Инвертор

(59 4 Н 02 М 7/523 РЦт(1 ЩЧ 4 Я ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪ 9(56) Чиженко И.М., Руденко В.С Сенько В.И. Основы преобразовательной техники; М.: Высшая школа, 1974, с.256-263, рис,8.30.Донской А.В., Кулик В.Д. Теория и схемы тиристорньм инверторов повышенной частоты с широтным регулированием напряжения. - Л.: Энергия, 1980, с.44, рис2-14. Булатов О.Г., Царенко А.И. Тирис. торно-конденсаторные преобразователи. - М.; Энергия, 1982, с, 38, рис. 6.11, с. 140-147, 157-158.Чиженко И.М., Руденко В.С., Сенько В.И. Основы преобразовательной техники. - М.: Энергия, с.257, рис. 8,30 б.(57) Инвертор относится к источникампитания повышенной частоты с последовательным или последовательно-параллельным соединением, Цель изобретения -1220089 частоты. 20 расширение диапазона регулированиянапряжения и повышение надежности.Устройство содержит управляемые вентили 3, 4, двухсекционный дроссель 5,два основных конденсатора 6, 8, выходной трансформатор (Тр) 11, первичные обмотки 9 и 10 которого перекрестно соединены с разделенными секциямиобмоток дросселя 5Введение дополнительного конденсатора (К) 7, управляемого вентиля (УВ) 16, выпрямителя(В) 15 и блока управления, снабженноИзобретение относится к силовой преобразовательной технике, конкретнее к классу последовательных и последовательно-параллельных инверторов, и может быть использовано в ка честве источника питания повышенной Целью изобретения является расширение диапазона регулирования напряжения и повышение надежности.сНа фиг.1 показана принципиальная схема силовой части предлагаемого инвертора; на фиг,2 - одно иэ возможных исполнений узла принудительной конденсаторной коммутации дополнительного управляемого вентиля; на фиг.З - функциональная схема управления основными вентилями инвертора; на фиг.4 - то же, для дополнительного управляемого вентиля;на фиг.5 - временные диаграммы, характеризующие управление дополнительным вентилем, когда среднее напряжение на дополнительном конденсаторе положительно; на фиг,6 - то же, когда среднее напряжение на дополнительном конденсаторе отрицательно,К выводам 1 и 2 источника постоЗО янного тока (фиг.1) через управляемые вентили 3 и 4 подсоединен двух- секционный дроссель 5, К тем же выводам 1 и 2 подключены три последовательно соединенные конденсатора 6-8. К среднему из них, конденсатору 7, перекрестно через первичные обмотки 9 и 10 выходного трансформатора 11. подсоединены вторые выводы раэго узлом фазового сдвига управляющихимпульсов, обеспечивает регулированиевыходного напряжения, УВ 16 производит подзаряд К 7 через В 15 от дополнительной вторичной обмотки 14 Тр 11,при этом устанавливается напряжение,которое при согласном включении то сК 6, то с К 8 поддерживает повышенноенапряжение на Тр 11, либо при отрицательной составляющей на К 7создает пониженное напряжение иаТр. 11.6 ил. 3деленных секций обмотки дросселя 5. К основной вторичной обмотке 12 трансформатора 11 подключено сопротивление нагрузки 13, а дополнительная вторичная обмотка 14 через выпрямитель 15 и дополнительный управляемый вентиль (тиристор) 16 также подсоединена к конденсатору 7.В узел 17 принудительной конденсаторной коммутации (фиг.2) входят коммутирующий конденсатор 18, коммутирующий дроссель 19, управляющий заряжающий тиристор 20, управляющий коммутирующий тиристор 21, открытие которого позволяет конденсатору 18 закрыть силовой управляемый вентиль 16 Узел 17 выполнен по одной иэ известных схем и не нуждается в детальном описании связей между элементами.Блок управления (фиг.З) содержит эадатчик частоты, который выполнен в данном случае в виде последовательно соединенных задающего генератора 22 синусоидальных колебаний, формирователя (прямоугольных) импульсов 23 и триггера 24.Блок управления (фиг.4) дополнительным тиристором 16 и вспомогательными тиристорами узла 17 принудительной коммутации содержит компаратор 25, усилительно-развяэывающий узел 26 и фазосдвигающий узел 27, тут же показана адресация управляющих импульсов. Для сравнения в компараторе 25 с управляющим постоянным напряжением Б берут переменное напряжение,пропорциональное входному току дн вынв ходного трансформатора 11 (фиг.5).Блок-схема (фиг.4) может быть.выполнена также по второму варианту, при котором в качестве блока 25 устанавливают формирователь импульсов, аналогичный блоку 23, входом связанный с выходом задающего генератора 22 (фиг.3); а в качестве блока 26 второй фазосдвигающий узел. На фиг,5 и 6 принятые следующие обозначения: И , У , П - мгновенные значения напряжения соответственно на конденсаторах 6, 7 и 8; П - напряжение на выходах 1 и 2 ИСТОЧНИКа ПОСТОЯннОГО Тока 10сумма токов в первичных обмотках 9 и 10 трансформатора 11; П - напряжение на дополнительной обмотке 14 трансформатора 11; П - управляющий импульс от элемента 26 на элементы 16 и 20, возникающий при к 1 нП, где 1 сУ- величина, пропорциональная двухполупериодно- выпрЯмленномУ токУ 1 и0 у Уп - равляющий импульс от элемента 27 на элемент 21 (фиг.4); С - время. Предлагаемый инвертор работает следующим образом.Предположим, что у всех конденсаторов 6-8 емкости одинаковые, а вентиль 16 сначала постоянно закрыт. Если работа начинается, например, с открытия управляемого вентиля 3, то под воздействием напряжения включения, равного 0,66 П, (где ц, напряжение постоянного тока на выводах 1 и 2), в результате резонансного процесса проходит импульс тока через вентиль 3, секцию обмотки дросселя 5, первичную обмотку 9 трансформатора 11, далее импульс тока разветвляется: две трети его подзаряжают конденсатор 8, а одна треть в разряд. ном направлении проходит через последовательно включенные конденсаторы 7 и 6. После закрытия вентиля 3 и открытия управляемого вентиля 4 под действием напряжения включения, равного приблизительно 0,66 У, проходит второй импульс тока, который разветвляется: две трети его подзаряжают конденсатор 6, а одна треть в разрядном направлении проходит через последовательно включенные конденсаторы 8 и 7, затем в обратном направлении колебательный импульс идет через первичную обмотку 10 трансформатора 11, далее через вто 5 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 рую секцию обмотки дросселя 5 и уп- равляемый вентиль 4Таким образом, в предлагаемом инверторе под воздействием напряжения включения, равного приблиэитель. но 0,66 ц за первые два такта получают один период колебания переменного тока в первичных обмотках трансформатора 11, но восстановле:ния исходных напряжениИ на конденса. ,торах не происходит: на конденсаторах 8 и 6 остается подэаряд током в одну треть колебательного импульса, а конденсатор 7 совсем не подзаряжа. ется и у него за два такта происходит только разряд два раза током в одну треть упомянутого импульса,Аналогичное рассмотрение работы известного инвертора. показывает, что в нем под воздействием напряжения, равного приблизиФельно 0,5 П за первые два такта получают в обмотке выходного трансформатора один период колебания переменного тока, причем исходные напряжения на конденсаторах восстанавливаются.При последующих парах тактов в предлагаемом инверторе возрастает напряжение на конденсаторах 8 и 6,но уменьшается напряжение на конденсаторе 7. Когда напряжение на конденсаторе 7 станет равным нулю, предлагаемый инвертор окажется в условиях работы известного инвертора. Затем с каждой парой тактов рост напряжений на конденсаторах 8 и 6 продолжается, а на конденсаторе 7 начнет расти напряжение обратной полярности, при этом величина колебательных импульсов через первичные обмотки трансформатора 11 продолжает уменьшаться. Описанное изменение условий работы предлагаемого инвертора само собой прекратится, когда на каждом из конденсаторов 8 и 6 напряжение сделается равным П, а на конденсаторе 7 будет (-П, ), причем величина колебательных импульсов в первичных обмотках трансформатора 11 окажется равной нулю.Однако можно в любом положении остановить изменение условий работы предлагаемого инвертора, если поддер живать постоянным характерное напряжение на конденсаторе 7, т.е. напряжение, имеющее место при нулевом мгновенном значении колебательного напряжения на этом конденсаторе.Для этой цели служит управляемый вен5 ,22008 тиль 16, который от дополнительной вторичной обмотки 14 трансформатора 11 через выпрямитель 15 может производить соответствующий подзаряд конденсатора 7. Таким регулированием целесообразно, например, устанавливать напряжение включения управляемых вентилей .3 и 4 в пределах между 0,66 Б, и 0,5 Б . При этом часть энергии выходного трансФорма- О тора 11 параллельно через вторичную обмотку 14, а затем через элементы 15 и 16 передается на конденсатор 7, который в поочередном согласном включении то с конденсатором 6, то с кон денсатором 8 поддерживает повышенное напряжение на выходном трансформато,ре 11. например, несмотря на относительно большую постоянную составляющую на разряжающемся конденсаторе 6 и 8 (до 0,66 0 ), из-за поддерживаемой вентилем 16 отрицательной постоянной составляющей напряжения на конденсаторе 7 (до 0,33 1, ), общая постоянная составляющая разрядного напряжения значительно уменьшена (до 0,33 Б ) и такую же величину имеет напряжение включения вентилей 3 или 4, т.е.предлагаемый инвертор создает на нагрузке пониженное напряжение.Второй вариант управления вентилем 16 является более простым, но первый вариант управления более надежен, поскольку предусматривает контроль тока на входе выходного трансформатора.На Фиг.5 показаны временные диаграммы при условии, что дополнительным управляемым вентилем 16 поддерживается заданное положительное ха-.рактерное напряжение на конденсато-.ре 7. Когда в блоке 25 двухполупериодно выпрямленное напряжение 1), превысит заданное управляющее напряжение П (фиг,5 б), то возникает управляющйй импульс Б , который откроет силовой вентиль 16 и управляю- ЗО щий тиристор 20 (через последний качнет заряжаться коммутирующий конденсатор 18) . Напряжение Б 4 на обмотке 14, превышая напряжение Б 7 на конденсаторе 7, после открытия вен- З 5 тиля 16 начнет подзаряд конденсатора 7. В зависимости от заданных параметров в блоке 27 появится управляющий импульс 07, который откроет управляющий коммутирующий тиристор 2140 вследствие чего закроется силовой вентиль 16 и заряд конденсатора 7 прекратится даже в условиях, когда П 4 ПУ45Регулирование, при котором напряжение включения вентилей 3 и 4 находится в пределах между 0,5 Е и 033 Б (Фиг.6), происходит при наличии на конденсаторе 7 отрицательно.5 О го характерного напряжения (с модулем в пределах 0-0,33 П ), При этом, Формула изобретения Инвертор содержащий двухсекционный дроссель, секции которого связаны с шинами питания через два основных управляемых вентиля, два основных конденсатора, одни обкладки которых подключены к разноименным шинам питания, а также выходной трансформатор и блок управления, включающий задатчик частоты, связанный своим выходом с управляемыми входами основных вентилей, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования напряжения и повышения надежности, между другими обкладками двух основных конденсаторов включен дополнительный конденсатор, к обкладкам последнего через две гервичные обмотки выходного трансформатора перекрестно подсоединены вторые выводы разделенных секций обмотки двухсекционного дросселя, причем к обкладкам этого дополнительного конденсатора через дополнительный управляемый вентиль подключен выход введенного выпрямителя, вход которого подсоединен к дополнительной обмотке выходного трансформатора, а блок управления снабжен узлом фазового сдвига управляющих импульсов дополнительного управляемого вентиля.сное ка 113 Патент", г. Ужгород, ул. Проектна Фили Тир ИИПИ Государст делам изоб Москва, Жж б 31енного коетений иРаушска Подпитета СССРкрытийнаб., д. 4/