Инвертор

 

ИНВЕРТОР, содержащий подключенную к входным выводам через входной дроссель преобразовательную ячейку , параллельно которой через последовательный конденсатор фильтра подключена цепь нагрузки, а также генератор управления, подключенный к ячейке, и генератор переключения, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, параллельно преобразовательной ячейке подключена последовательная цепочка из дву1 встречно-параллельно включенных зарядного и разрядного ключей и дополнительного конденсатора, причем вход управления зарядного ключа подключен к выходу генератора переключения через форг-лирователь и логическую схему НЕ, а вход управления разрядного ключа подключен к выходу генератора переключения через другой формирователь и логическую схему И, другой вход которой подключен через триггер к датчику срыва инвертора, а. вход генератора управления подключен к выС ходу генератора переключения.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) А

3(5)) Н 02 М 7/515

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3400170/24-07 (22) 25.02.82 (46) 23.01.84. Бюл. Р 3 (72) Г.Ф.Белоусов, В.В.Гейченко, В.Г.Казанцев и В.В.Карташев (71) Уфимский авиационный институт им.Орджоникидзе (53) 572 (088. 8) (54) (57) ИНВЕРТОР, содержащий подключенную к входным выводам через входной дроссель преобразовательную ячейку, параллельно которой через последовательный конденсатор фильтра подключена цепь нагрузки, а также генератор управления, подключенный к ячейке, и генератор переключения, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, параллельно преобразовательной ячейке подключена последовательная цепочка иэ дву)( встречно-параллельно включенных зарядного и разрядного ключей и дополнительного конденсатора, причем вход управления зарядного ключа подключен к выходу генератора переключения через формирователь и логическую схему НЕ, а вход управления разрядного ключа подключен к выходу генератора переключения через другой формирователь и логическую схему И, другой вход которой подключен через триггер к датчику срыва инвертора, а вход генератора управления подключен к выходу генератора переключения. .Я

1069102

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может найти применение в источниках питания.

Известны преобразователи частоты, содержащие выпрямитель, фильтр, инвертор, системы управления и защиты.

Недостатком преобразователя является пониженный КПД при регулировании мощн ос ти . 10

Наиболее близким к изобретению является способ, который реализует статический регулируемый преобразователь частоты, содержащий автономный инвертор, нходной дроссель, конденсатор, фильтр, генератор импульсов управления, генератор импульсов переключения, управляемое инерционное звено, датчик напряжения.

В этом преобразователе регулирона ние выходной мощности происходит путем изменения частоты инвертирования так, что она периодически принимает значение резонансной частоты и кратной ей, причем при изменении частоты от одного значения до другого измеряют напряжение на элементах инвертора, сравнивают его с опорным напряжением и изменяют частоту так, чтобы значение напряжения не превышало опорного, выбранного из условия допустимого перенапряжения на элементах инвертора.

Недостатком такого устройстна является то, что при повышении на,дежности несколько снижается КПД 35 преобразователя, потому что 5-20% времени,н зависимости от уровня допустимых перенапряжений на элементах схемы, он работает не на резонансной частоте нагрузки и не кратной ей, а 49 на промежуточных частотах.

Цель изобретения — увеличение КПД статического преобразователя частоты.

Поставленная цель достигается тем, что в инверторе, содержащем подклю- 45 ченную к входным выводам через входной дроссель преобразонательную ячейку, параллельно которой через последовательный конденсатор фильтра подключена цепь нагрузки, а также генератор управления, подключенный к ячейке, и генератор переключения, дополнительно параллельно преобразовательной ячейке подключена последовательная цепочка из двух встречно-параллельно включенных зарядного и разрядного ключей и дополнительного конденсатора, причем вход управления за рядиого ключа подключен к выводу генератора переключения через формирователь и логическую схему НЕ, а вход управления разрядного ключа подключен к выходу генератора переключения через другой формирователь и логическую схему И, другой вход которой подключен через триггер к датчи- 6 ку срыва, а вход генератора управления подключен к выходу генератора пе реключения.

Таким образом, в момент перехода частоты инвертирования с резонансной частотой на кратную ей включаетСя ключ, через который дополнительный конденсатор заряжается и реактивная энергия, накопленная в индуктивности входного дросселя, распределяется между фильтровым и дополнительным конденсатором.

Этим предотвращается заброс напряжения на конденсаторе фильтра и следовательно, перенапряжения на элементах иннертора. Емкость дополнительного конденсатора может быть в несколько раз больше емкости конденсатора фильтра, но по габаритам он может быть меньше, так как через него не протекает рабочий ток иннертора и ре активная мощность его мала. Поскольку суммарная емкость конденсатора фильтра возрастает н предлагаемом устройстве, величина индуктинности дросселя может быть выбрана много больше, чем в известных устройствах.

Уменьшается шунтирование переменной составляющей сетью и следовательно повышается КПД системы.

В момент перехода частоты инвертирования с кратной резонансной на резонансную включается ключ, разряжающий дополнительный конденсатор, и реактивная энергия, накопленная в дополнительном конденсаторе, переходит в конденсатор фильтра и поэтому устраняется .провал напряжения на конденсаторе фильтра.

В случае срыва инвертирования управляющий импульс разряжающего ключа блокируется системой защиты, что пре. дотвращает разряд дополнительного конденсатора, через тиристоры инвертора.

На фиг.1 представлена функциональная электрическая схема предлагаемогс устройства; на фиг.2 — временные диаграммы его работы.

Устройство состоит из входного дросселя 1, фильтрового конденсатора 2, преобразовательных ячеек 3, генератора 4 импульсов управления, генератора 5 импульсов переключения, триггера б, логической схемы HE 7, двух встречно-параллельных ключей односторонней проводимости зарядного

8 и разрядного 9, дополнительного конденсатора 10, логической схемы И 11, датчика 12 срыва, нагрузки 13, формирователей 14 и 15 импульсон управления ключами. К плюсу источника питания через входной дроссель 1 подключены общей точкой встречно-параллельные ключи односторонней проводимости зарядного 8 и разрядного 9, фильтровый конденсатор 2, преобразовательная ячейка 3, другой обкладкой

1069102 конденсатор 2 фильтра подключен к нагрузке 13, другой общей точкой ключи 8 и 9 соединены с обкладкой до полнительного конденсатора 10, который другой обкладкой подключен к минусовому выводу питания преобразовательной ячейки 3, второму выводу нагрузки 13 и минусу источника питания„ в управляющей цепи выход генератора 5 импульсов переключения подключен к управлякщему входу генератора

4 импульсов управления, далее к логической схеме BE 7 и через формирователь 14 к управляющему входу зарядного ключа 8 подключен первый вход логической схемы И 11, выход схемы И подключен через формирователь 15 к управляющему входу разрядного ключа

9, выход инвертора подключен к входу датчика 12 срыва, выход датчика 12 срыва подключен к входу триггера б, выход которого подключен к второму входу логической схемы И 11.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 4 импульсов управления вырабатывает импульсы, частоты и н вертирования (диаграмма 16), которые поступают на преобразовательные ячейки

3. Генератор 5 импульсов переключения выдает HMI ульсы с установленной скважностью (диаграмма 17) на управляющий вход генератора 4 импульсов управления, меняя его параметры. Высокий потенциал логической "1" на выходе генератора 5 импульсов переключения соответствует частоте инвертирования резонанса, а нулевой потенциал .логического "0" соответствует частоте инвертирования, кратной резонансной. Этими же импульсами генератора 5 осуществляется управление

:встречно-параллельными ключами одно.

° сторонней проводимости, по переднему и заднему фронтам импульсов диаграммы 17 формируются импульсы диаграммы

20 и 21 формирователями 14 и 15.

В момент перехода частоты инвертирования с резонансной на кратную ей выход логической схемы НЕ 7 переключается с нулевого потенциала логического "0" на высокий потенциал логической "1" и по переднему фронту им пульса (диаграмма 18) формирователем

14 формируется управляющий импульс (диаграмма 20, .включаясь, зарядный ключ 8 подключает параллельно филь1О тровому конденсатору 2 дополнительный конденсатор 10. Напряжение на фильтровом конденсаторе 2 без дополнительного конденсатора 10 показано на диаграмме 19, а с подключением

15 дополнительного конденсатора на диаграмме 22. На первом входе логической схемы И 11 присутствует логический "0", ключ .9 закрыт.

В момент перехода с кратной резонансной на резонансную частоту зарядный ключ 8 закрыт, на первый вход логической схемы И 11 поступает высокий потенциал логической "1" с генератора 5 переключения, на второй

25 вход логической схемы И 11 с триггера 6, находящегося в исходном состоянии, подается высокий потенциал логической "1". Диаграмма импульсов на выходе логической схемы И 11 повторя ет диаграмму 17. Формирователь 15 по переднему фронту импульса генератора переключения формирует управляющий импульс (диаграмма 21) для ключа 9. Происходит перераспределение энергии между конденсатором 2 фильтра и дополнительным конденсатором 10. Ключ 8 закрыт, так как на выходе логической схемы НЕ 7 присутствует логический "0".

B момент срыва моста датчик 12

40 выдает импульс на триггер б, перебрасывая его в другое устойчивое состояние, на втором входе логической схемы И 11 появляется логический "0", который блокирует ее и выключает раз41 рядный ключ 9, либо логическая схема

И 11 не допускает его включения.

1069102

Составитель B. Авдеев

Редактор Н.Бобкова ТехредС.Легеза Корректор А.Повх

Заказ 11487/53 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4