Регулирующий инвертор

О 1-ИКАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 10.1077 (21) 2529720/24-0 7 (51) М. КЛ,2 Н 02 М 7/537 с присоединением заявки М -Государственный комитет СССР по дедам изобретений ноткрытий(53) УДК 621.314, .58(088.8) Дата опубликования описания 30.05. 80(54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ИНВЕРТОР Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в системах вторично электропитания и электропровода для преобразования постоянного напря жения в переменное, регулируемое по величине или форме кривой. Известен многоячеечный инвертор,в котором отдельные двухтактные ячей Оки подключены со стороны входа (источника питания) параллельно, а выходные обмотки отдельных преобразовательныхячеек, соединенные последовательно, подключены к наГрузкам 1). 15.Однако при множестве нагрузок навторичной стороне трансформатор получается сложным, так как.в каждой изячеек трансформатор содержит числовторичных обмоток, равное числу нагруэок инвертора,Известен инвертор, в котором трансформатор выполнен на нескольких магнитопроводах, каждый из которых в 25 отдельности обхвачен обмотками, соединенными с соответствующими преобразовательными ячейками, а выходные обмотки обхватывают все магнитопроводы 2). 30 Этот инвертор является наиболее близким по технической сущности к предложенному.Недостатком такого инвертора является ограниченное количество ячеек, которые могут быть объединены в одном устройстве, так как технология изготовления трансформатора существенно усложняется, если вторичные обмотки необходимо наматывать более чем на три-четыре сложенных вместе сердечника, на каждом из которых уже имеются первичные обмотки.Целью изобретения является упрощение инвертора.Это достигается тем, что предложенный регулируемый инвертор, содержащий И преобразовательных ячеек и трансформаторный узел, в котором имеется И первых сердечников, причем первичные обмотки каждой из ячеек намотаны на отдельном сердечнике, принадлежащем этой ячейке, имеет вторые.-сердечники, на которых расположены. вторичные обмотки, а все сердечники трансформаторного узла обхвачены короткозамкнутым витком.Инветор может иметь дополнительный сердечник без обмотки с магнитной проницаемостью, существенно мень 7363125 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 шей, чем у первых и вторых сердечников.На чертеже изображен предложенныйинвертор, в котором трансформаторныйузел содержит один сердечник с вторичными обмотками и один сердечникбез обмоток.Между входными выводами 1 и 2 включены параллельно первая, И-я преобразовательные ячейки 3 и 4В первойпреобразовательной ячейке первичнаяобмотка, содержащая секции 5 и 6 намотана на сердечник 7, а в И-й преобразовательной ячейке 4 первичная обмотка намотана на сердечник 8. Первичная обмотка первой преобразовавательной ячейки подключена к выводам 1 и 2 через управляемые силовыеключи 9 и 10, шунтированные диодами11 и 12. В остальных преобразовательных ячейках подключение первичных обмоток производится аналогично.Управляющие электроды силовых клнчейотдельных преобразовательных ячеекподключены к устройству 13 управления (коммутации)Трансформаторныйузел 14 содержит сердечник 15 безобмоток и сердечник 16 с вторичнымиобмотками, Магнитная проницаемостьсердечника 15 существенно ниже магнитной проницаемости сердечников 7,8, 16. Все сердечники трансформаторного узла обхвачены короткозамкнутым .витком 17,Принцип действия инвертора следующий.При отсутствии сердечника 15 узел14 состоит из двух обычных трансформаторов на сердечниках 7, 8 и на сердечнике 16, а короткозамкнутый витокявляется вторичной обмоткой первоготрансформатора и первичной обмоткойвторого. Если в устройство введенсердечник 15, при отпирании силовыхключей одноименных плеч двухтактныхпреобразовательных ячеек ток в короткозамкнутом витке 17 начинает плавнонарастать в соответствии с изменением магнитного потока в сердечнике 15.Плавное нарастание тока в витке 17вызывает также плавное нарастание тока во вторичных обмотках на сердечнике 16. Поскольку магнитная проницаемость сердечника 16 много большемагнитной проницаемости сердечника15, эво означает, что МДС в сердечнике 16,существенно ниже МДС в сердечнике 15. Тогда ток витка 17 передается Ф обмотки на сердечнике 16 безпотерь, т. е. Я(3 ю)в= 3С другой сторойы, подобное утверждение справедливо и для сердечников, на которых намотаны первичныеобмотки и, следовательно, в первичной обмотке каждой иэ Б преобразовательных ячеек протекает один и тотже ток, величина которого определяется соотношением ) =) .и футчс)8Плавность нарастания магнитного потока в сердечнике 15 связана со следующим.При отпирании одноименных силовых ключей различных двухтактных преобразовательных ячеек одноименные секции первичной обмотки сердечников 7 8 оказываются подключенными к источнику питания, Поэтому изменение магнитного потока во времени в этих сердечниках происходит с постоянной скоростью, т. е, ( Й-) == (ф) =сФсопз 1.Закон изменения магнитного потока в сердечнике 16 определяется напряжением на обмотках, находящихся на этом сердечнике. Например, если нагрузки на вторичной стороне шунтированы конденсаторами и подключены к вторичным обмоткам через выпрямители, то напряжение на обмотках неизменно, пока по этим обмоткам протекают токи, Тогда неизменна также и величина Мф/Ж)В силу того, что сердечники 7, 8, 15 и 16 обхвачены короткозамкнутым витком 17, падение напряжения на котором равно нулю, справедливо равен.ство и, следовательно, при неизменности (ф)1 величина ( ) также не изафмейяется.Таким образом, при линейности магнитной характеристики сердечника 15 токи в обмотках ьсех сердечников нарастают плавно по линейному закону . Изменяя время замкнутого состояния одноименных силовых ключей разных преобразовательных ячеек инвертора, можно регулировать амплитуду тока, отбираемого ячейками от источника питания, и тем самым регулировать мощность, передаваемую в нагрузки,После запирания силовых ключей данного плеча двухтактных преобразовательных ячеек МДС в сердечнике 15 не может исчезнуть мгновенно, и поэтому ток в витке 17 плавно (линейно) уменьшается. При этом уменьшается ток во вторичных обмотках на сердечнике 16, а в преобразовательных ячейках токи замыкаются через диоды, шунтирующие силовые ключи противоположных ранее работавшим плечей двухтактных схем. В это время энергия частично возвращается в источник питания.Если в момент спада до нуля тока в витке 17 силовые ключи плеч двухтактных преобразовательных ячеек, противопложных плечам работавшим перед этим, будут переведены в замкнутое состояние, без паузы начнется нарастание тока в витке 17 в другом направлении и соответственно изменится направление тока во вторичных обмотках.736312 У 7 ЦНИИПИ Заказ 3315/57 . Тираж 783 Подписноефилиал ППП Патент , г, Ужгород, ул, Проектная, 4 Обмотки наматываются каждая наодин сердечник, а короткозамкнутыйвиток, обхватывающий множество сердечников, конструктивно выполнитьзначительно проще, чем в прототипе,где имеется множество вторичных обмоток, обхватывающих несколько сердечников, на каждый из которых уженамотана первичная обмотка. В предложенном инверторе общим трансформа-.торным узлом объединено существеннобольшее количество преобразовательных ячеек, в результате получают существенно большую выходную мощность,по сравнению с прототипом.Для уменьшения потерь рациональ,но вторичные обмотки размещать не на15одном сердечнике, как показано начертеже, а на нескольких, причем накаждом из сердечников необходимоиметь хотя бы по одной обмотке с равным количеством витков, подключая ихнепосредственно или через выпрямители к общей нагрузке. Параллельное соединение двух обмоток с равным количеством витков, находящихся на разных сердечниках, позволяет уравнятьв этих сердечниках магнитные потоки,независимо от разброса магнитных характеристик сердечников,Возможно последовательное соединение обмоток, находящихся на разных 30сердечниках. Например для получениявысокого выходного напряжения с меньшей опасностью пробоя в отдельной об-мотке. Это связано с тем, что ЭДС накаждой обмотке, находящейся на отдельном сердечнике, будет меньше суммарного напряжения, а сердечникивместе с их обмотками конструктивномогут быть разнесены один относительно другого (например разделены изолирующими прокладками).Формула изобретения1. Регулируемый инвертор, содер"жащий И преобразовательных ячеек иобщий выходной трансформаторный узел,имеющий И первых сердечников, накаждом из которых расположена первич"ная обмотка, соединенная с выходомсоответствующей преобразовательнойячейки, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью упрощения, в укаэанный трансформаторный узел введенывторые сердечники, на которых расположены вторичные обмотки, а все сердечники обхвачены короткоэамкнутым витком.2. Инвертор по и. 1; о т л и ч аю щ и й с я тем, что в трансформатор"ный узел введен дополнительный сердечник, магнитная проницаемость которого существенно меньше, чем у первых и вторых сердечников.3. Инвертор по п. 1, о т л и .ч аю щ и й с я тем, что вторичные обмотки, расположенные на отдельных одинаковых вторых сердечниках, имеют рав- .ное число витков и подсоединены кобщим выходным выводам инвертора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 505104, кл. Н 02 М 7/48, 1971.2. Авторское свидетельство СССРР 154594, кл. Н 02 М 7/48, 1963.