Инвертор

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для электропитания приемников непромышленной частоты, а также в устройствах телемеханики, связи, для автоматического определения расстояния до места повреждения линий электропередачи и т.п. Целью изобретения является снижение установленной мощности элементов и улучшение массогабаритных показателей инвертора. Инвертор содержит тиристор 5, соединенный с первым концом первой полуобмотки 9 дросселя 8 со средней точкой. Конец второй полуобмотки 10 дросселя подключен к соединенным вместе аноду второго тиристора 6 и катоду диода 7г Конденсатор 4 подключен к первичной обмотке выходного трансформатора 3; Индуктивности полуобмоток дросселя 8г и емкость конденсатора 4 связаны соотношениями, полученными на основе оптимального выбора соответственных частот первого и второго колебательных контуров. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистйческиХ

РЕСПУБЛИК роз Н О2 М 7/619

ГОСУДАРСТВЕН1ЫЙ КОМИТЕТ

Й6 ИЗОБРЕТЕЙИММ И ОТКРЬЛ ИЯМ

ПРЙ ГКНТ И!СР

К АВ ГОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Щ4783458/07 (22) t6;:ÌÇ9, (46):07.03Ж. бел. М 8

Pf) Иск@вский филиал Ленинградского пелитекнического института.им. М.И,Кзлинина (Щ A.ÀÈâäíeâ и. т -;АЛОлянский

@@ФЬЮ.334З72:(089.8) (56) Рудейко:8.С.:й щк Преобразоватееыная текнака, —. Киев: 8ища :школа,: 3978. с. 360Ма Ааторское свйдетельство ССОР

Ф 3:385230, «л. H 02 М 7/539, 1936. ф4)-gHBEPTOP фЩ Изобретение относится к преобразовательной техиикей-может.быть иСпоаьщеаио для злектроеитения приемников. невф> мвщвеннаф частоты, а также в устройствэх телемеханики; связй, для автоматйческога, 5LJ 1711307 А1 определения расстояния до места повреждения линий электропередачи и т и, Целью изобретения является снижение установленной мощности злементов и улучшение массогабаритных показателей ийвертора, Инввртор содержит тиристор 6, соединенный с первым концом riepsoA полуобмотки

9 дросселЯ 8 со средней точкой.: Конец второй полуобмотки ФО дросселя аодключен к соединенным вместе аноду второго тиристора 6 и катоду диода 7; Конденсатор 4 подюиочен к первйчиой обмотке выходного трансформатора 3. Индуктивность полуоб- . моток дросселя.а. и емкость конденсатора 4 связаны: соотивпениями, полученными на . основе оптимального выбора соответственных частот вервого и второго колебательных контуров. 3 ил.

1711307

N1 =NS; а (2 ж S)/(2$ 1,) (5) (6) 10 разряд носят колебательный характер..

КРоме того, дроссель 8 с полуобмотками 9 и 10 служит для коммутации тиристоров 5 30

1-др1 = (1/(2 ОР$ С)) (1 +

+ 1 (8)

5О (2 $

Для обеспечения колебательного характера электромагнитных процессов в контурах сопротивление нагрузки R выбирают исходя из следующих условий;

Цн = йн с0 С.» 1/S; (9)

Нн - йн Си С (2$ - 1)/(2$). (10}

Устройство работает следующим обра- . зом.

Изобретение относится к Электротехни-. . ке, в частности к преобразовательной технике, .и может быть использовано для электропитания приемников непромышленной частоты, а также в устройствах телемеханики, связи, поиска. мест повреждений на линиях Электропередач и т.п.

Цель изобретения — снижение установ. ленной мощйости элементов и улучшение массогабаритных показателей.

На фиг. 1 представлэна-схема устройства; на фиг.,2 - временные диаграммы така нагрузки iH и напряжения на конденсаторе

Ос, нэ фиг. 3 графики зависимости, мощно" сти нагрузки от числа.Я, Устройство содержит управляемый выпрямитель 1, соединенный с инвертором 2.

К выходу последнего подклачена нагрузка через выходной трансформатор 3. Инвертор

2 содержит конденсатор 4, перый 5 и второй б тиристоры, причем тиристор 6 зашунтирован встречно включенным диодом 7, и дроссель 8 с полуобмоткеми 9 и 10.

ИндуктиайоСти.пОлуобмОтОк 9 и 10 дросселя 8 с учетом индуктивности первичной цепи трансформатора 3 и емкость кондЕНСатОра 4 ВЫбрЭНЫ таК, ЧтО Заряд И и 6.

Для вывода.соотноаениа мекку емкостью крнденсатора4 и ийдуктивностями полуобмоток 9 и 10 дросселя 8 с учетом полного сопротивления нагрузки используют формулы для частот колебательных контуров:

J а 1/((2С) Rt-t/(4 Q), (2) где . N1. c4 - собственные угловые частоты первого (зарядного) и второго (разрядного) колебательных контуров;

L1, Ц -индуктивности первого и второго колебательнйх контуров;

С вЂ” емкость конденсатора;

Вн — активное сопротивление нагрузки, приведенное к первичной цепи выходного трансформатора 3.

Первый колебэтельный контур образован первой полуобмоткой 9 дросселя 8, конденсатором 4 и нагрузкой. Второй колебэтельный контур образован второй полуобмоткой 10 дросселя 8, конденсатором 4 и нагрузкой, Индуктивности колебательных контуров равняются: . - LH+ Lap, (3)

Е2 Q + Lppg, (4) где .др1 Lgp2 индуктивности полуобмоток

9 и 10 дросселя 8;

LH — индуктивность нагрузки, приведенная к первичной цепи трансформатора 3, Частоты колебательных контуров в граничном режиме связаны с выходной частотой инверторэ а следующим образом . где $ - число, показывающее, во сколько раз частота первого колебательного контура больше выходной частоты ийвертора; и =. 2 л f — выходная угловая чэстбтэ инверторэ;

f — выходная частота инвертора, задаваемая частотой импульсов управления тиристорами 5 и 6 от блока управления.

Соотношения (5) и (6) между чэстогами получают из условия, что в граничном режиме работы период выходного тока инвертора складывается иэ полупериода Колебаний первого колебательного койтурэ и периода колебаний второго колебательного контура (фиг, 2);

Значение числа S выбирают в диапазоне S = 1,75-2,50 из условия обеспечения наибольшей мощности нагоузки .Р пО иЕрой гармонике (фиг, 3, где Р = Р/(ФР а С); н = Йн И C МОЩНОСТЬ.НЭГРУЗКИ ПО ПЕРВОЙ гармонике и активное сопротивление. нагрузки в относительных единицах; Ua— среднее значение выпрямленного напряжения управляемого выпрямителя 1).

Подставляя (3) и (4) в выражение (1) и (2),с учетом (5) и (6) получают соотношения между емкостью конденсатора и индуктивностями полуобмоток дросселя для активно-индуктивной нагрузки:

+ 1 (в$СЯ ) 3-Ь;

Lqpz = ((2 S - Ф(8 аРЗ С)) (1 +

1711307

6 гармонике в функции коэффициента $ при постоянстве активного сопротивления нат груэки. При этом мощность и сопротивление о нагрузки приняты в относительных едини5 цах: Р - P/(Ug со С); Ax - Rx го С, где Ud— среднее значение выпрямленного напрят жения управляемого выпрямителя 1. Расчеты проведены по выражениям, р описывающим электромагнитные процесз 10 сы в инверторе.

3 Для упрощения рисунка на фиг. 3 графиа ки зависимости Р = f(S) приведены при двух а значениях сапротивления нагрузки и .

При других значениях Йн зависимости ана15 логичны, причем сопротивления нагрузки с, должны одновременно удовлетворять следующим условиям: о

Rx=Rx вС 1/S;

- 20 6н,= Rн й) С < (2S - 1)/(2$).

Lap = (1 +

1 г Р $ С,Lx ,о, (28-1 г„, 8аР S С

1-н, Предположим, что к моменту времени (фиг, 2а и б) конденсатор 4 заряжен с поляр ностью, указанной на фиг, 1. В момен времени to открывается тиристор 5 и д момента времени t> через первичную об мотку трансформатора 3 протекает поло жительная полувол на тока о колебательного заряда конденсатора 4, В момент времени о открывается тиристо

6 и до момента времени tz (фиг. 2а) чере первичную обмотку трансформатора протекает отрицательная полуволна. ток от колебательного разряда конденсатор

4. К диоду 7 в это время приложено обрат ное напряжение и он находится в непро водящем состоянии. Одновременно открыванием тиристора 6 и появлением то ка через полуобмотку 10 дросселя 8 s ег первой полуобмотке 9 со стороны указан ной полуобмотки 10 индуцируется напря жение, запирающее первый тиристор 5 и поддерживающее на его аноде отрицательный потенциал по отношению к катоду.

Этим обеспечивается надежная коммутация тиристоров 5 и 6, что исключает срывы инвертирования.

В момент времени tz ток через тиристор

6 спадает до нуля и он закрывается. K этому же моменту времени напряжение на конденсаторе 4 имеет гюлярность, противоположную первоначальной (фиг, 26), .при этом диод 7 смещается в прямом направлении, и с момента времени а до момента времени тз (фиг, 2а) через первичную об мотку трансформатора 3 протекает положи-. тельная полуволна тока от колебательного разряда конденсатора 4. В момент времени тз ток через диод 7 спадает до нуля, и на этом цикл работы инвертора заканчивается, далее процессы повторяются. Описанный режим работы инвертора является граничным.

8 режиме естественной коммутации токи через тиристор 5 и диод 7 спадают до нуля раньше, чем открываются тиристоры 6 и 5 соответственно. В режиме принудительной коммутации к моменту открывания очередного по порядку работы тиристора 6 (5) ток через проводящий тиристор 5 (диод 7) не успевает снизиться до нуля, При этом зна-. чительно возрастают перенапряжения на элементах схемы, а следовательно, и их установленная мощность.

В граничном режиме работы инвертора мощность нагрузки Р по первой гармонике существенно зависит от выбора частот колебательных контуров в и са. т.е. от значения коэффициента S. На фиг. 3 представлены рассчитанные графики зависимости мощности нагрузки по основной

Формула изобретения

Инвертор, содержащий первый тиристор, соединенные встречно-параллельно

25 второй тиристор и диод, подключенные к дросселю, выполненному со средним выводом, конденсатор, соединенный с первичной обмоткой выходного трансформатора, подключенной первым выводом к отрица30 тельному входному выходу, о т л и ч а юшийся там, что, с целью снижения установленной мощности элементов и улучшения массогабаритных показателей, первый тиристор анодом соединен с положитель35 ным входным выводом, а катодом через дроссель — с анодом второго тиристора, катод которого подключен к первому выводу первичной обмотки трансформатора, соединенной вторым выводом через упомянутый

40 конденсатор со средним выводом дросселя, .причем индуктивности полуобмоток дросселя связаны с емкостью конденсатора следующими соотношениями:! где Lpp1, Lgp2 — индуктивности первой и вто55 рой полуобмоток дросселя; в = 2 m f — вйходная угловая частота инвертора;

S — число, показывающее, во сколько раз частота колебаний в контуре, образованном первой полуобмоткой дросселя, 1,1711307

В Ге 2 о.е !О флг. 3 конденсатором и нагрузкой, больше выходной частоты инверторэ, и выбираемое в диапазоне S - 1.76-2,50;

С вЂ” емкость конденсатора;

R< — активное сопротивление нагрузки;

L — индуктивность нагрузки,