Автономний інвертор

1. Автономний інвертор, що містить дві групи тиристорних мостів із зустрічними діодами і комутуючими LC-контурами в діагоналях змінного струму та з можливістю їх роботи із змінним фазовим кутом регулювання, причому кожна група C2 2 (19) 1 3 навантаженні відносно "землі" і регулювати вихідну потужність (напругу) в діапазоні від нуля ідо номінального значення шляхом плавної зміни фази від 0°ел до 180°ел. по вихідній частої і в роботі однієї групи мостів відносно іншої, до того ж" всередині кожної групи одиночний міст працює з постійним зсувом по фазі на 180°ел. відносно двох інших послідовно з'єднаних мостів. Його недоліками є: відносно низька надійність через високе значення напруги і крутизни його на тиристорах одиночних мостів, що практично виключає підвищення напруги джерела живлення, яке корисне і необхідне, з точки зору підвищення ККД, при створенні автономних інверторів на середні і великі потужності; зниження ККД при глибокому регулюванні вихідної потужності (напруги), а також неможливе одержання вихідної напруги вищої за напругу джерела живлення. Завдання винахідника заклечається в підвищенні надійності, ККД, вихідної напруги і розширенні функціональних можливостей при збереженні симетричної відносно "землі" напруги при навантаженні за рахунок значної о зниження напруги і крутизни на тиристорах, зустрічних діодах і комутуючих конденсаторах, відповідного з'єднання мостів в групі та включення навантаження, ступінчасто-плавного регулювання потужності. Поставлене завдання досягається тим, що и автономному інверторі, який складається із двох груп тиристорних мостів із зустрічними діодами і комутуючими LC-контурами в діагоналях змінного струму, працюючих зі змінним фазовим кутом регулювання, причому кожна група через відповідні вхідні дроселі підключена до виведень одного джерела живлення, на відміну від прототипу: навантаження включене в загальну діагональ змінного струму двох складних мостів, створених тиристорними мостами двох груп; групи утримують по чотири (або більше) тиристорних мости, які разом з навантаженням створюють два послідовні ланцюги по змінному струму, до того ж між загальними різнойменними виводами живлення мостів з різних і рун, безпосередньо не пов'язаних з навантаженням, включено додатковий дросель; кожна із груп гримас по дві паралельні гілки із двох послідовно з'єднаних по живленню тиристорних мостів, причому в загальний послідовний ланцюг мостів двох гілок із різних і рун включена друге навантаження. На фіг.1, 2, 3 наведені варіанти схеми запропонованого автономного інвертора. Автономний інвертор, схема якого наведена на фіг.1, у гримує дві групи тиристорних мостів: перша і руна складається із мостів 1, 2, 3, 4, а друга із мостів 5, 6, 7, 8, які утворюють два складних мости, в загальну діагональ змінного струму яких включене навантаження 9. Кожний складний міст через напівобмотки вхідних дроселів 12, 13 підключений через клеми 10 і 11 до одною джерела живлення. Кожний із мостів 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 складається із тиристорів 14, 15, 16, 17, зустрічних діодів 18, 19, 20, 21 і комутуючих конденсатора 22, індуктивності 23. 81818 4 На фіг.2 наведено другий варіант схеми запропонованого автономного інвертора, де тиристорні мости 1, 2, 3, 4 першої групи і 5, 6, 7, 8 другий з'єднані таким чином, ідо створюють два послідовні ланцюги по змінному (коливальному) струму мостів обох і рун, причому навантаження 9 є загальним для цих ланцюгів, а між загальними мінусовими виведеннями живлення мостів 2, 3 першої і руни і загальними плюсовими виведеннями живлення мостів 6, 7 включений дросель 24, який дає можливість проходженню постійного вхідного струму вказаних мостів. На фіг.3 наведено третій варіант схеми запропонованого автономною інвертора, де тиристорні мости 1 і 2, 3 і 4 в першій групі, 5 і 6, 7 і 8 в другій з'єднані послідовним живленням і утворюють чотири гілки, які попарно підключені через напівобмотки двох окремих дроселів 12, 13 до клем 10, II одного джерела живлення, до тої о ж в загальний послідовний ланцюг мостів першої пари гілок 1 і 2, 5 і 6 із різних груп включене перше навантаження 9, а другої нари гілок 3 і 4, 7 і 8 із різних груп друге навантаження 25. Автономний інвертор (фіг.1) в уже встановленому режимі при номінальній потужності Рном працює таким чином. В цьому режимі фазовий кут b в роботі між і рунами рівний нулю, а всередині кожної групи мости 1, 4 і 5, 8 працюють зсувом на кут b=180°ел. по вихідній частоті відносно мостів 2, 3 і 6, 7, а полярність заряду конденсаторів усіх мостів указана на фіг.1. Тоді при включенні чергових тиристорів 14, 16 мостів 3, 4 першої і 5, 6 другої груп включаються зустрічні діоди 18, 20 відповідно мостів 1, 2 першої і 7, 8 другої груп. В результаті, починається коливальний перезаряд конденсаторів 22 мостів 1, 4 і 2, 3 першої групи через навантаження 9 сумарним струмом і1 (фіг.1) вказаних мостів, а також конденсаторів 22 мостів 5, 8 і 6, 7, другої групи сумарним струмом і2. Таким чином струми і1, і2 двох груп мостів при навантаженні додаються. В наступному циклі роботи включаються тиристори 15, 17 мостів 1, 2, зустрічні діоди 18, 20 мостів 3, 4 першої, а також тиристори 15, 17 мостів 7, 8, зустрічні діоди 18, 20 мостів 5, 6 другої групи. При цьому струми і1 та і2 протікають через навантаження 9 у зворотному напрямку. За один повний цикл роботи всіх тиристорів мостів через навантаження 9 протікає два періоди змінного струму ін = і1 + і2. Таке сполучення включення навантаження і з'єднання мостів в і руні дозволяє при симетричній, відносно "землі", напрузі, па відміну від прототипу, значно знизити напругу, і крутизну його на тиристорах, використали джерело живлення з підвищеною напругою, а також досить просто здійснити ступінчасто-плавне глибоке регулювання потужності (напруги) при навантаженні Рн(Uн), підвищивши надійність роботи, ККД і розширити функціональні можливості автономного Інвертора. В запропонованому варіанті автономного інвертора фазове регулювання Рн(Uн) може здійснюватися геометричним додаванням як струмів і1, і2 за рахунок зміни кута b, так і окремого регулювання струмів і1, і2 що протікають через навантаження, 5 шляхом геометричного додавання струмів відповідних мостів в кожній групі, шляхом зміни кут b1. Стунінчасто-плавне регулювання здійснюється при значеннях Рн(Uн), які становлять менше 0,5 Рном номінального значення потужності інвертора. Реалізується це відключенням роботи однієї групи мостів з послідуючим регулюванням струму іншої групи (і1 або і2), який проходить через навантаження, зміною кута b 1. При b=180°ел.=const зміна кута b від 0° до 180°ел призводить до регулювання Рн(Uн), від Рном до 0, а при b=0°=const синхронні зміни b 1 від 180°ел до 0° в обох групах приводить до зміни Рн(Uн) від Рном до 0. Автономний інвестор (фіг.2) в установленому режимі, при Рн=Рном працює таким чином. В цьому режимі кут b становить 180°ел., до того ж всередині кожної групи тиристори мостів 2,4 і 1,3 в першій групі, 6,8 і 5,7 у другій працюють з постійним зсувом на 180°ел. по вихідній частоті, при цьому полярність заряду конденсаторів 22 усіх мостів указана па фіг.2. Кожна група мостів з навантаженням створює послідовний ланцюг для проходження змінного (коливального) струму перезаряду конденсаторів 22 даної групи. При включенні тиристорів 14, 16 мостів 1,3 і 5,7 відповідних груп включаються зустрічні діоди 18, 20 мостів 2,4 і 6,7. В результаті виникає коливальна перезарядка конденсаторів 22 усіх мостів обох груп через навантаження 9, причому коливальні струми і1, і2 перезарядки конденсаторів 22 обох груп при напрузі складаються, тобто ін = і1 + і2. В наступному циклі роботи включаються тиристори 15,17 мостів 2,4 і 6,8, а також зустрічні діоди 18,20 мостів 1,3 і 5,7 і конденсатори 22 мостів обох груп перезаряджаються через навантаження 9 у зворотному напрямку струмами і1, і2. Потім включаються чергові тиристори і процеси повторюються. Перезарядка здійснюється під дією сумарної напруги конденсаторів 22 усіх мостів кожної групи, що дає можливість одержати більші показники напруги при завантаженні, ніж напруга джерела живлення, яка залежить від числа пар мостів в групі. Регулювання потужності (напруги) при завантаженні від Рном до 0 здійснюється за рахунок зміни кута b від 180°ел. до 0°. Таким чином другий варіант схеми (фіг.2) запропонованого автономного інвертора, на відміну від прототипу і першого варіанту, дає можливість одержати значення Uн більше, ніж напруга джерела живлення, при збереженні значно низькою значення напруги на тиристорах, зустрічних діодах і комутуючих конденсаторах. Автономний інвертор (фіг.3) в уже встановленому режимі , при Рн=Рном, працює таким чином. В цьому режимі кут b в роботі між групами рівний 180°ел. і змінюється в процесі регулювання від 180°ел. до 0°, при цьому Рн(Uн) змінюється від Рном до 0. Всередині кожної із груп мости двох гілок 1,2 і 3,4, а також 5,6 і 7,8 працюють з постійним зсувом b=180°ел. Тоді при включенні тиристорів 14,16 мостів 1,2 першої і 7,8 другої груп включаються зустрічні дійди 18,20 мостів 3,4 першої і 5,6 другої груп. В результаті, починається 81818 6 коливальна перезарядка конденсаторів усіх указаних мостів через навантаження 9 і 25 струмами і1, і2 обох груп. В наступному циклі роботи включаються тиристори 15,17 мостів 3,4 першої і 5,6 другої груп, а також діоди 18,20 мостів 1,2 першої і 7,8 другої груп. При цьому струми і1, і2 протікають через навантаження 9,25 у зворотному напрямку. Далі включаються наступні тиристори і зустрічні діоди відповідних мостів і процес повторюється. За один період роботи тиристорів усіх мостів через навантаження 9, 25 проходить два періоди змінного струму ін = і1 + і2. Регулювання Рн(Uн) одночасно на обох навантаженнях здійснюється зміною кута b від 180°ел. до 0°, при цьому змінюється сумарне значення струмів, що протікають через навантаження 9,25. При Рн(Uн)=0, коли b=0°ел, струми і1, і2 замикаються всередині мостів 1, 6, 7, 4 і 5, 2, 3, 8, обходячи ланцюг навантаження 9, 25. Запропоноване сполучення з'єднання мостів в групах і включення другого навантаження дає змогу при симетричній, відносно "землі", напрузі при завантаженні, на відміну від прототипу, значно знизить напругу на тиристорах, зустрічних діодах і конденсаторах усіх мостів, використовував и джерело живлення з підвищеною напругою, здійснювати як фазове регулювання Рн(Uн) одночасно на обох навантаженнях, так і незалежне частотне, тим самим підвищити надійність, ККД і розширити функціональні можливості автономною інвертора. Представлена совокупність введених елементів, їх з'єднань у відомій літературі для рішення поставлених завдань не зустрічається і має ряд переваг перед прототипом: 1. Зниження напруги на тиристорах, зустрічних діодах і комутуючих конденсаторах, підвищення надійності, ККД. 2. Одержання підвищеної напруги при навантаженні. 3. Спрощення і розширення функціональних можливостей. 7 81818 8