в момент времени tq, причем на фиг. 3 это состояние сердечника 17 характеризуется точ"кой 1Ч. В интервале tg -t ó сердечник 9422 17 перемагничивается ампервитками смещения и к моменту t возвращается в положение 1 причем уровень напряжения на обмотках 23-25 определяется обмоткой 26 и в нашем случае соответствует величине Ь/k Обмотка 26 вступает в работу в момент времени tg после того, как отпирается диод 10. Окончание периода,коммутации соответствует моменту t . to Начиная с второго такта процесс периодически повторяется. Равенство всех рабочих витков не является обязательным условием работы инвертора, однако целесообразно tS из условия получения максимального тока s нагрузке. Формула изобретения Параллельный инвертор, содержащий подключенный к источнику питания тиристорный мост, последовательно с .тиристорами которого включен индуктивз ный элемент, соединенный в анодных плечах моста последовательно с отсекающими диодами, катоды которых 26 8 соединены с выходными выводами, причем между катодами тиристоров указанных анодных плеч включен коммутирующий конденсатор, а также два диода рекуперации, о т л и ч а ю -. шийся тем, что, с целью улуч.шения энергетических показателей, I он снабжен дополнительным источником питания, а индуктивный элемент выполнен в виде двух пятиобмоточных дросселей насыщения,три основных обмотки каждого из которых соединены согласно и включены две в синфазные плечи моста, третья последовательно с коммутирующим конденсатором, четвертая обмотка рекуперации — последовательно с диодом рекуперации, а пятая обмотка смещения подключена к дополнительному источнику питания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Глазенко Т.A. Полупроводниковые преобразователи в электроприводах постоянного тока. Л., "Энергия", 1973, с. 285, рис. 5-9. 2. Чиженко И.M. и др. Основы пре образовательной техники. И., нВысшая школа", 1974, с. 268, рис. 8.366. 942226 ЬЬ МБ tr 4ЪE 1 g / 4 76(tpg ВНИИПИ Заказ 4861/50 Тираж 72 1 Подписное филиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул,Проектная,4"
