[发明专利]可控硅串联逆变器电路

说明书

本发明涉及串联逆变技术。

众所周知，在串联逆变器中，当负载减小，特别是在短路条件下，串联迥路中各元件上的电压将上升到远远超过它们耐压的程度，若不采取特别保护措施，无疑将引起元件的损坏，破坏逆变器的正常工作，

苏联专利SU1119-145-A公开了一种谐振逆变电压调整器电路如图1，其中，可控硅2，电抗器3，并接负载6的电容器4，电容器5和直流电源1构成串联迥器，可控硅7并接在可控硅2的阴极和电源1的负（-）端，可控硅2的阳极接电源1的正（+）端，它们组成不对称半桥式可控硅串联逆变电路，其附加的二极管10，电容器8和电阻9及他们的接法，构成电路的结构特征。

逆变器工作时，可控硅2和7交替导通，并因承受来自电容器4和5的反压而自然关断，为了削减因负载6变化而引起的过电压，电容器5上的部分电荷在逆变器工作时经星形联接的电阻9，二极管10，电容器8和可控硅7释放。但这同时也降低了可控硅2和7关断的可靠性及逆变器的效率，在负载突变的情况下，该方法抑制过电压的能力有限，并且有可能使可控硅2提前进入正向阻断状态，破坏逆变器的正常工作。

本发明介绍了一种抑制串联逆变器电路中过电压的方法，并将其用于可控硅串联逆变器电路，它克服了上述方法的缺点，使逆变器在任何负载条件下，都能可靠地工作。本发明的目的在于提高串联逆变器的负载适应性和工作的可靠性。简要地说，本发明是在当负载变化而引起串联逆变器谐振电容器上的电压异常升高（例如达到某一给定的，大于直流电压源电压的门限值）时，由谐振电容器，直流电压源和可控开关构成的辅助换流电路达刻启动，利用该电容器上的电压，强迫关断正在导通的开关器件，同时直接限制该电容器上电压的增长并由直流电压源吸收串联逆变器电路中电抗器里的多余能量，从而有效地抑制了逆变器中的过电压。这里，辅助换流电路中的可控开关可以是可控硅、晶体管或其它具有开关功能的器件或组件，甚至可以是单向导电阀门。直流电压源可以是给逆变器供电的直流电源，也可以是附加的直流电压源，充电的电容器或以上电源的组合，应用本发明的串联逆变器，包括可控硅串联逆变器，不但在任何负载条件下都能可靠地工作，而且由于加速了对电抗器中多余能量的回收过程，从而提高了逆变器的最高工作频率和效率。

图2是应用本发明的一个具体的可控硅串联逆变器电路。它由不对称半桥式可控硅串联逆变电路和附加的可控硅8组成。其中，不对称半桥式可控硅串联逆变电路由直流电源1，可控硅2，电容器3，电抗器4，次级带负载6的输出变压器5依次串联联接构成的串联迥路，以及阳极和阴极分别接可控硅2的阴极和直流电源1的负（-）端的可控硅7组成。附加的可控硅8跨接在直流电源1的正（+）端和电容器3，电抗器4的公共联接点之间，其阴极接电源1的正（+）端，由电容器3、直流电源1和可控硅8构成辅助换流电路。

逆变器的工作过程如下：当可控硅2导通，可控硅7关断时，电源1通过可控硅2，电抗器4，输出变压器5的初级线圈对电容器3充电，充电过程结束时，可控硅2因承受来自电容器3的反压而自然关断;当可控硅7导通，可控硅2关断时，电容器3经可控硅7，输出变压器5的初级线圈及电抗器4放电。放电过程中，电容器3上电压的极性变为如图2所示的极性，并且在其值不超过某一给定的，大于直流电源电压的门限值时，可控硅7也自然关断。在电容器3充放电过程中，负载6从电源1中吸收能量。当负载6减小，特别是在短路条件下，电容器3上的电压在放电过程中的某个时刻将会达到该给定的门限值，而且极性如图2所示。此时控制电路立刻触发导通可控硅8，利用电容器3上的电压（大于直流电源电压值），强迫关断可控硅7，同时将电抗器4中多余的能量返回直流电源1。

图3是又一应用实例。

它由串联联接的直流电源1，电抗器2，负载3及交流端接电容器5的可控硅单相桥4，组成单端可控硅串联逆变器。附加的可控硅6跨接在直流电源1的正（+）端与单相桥4的共阳极端之间。单相桥共阴极端接电源1的负（-）端，由可控硅6、直流电源1和电容器5构成辅助换流电路。