Однофазный автономный инвертор

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ц 817935 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51) М. Кл.Н 02 М 7/515 Н 02 Р 3/18 Гееударетааииый кюмитет СССР ио делам изабратеиий и открытий(71) Заявите ОДНОФАЗНЫЙ АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТО Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано во вторичных источниках питания.Известен автономный инвертор, содержащий силовые тиристоры, коммутирующие тиристоры, конденсатор, дроссель, и систему управления тиристорами 1,Известен также инвертор, содержащий однофазный трансформатор со средним выводом обмотки, силовые тиристоры, комму- .тирующие конденсатор, дроссель, и систему управления, выполненную на однопереходном транзисторе 2.Наиболее близким .по технической сущности к предлагаемому является однофазный автономный инвертор, содержащий силовые тиристоры, трансформатор, коммутирующие конденсатор и тиристоры, зарядный тиристор, и систему управления, Инвертор имеет четырехтактную систему управления, выполненную, например, на базе двух магнитно-транзисторных мультивибраторов, вырабатывающих сигналы со взаимным сдвигом 3.Однаковертором нпостроению,четырехтактное управление ине только сложно по схемному но и ненадежно из-за повышенных требований к синхронизации импульсов управления. При случайном сбое схемы синхронизации могут оказаться открытыми одновременно коммутирующий и зарядный тиристоры, что приводит к короткому замыканию источника питания. Аналогичный срыв работы инвертора может происходить при отключении нагрузки за счет резкого возрастания постоянной времени цепи разряда коммутирующего конденсатора.Поставленная цель достигается тем, что в однофазном автономном инверторе, содержащем два силовых тиристора, включенных между первым входным выводом и крайними выводами первичной обмотки силового трансформатора, средний вывод обмотки которого соединен со вторым входным выводом, два коммутирующих тиристора, одни выводы которых подключены к отпайкам первичной обмотки силового трансформатора, а другие соединены в общую точку, коммутирующий конденсатор, включенный между средним выводом первичной обмотки силового трансформатора и общей точкой коммутирующих тиристоров, зарядный тирисЦель изобретения - упрощение и повышение надежности инвертора.тор, первый вывод которого соединен со вторым входным выводом, а второй связан с общей точкой коммутирующих тиристоров, а также схему управления, имеющую генератор с трансформатором, выходные обмотки которого связаны с управляющими переходамн тиристоров, последовательно с зарядным тиристором включены диод в прямом направлении и коммутирующий дроссель, анод и катод зарядного тиристора соединен со входом узла задержки, выход которого связан с управляющим переходом зарядного тиристора, причем две выходные обмотки трансформатора схемы управления связаны с управляющими переходами соответствующих коммутирующих тиристоров через дифференцирующие цепочки, а две другие выходные обмотки соединены последовательно согласно, общая точка их соединена со вторым выводом зарядного тиристора, а крайние выводы связаны с управляющими электродами соответствующих силовых тиристоров через резисторы и разделительные диоды.Кроме того, в однофазном автономном инверторе узел задержки содержит регулируемую КС-цепочку, шунтирующую зарядный тиристор, и однопереходный транзистор, подключенный базами к аноду и управляющему электроду зарядного тиристора, а эмиттером - к точке соединения емкости и резистора КС-цепочки.На чертеже представлена принципиальная схема однофазного автономного инвертора.Однофазный автономный инвертор содержит основные тиристоры 1 и 2; коммутирующие тиристоры 3 и 4, зарядный тиристор 5, коммутирующий конденсатор 6, коммутирующий дроссель 7, трансформатор 8, секции 9 - 12 первичной обмотки трансформатора, вторичную обмотку 13 трансформатора, нагрузку 14, магнитно-транзисторный генератор 15, состоящЫ из транзисторов 16 и 17, секций 18 - 21 первичной обмотки трансформатора 22 с резисторами 23 и 24, вторичных обмоток 25 - 28 с резисторами 29 32, конденсаторами ЗЗ и 34 и развязываю- шими диодами 35 и 36; пороговую схему 37, состоящую . из однопереходного транзистора 38, переменного резистора 39 и конденсатора 40; защитные диоды 41 - 45, диод 46 и входные зажимы 47 и 48.Устройство работает следующим образом.При подключении источника питания к входным зажимам 47 и 48 инвертора на выходных обмотках 25 - 28 магнитно-транзисторного генератора 15 формируется прямоугольный импульс напряжения. Одновременно начинается заряд конденсатора 40 через резистор 39,диод 46, коммутирующий дроссель 7 и коммутирующий конденсатор 6.Поскольку выходные обмотки 27 и 28 магнитно-транзисторного генератора развязаны диодами 35 и 36, а зарядный тирис 40 45 50 55 5 о 15 зо 25 30 35 тор 5 закрыт, ток управления на основные тиристоры 1 и 2 не проходит и они находятся в закрытом состоянии. С выходных обмоток 25 и 26 генератора импульсы управления поступают через резисторы 29 и 30 и конденсаторы ЗЗ и 34 на управляющие входы коммутирующих тиристоров 3 и 4. При этом на тиристор 3 импульс управления поступает в открывающем направлении, а на тиристор 4 - в противоположном направлении,Коммутирующий тиристор 3 открывается, но из-за отсутствия напряжения на коммутирующем конденсаторе 6 ток через него не. проходит и инвертор продолжает находиться в исходном состоянии. При достижении напряжения на конденсаторе 40 значения порога срабатывания однопереходного транзистора 38 последний открывается и конденсатор 40 разряжается через переход эмиттер-база однопереходного транзистора 38 на управляющий вход тиристора 5. Тиристор 5 открывается и ток от источника питания через диод 46 и дроссель 7 начинает заряжать конденсатор 6. Одновременно под воздействием суммы напряжений источника питания и выходной обмотки 28 генератора 15 через открытый тиристор 5, диод 36, резистор 32, секции 12 и 10 первичной обмотки трансформатора 8 протекает ток управления основным тиристором 2, который открывается. При этом, если напряжение на выходных обмотках 27 и 28 выбрано равным напряжению источника питания или больше его основной тиристор 1 остается закрытым, а диод 35 смещенным в обратном направлении.С открытием тиристора 2 напряжение питания оказывается приложенным к половине первичной обмотки трансформатора 8. В связи с тем, что коммутирующий дроссель 7 во время заряжения конденсатора 6 запасает энергию, а затем отдает ее конденсатору, напряжение на коммутирующем конденсаторе 6 к концу заряжения достигает значения, близкого к удвоенному значению напряжения источника питания.Как только конденсатор 6 зарядится, тиристор 5 закрывается, так как его прямой ток становится меньшим удерживающего тока, При этом напряжение на тиристоре 5 становится близким к нулю, и конденсатор 40 в дальнейшем остается разряженным. В следующий полупериод работы генератора 15 напряжение на выходных обмотках 25 - 28 цзменяется по знаку на противоположное, и коммутирующий тиристор 4 открывается выходным напряжением обмотки 26. Через открытый тиристор 4 конденсатор 6 разряжается на секцию 10 первичной обмотки трансформатора 8, создавая в секциях 9 и 11 ЭДС большую напряжения источника питания. Катодное напряжение тиристора 2 становится положительным, и он выключается.45 В процессе разряженйя конденсатора 6 напряжение на тиристоре 5 возрастает и при полном. разряжении становится равным напряжению источника питания. Под действием этого напряжения заряжается конденсатор 40 и при достижении на нем напряжения срабатывания однопереходного транзистора конденсатор 40 разряжается через управляюший переход тиристора 5, открывая его для очередного заряжения коммутируюшего конденсатора 6. Одновременно через открытый тиристор 5 открывается основной тиристор 1, так как напряжение обмотки 27 оказывается включенным согласно с напряжением источника питания, а обмотки 28 -- встречно. С включением тиристора 1 напряжение питания оказывается приложенным к другой половине первичной обмотки трансформатора 8. В дальнейшем работа инвертора повторяется аналогично рассмотренному такту преобразования.Изменением значения сопротивления резистора 39, т. е. изменением постоянной времени КС-цепочки пороговой схемы, можно изменять в широких пределах задержку включения основных тиристоров инвертора, достигая устойчивой работы во всей области изменения нагрузки и напряжения питания. Кроме того, при значениях постоянной времени пороговой схемы, превышающих значение постоянной времени цепи разряда коммутирующего конденсатора можно получать регулируемые паузы в выходной цепи инвертора, т. е. регулировать выходное напряжение инвертора. Потребление энергии по цепям управления инвертором определяется, в основном, холостым ходом магнитно-транзисторного генератора, так как на управляющие входы тиристоров поступают только импульсы тока, определяемые постоянным времени КС-цепочек 29, 33 и 30 и 34, которые выбираются соизмеримыми с временем включения тиристоров и постоянной времени цепи заряда коммутирующего конденсатора. Потери энергии в цепи заряда коммутирующего конденсатора уменьшаются цепочкой, состоящей, из дросселя и диода. Потери энергии пороговой схемы незначительно превышают значительные энергии импульса, необходимого для открытия зарядного тиристора по управляющему входу.формула изобретения1. Однофазный автономный инвертор, содержаший два силовых тиристора, включен 5 10 15 20 25 30 35 40 ных между первым входным выволом и крайними выводами первичной обмотки силового трансформатора, средний вывод обмотки которого соединен со вторым входным выводом, два коммутируюших тиристора, одни выводы которых подключены к отпайкам первичной обмотки силового трансформатора, а другие соелинены в обгцую точку, коммутируюший конденсатор, включенный между средним выводом первичной обмотки силового трансформатора и обшей точкой коммутируюших тиристоров, зарядный тиристор, первый .вывод которого соелинен со вторым входным выводом, а вторОй связан с обшей точкой коммутируюших тиристоров, а также схему управления, имеющую генератор с трансформатором; выходные обмотки которого связаны с управляюшими переходами тиристоров, отличающийся тем, что, с целью упрошения надежности, последовательно с зарядным тиристором включены диод в прямом направлении и коммутируюший дроссель, анод и катод зарялного тиристора соединены со входом узла залержки выход которого связан с управляюгцим переходом зарядного тиристора, причем лве выходные обмотки трансформатора схемы управления связаны с управляющими переходами соответствуюших коммутирующих тиристоров через дифференцируюшие цепочки, а две другие выходные обмотки сое. динены последовательно согласно, общая точка их соединена со вторым выволом зарядного тиристора, а крайние выводы связаны с управляющими электродами соответствуюших силовых тиристоров через резисторы и разделительные диоды.2. Инвертор по п. 1, отличающийся тем, что узел задержки содержит регулируемую КС-цепочку, шунтируюшую зарялный тиристор, и однопереходный транзистор, полключенный базами к аноду и управляюшему электроду зарядного тиристора, а эмиттером - к точке соединения емкости и резис-, тора КС-цепочки. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Пач ент США3935528, кл. Н 02 М 7144опублйк. 27.01.79,2. Полупроводники в преобразовательнойтехнике. М. - Л., Энергия,975, с. 290,рис. 48.3. Авторское свидетельство СССР480164, кл. Н 02 М 7/52, 07.03.73.Сыт СоставительехредА, Войкираж 730 ИИПИ Государственного кпо делам изобретений и5, Москва, Ж - 35, РаушсППП Патент, г. Ужгород с Корректор ЛПодписноемитета СССРоткрытийая наб., д. 4/5ул Проектная 4