Синхронизированный инвертор

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(45) Дата опубликования описания 09.06.78(51) М. Кл.з Н 02 М 7/537 Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретенийи открытий(72) Авторы изобретения Н, Н. Малюков, А. А. Морозов и В. А. Скаржепа Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(54) СИНХРОНИЗИРОВАННЫЙ ИНВЕРТОР Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в источниках питания устройств автоматики, связи и вычислительной техники для преобразования постоянного напряжения в переменное.Известны инверторы на тиристорах, содержащие магнитные и магнитно-полупроводниковые схемы управления силовыми ключами 1, 2),По основному авт. св.411589 известен инвертор на запираемых тиристорах 3, в котором в схеме управления использован трансфлюксор, через центральное отверстие последнего проходит входная возбуждающая обмотка, а через периферийные отверстия навиты обмотки, управляющие силовыми тиристорами и половины обмоток подмагничивания.Недостатком указанного инвертора является то, что импульсы для управления тиристорами силового каскада формируются независимо от состояния последних и моменты их появления жестко фиксированы соотношением величин сигналов возбуждения и подмагничивания, действующими в каскаде управления. Это существенно снижает надежность работы инвертора на активно-индуктивную нагрузку с изменяющимся коэффициентом мощности.Действительно, при активно-инду ктивной или чисто индуктивной нагрузке инвертора после запирания одной проводящей пары тиристоров силового каскада должен произойти разряд энергии, накопившейся в магнитном поле нагрузки. Для обеспечения этого в схему 5 силового каскада инвертора вводятся разрядные диоды, которые включаются встречно-параллельно тиристорам силового каскада. Ток разряда при этом протекает через ту пару диодов, которая включена встречно-параллельно 10 запертой в данном такте паре тиристоров, Соответственно при протекании разрядного тока запертые тиристоры оказываются под обратным напряжением (падение напряжения на разрядных диодах) и не могут быть включены 15 положительными управляющими импульсамис каскада управления до полного прекращения разрядного тока и соответствующего уменьшения до нуля падения напряжения на разрядных диодах. Поэтому положительные 2 Э управляющие импульсы должны поступать скаскада управления на запертую пару тиристоров либо после прекращения разрядного тока, либо их длительность должна заведомо превышать время протекания разрядного тока.25 В известном инверторе моменты формирования управляющих импульсов жестко фиксированы соотношением величин сигналов возбуждения и подмагничивания. В результате при изменяющемся коэффициенте мощности на грузки, а следовательно, при изменяющейсядлительности разрядного тока инвертор работать не может. В то же время при работе инвертора с увеличенной длительностью положительных управляющих импульсов перегружается управляющая цепь тиристоров, в результате чего снижается надежность силового каскада,Целью изобретения является устранение указанных недостатков.Поставленная цель достигается тем, что в инвертор введена дополнительная обмотка обратной связи, которая состоит из двух одинаковых частей, навитых в периферийных отверстиях трансфлюксора и включенных параллельно и встречно относительно друг друга общими концами через ограничительный резистор к одному выходному выводу инвертора, а раздельными концами через включенные по встречно-параллельной схеме относительно друг друга диоды - ко второму выходному выводу инвертора.На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого инвертора,Инвертор состоит из силового и управляющего каскадов. Силовой каскад выполнен по мостовой схеме на запираемых тиристорах 1 - 4 и диодах 5 - 8. Тиристоры 1 - 4 шунтированы в непроводящем направлении диодами 5 - 8 для обеспечения работы инвертора на активно-индуктивную или чисто индуктивную нагрузку. Нагрузка 9 включена в диагональ переменного тока моста, а питающее напряжение подсоединено к диагонали постоянного тока,Управляющий каскад выполнен по схеме магнитного модулятора на одном разветвленном сердечнике - трансфлюксоре 10 и состоит из обмотки возбуждения 11, навитой через центральное отверстие трапсфлюксора и подключенной к источнику переменного напряжения заданной частоты; обмотки подмагничивания, состоящей из двух одинаковых частей 12 и 13, навитых через периферийные отверстия трансфлюксора и подключенных последовательно и встречно относительно друг друга через подстроечный ограничительный резистор 14 к источнику постоянного питающего напряжения; выходных обмоток 15 - 18, каждая из которых навита в одном из периферийных отверстий трансфлюксора и подключена в управляющую цепь соответствующего тиристора силового каскада; обмотки обратной связи, состоящей из двух одинаковых частей 19 и 20, навитых через периферийные отверстия трансфлюксора. Общая точка обмотки обратной связи через ограничительный резистор 21 подключена к одному выходному инвертору, а раздельные - через включенные встречно-параллельно относительно друг друга диоды 22 и 23 ко второму выходному выводу инвертора.Принцип действия инвертора состоит в следующем.Магнитный модулятор на трансфлюксоре формирует кратковременные импульсные сигб 1 о 15 20 25 зо 35 40 45 50 55 60 65 налы управления тиристорами силового каскада в функции их состояния и с частотой сигнала возбуждения, поступающего из внешней сети или формируемого в трансфлюксоре собственным автогенератором. Соответственно тиристоры, составляющие противоположные плечи моста, этими сигналами попарно отпираются и запираются, формируя в нагрузке 9 двуполярные импульсы тока прямоугольной формы. Такое функционирование схемы достигается следующим образом.В исходном состоянии все тиристоры заперты, сигналы в выходных обмотках модулятора отсутствуют, а в трансфлюксоре с помощью подмагничивающей обмотки создано небольшое подмагничивающее поле. Благодаря встречному включению частей 12 и 13 обмотки петли гистерезиса перемычек А и В, на которых эти части навиты, смещены полем подмагничивания во взаимно противоположные стороны (антипараллельно). При безгистерезисной аппроксимации петли гистерезиса трансфлюксора при работе магнитного модулятора в больших полях возбуждения, создаваемых в последнем для получения импульсного выходного сигнала, перемагничивание перемычек А и В переменным полем сигнала возбуждения осуществляется в разные полупериоды сигнала возбуждения, В результате управляющие импульсы в выходных обмотках 15 и 17 модулятора сдвинуты относительно управляющих импульсов в выходных обмотках 1 б и 18 на полпериода.С приходом первой полуволны сигнала возбуждения в момент равенства напряженностей полей подмагничивания и возбуждения перемагничивается, например, перемычка А. В обмотках 16 и 17 формируются положительные управляющие импульсы, которые включают тиристоры 1 и 4. С открытием тиристоров 1 и 4 появляется ток в нагрузке 9 и в части 20 обмотки обратной связи. Ток в обмотке обратной связи блокируют перемычку В, поддерживая ее в насыщенном состоянии, поскольку величина ограничительного резистора 21 выбирается при заданных витках обмотки обратной связи так, чтобы напряженность поля обратной связи была заведомо больше амплитуды напряженности поля возбуждения.С уменьшением напряженности поля возбуждения в конце первого полупериода сигнала возбуждения в момент, когда напряженности полей подмагничивания и возбуждения снова становятся равными, перемычка А перемагничивается в исходное состояние, При этом в обмотках 15 и 17 наводятся отрицательные управляющие импульсы, которые закрывают тиристоры 1 и 4, Однако ток через нагрузку 9, диоды 6 и 7 и источник питания будет продолжать течь еще некоторое время, обусловленное запасами энергии в магнитном поле нагрузки. Этот ток будет поддерживать падение напряжения на нагрузке исходной полярности, а значит, и существование блокирующего перемычку В тока в части 20 обмоткиобратной связи. Соответственно перемычка В не может перемагпичиваться второй полуволной сигнала возбуждения до тех пор, пока по мере умспьшния блокирующего тока создаваемая им напряжеш;ость магнитного поля обратной связи нс станет равной напряженности поля возбуждения. Этим и предотвращается преждсвремепнос формирование положительных управляющих импульсов в выходных обмотках 16 и 18.Когда напряженности полей обратной связи и возбуждения сравня 1 отся перемычка В перемагнитится и положитсльные управляющие импульсы в обмотках 16 и 18 откроют тиристоры 2 и 3, По нагрузке 9 начинает протекать ток обратной полярности, и появляется ток в части 19 обмотки обратной связи, блокирующей перемычку А. 1 Ц)и последующем уменьшении напряженности поля возбуждения в конце второго полупериода сигнала возбуждения в момент, когда напряженности полей возбуждения и подмагничивания снова станут равными, перемычка В перемагнитится в исходное состояние. В обмотках 16 и 18 наведутся отрицательные управляющие импульсы, которые закроют тиристоры 2 и 3. Включение следующей пары тиристоров 1 и 4 аналогично рассмотренному режиму произойдет только после уменьшения тока в части 19 обмотки обратной связи меньше величины, блокирующей перемычку А.Таким образом, формирование положительных управляющих импульсов каскадом управолсния на магнитном модуляторе, в которыи введена обратная связь по току нагрузки, происходит в зависимости от величины этого тока. В результате управление силовым каска дом и при изменяющемся Коэффициенте мощности нагрузки можно осуществлять кратковременными импульсами одинаковой длительности. Это уменьшает нагрузку управляющих цепей тиристоров и соответственно повышает 10 надежность силового каскада инвертора. Формула изобретенияСинхронизированный инвертор по авт. св.15411589, отличающийся тем, что, сцелью обеспечения работы на активно-индуктивную нагрузку с изменяющимся коэффициентом мощности, в него введена дополнительная обмотка обратной связи, состоящая из 20 двух одинаковых частей, навитых через периферийные отверстия трансфлюксора, причем в цепь каждой части обмотки включен последовательно диод, а обе части обмотки с диодами включены встречно-параллельно друг другу и 25 подключены к выходу инвертора,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США3260919, кл. 321 - 18, 30 1967.2. Патент Англии988009, кл. Н 02 Р, 1965.3. Авторское свидетельство СССР411589,кл. Н 02 М 7/537, 1971,