RU15241U1 - Автономный инвертор - Google Patents

Abstract

Автономный инвертор, содержащий тиристорный рабочий мост, в диагонали переменного тока которого включена первичная обмотка трансформатора, отличающийся тем, что введена дополнительная тиристорная стойка, включенная так, что с первой тиристорной стойкой рабочего места они образуют коммутирующий мост с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, тиристоры второй стойки рабочего моста шунтированы обратными диодами, причем диагональ постоянного тока тиристорного моста подключена к источнику тока через транзистор n-проводимости.

Description

АВТОНОМНЫЙ ННВЕРТОР

Предлагаемое устройство относится к преобразователям постоянного напряжения в переменное заданной частоты и формы и может быть использовано в аппаратах бесперебойного питания, используемых в частности в ветроэнергетике.

Известны инверторы, содержащие в силовой цепи мостовую тиристорную схему и высокочастотный коммутатор в виде магнитного усилителя, а в системе управления задающий генератор с широтно-импульсным модулятором (например а.с. № 997208). Недостатком такого инвертора являются его большие габариты.

Известны также мостовые инверторы на силовых транзисторах, в диагонали переменного тока которых включены первичные обмотки трансформатора (а.с. JVb .№ 807469 и 2430135 ). В таких инверторах может быть получена синусоидальная форма выходного напряжения. Однако при мощностях свыше 1 кВт транзисторные мостовые схемы отличаются низкой надежностью.

Наиболее близким к предлагаемому решением является инвертор по авторскому свидетельству № 1467717. Указанный инвертор содержит мосторую схему, диагональ переменного тока которой нагружена на первичную обмотку, а диагональ постоянного тока подключена к источнику питания. Верхние плечи мостовой схемы образованы тиристорами, шунтированными обратными диодами. В нижних плечах моста включены силовые транзисторы. Такая схема обеспечивает любую форму выходного напряжения, однако при реверсе напряжения требуется время, необходимое для запирания тиристоров, в течении которого в нагрузочном трансформаторе существует режим прерывания тока. Это условие накладывает ограничение на линейность характеристики инвертора. Причем, при закрывании транзистора, ток, вызваииый э.д.с. самоиндукции трансформатора, который замыкается через открытый тиристор и обратный диод второго тиристора, является не управляемым и зависящим от величины нагрузки, поэтому время вьщержки, необходимое для запирания этого теристора, необходимо рассчитывать для худшего случая, что увеличивает нелинейность инвертора.

Целью предлагаемой полезной модели яв.11яется повышение линейности инвертора при достаточно больших мощностях и малых габаритах.

Указанная цель достигается тем, что в мостовом инверторе, содержащем в силовой части рабочий тиристорный мост с первичной обмоткой нагрузочного трансформатора в диагонали переменного тока, введена дополнительная тиристорная стойка, включенная так, что с первой тиристорной стойкой рабочего места они образуют коммутирующий мост с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, тиристоры второй стойки рабочего моста шунтированы обратными диодами, причем диагональ постоянного тока тиристорного моста подключена к источнику тока через транзистор п проводимости.

В результате поиска по источникам патентной и научно-технической информации совокупность признаков, характеризующая предлагаемый автономный инвертор, не была обнаружена. Таким образом, предлагаемая полезная модель соответствует критерию охраноспособности новое.

ветроэнергетике. Таким образом, предлагаемая полезная модель соответствует критерию охраноспособности промышленно применима.

Полезная модель поясняется чертежами.

На фиг. 1 - представлена принципиальная схема автономного инвертора.

На фиг. 2 - представлены импульсные диаграммы, поясняющие работу инвертора.

Представленный на фиг.1 автономный инвертор содержит мостовую тиристорную схему, состоящую из тиристоров 1, 2, 3, 4. В диагонали тиристорной схемы включена первичная обмотка 5 трансформатора, во вторичной обмотке которого 6 включена нагрузка 7. Тиристорная стойка из тиристоров 1 и 2 щунтирована обратными диодами 8 и 9. Коммутация тиристоров 3 и 4 осуществляется тиристорной стойкой, состоящей из тиристоров 10 и 11 и конденсатора 12. Тиристорная схема подключена к отрицательной щине источника питания через полевой транзистор п - типа 13. Низкочастотный генератор 14 и высокочастотный широтно-импульсный модулятор 15 с помощью распределителя импульсов 16 и логического элемента 17 формируют импульсную диаграмму, приведенную на фиг. 2.

Из представленной на фиг. 2 импульсной диаграммы следует, коммутирующие тиристоры 10 и И включаются в моменты, когда транзистор 13 закрыт. Этим обеспечивается исключение сквозных токов в тиристорпых стойках, поскольку вся Тиристорная схема отключена от источника питания и процессы в ней определяются лищь величиной емкости, индуктивностью трансформатора, и величиной тока нагрузки. Поскольку это время выключения нагрузки составляет лищь время восстановления запирающих свойств тиристоров (около 100 мкс), то относительная длительность неуправляемых процессов составляет не более 1 - 2 % (промышленная частота 50 Гц, Т 20 мСек). Регулирование же напряжения в предложенном инверторе достигается за счет щиротно-импульсной модуляции транзистора 13. На диаграмме щирокие импульсы 13 заполнены модулирующими импульсами высокой часторты ( м 50 кГц).

Схема работает следующим образом. Транзистор 13 коммутируется с высокой частотой. При этом при одиой полуволне выходного напряжения открыта одна из диагоналей тиристорного моста, например 3 и 2, при другой полуволне открьггы тиристоры 1 и 4. Причем в паузе щиротно-импульсного модулятора, когда закрывается транзистор 13, ток в обмотке трансформатора замыкается через обратный диод, например по цепи 3, 5, 9 (или по цепи 5, 4, 8). Тем самым обеспечивается непрерывность тока через трансформатор в паузе модулятора. При смене полярности полуволны отрицательным импульсом запрета 13 закрывается транзистор 13, при этом ток через тиристор 2 сразу становится равным О (при другой полуволне через тиристор 1), однако ток продолжает течь через обратный диод по указанным цепям, а после подачи импульса 10 на тиристор 10 (или импульса 11 на тиристор 11) ток продолжает течь по цепи 10, 12, 5, 9 (12, 5, 11, 8), тем самым закрываются тиристоры 3 (или 4), идет разряд конденсатора 12, а затем его перезаряд по цепи 10, 12, 4, 13 (или 3, 12, И, 13). Поскольку фаза включения дополнительных (коммзтирующих) тиристоров 11 и 10 не изменяется и равна - /в (где /в - время восстановления запирающих свойств), то в схеме исключены режимы прерывистых токов. Поскольку в момент коммутации тиристоров транзистор 13 выключается, то исключаются сквозные токи. Поскольку при выключенном транзисторе 13 в схеме существуют процессы без прерывания тока, то исключение сквозных токов достигается без прерьюания тока в первичной обмотке, что снижает нелинейные искажения. Скважность управляющих импульсов на транзисторе 13 может изменяться от О до 1, поскольку коммутация тиристоров все равно будет обеспечена (конденсатором 12 и тиристорами 10 и 11), за счет чего обеспечивается щирокий диапазон регулирования выходного напряжения инвертора.

Claims (1)

1. Автономный инвертор, содержащий тиристорный рабочий мост, в диагонали переменного тока которого включена первичная обмотка трансформатора, отличающийся тем, что введена дополнительная тиристорная стойка, включенная так, что с первой тиристорной стойкой рабочего места они образуют коммутирующий мост с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, тиристоры второй стойки рабочего моста шунтированы обратными диодами, причем диагональ постоянного тока тиристорного моста подключена к источнику тока через транзистор n-проводимости.