Патент ссср 412659

 

ОПИСАНИЕ 4l2659

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

N АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 06.Ч11.1970 (№ 1448851/24-7) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет—

Опубликовано 25.1.1974. Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 15.Х.1974

M. Кл. H 02m 5/42

Н 02m 7/72

Государственный комитет

Соввта Министров СССР во делам изобретений в открытий

УДК 621.314.27 (088.8) Автор изобретения

Л. Г. Кощеев

Уральское отделение Всесоюзного научноисследовательского института железнодорожного транспорта

Заявитель

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯ ННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В ПЕРЕМЕННОЕ РЕГУЛИРУЕМОЙ ЧАСТОТЫ

Известен преобразователь постоянного напряжения в переменное регулируемой частоты, содержащий автономный инвертор, к выходу которого подключена «длинная линия» в виде индуктивной катушки, выполненной с четными и нечетными отпайкамн, к каждой из которых подсоединены одной из своих обкладок конденсаторы, и нагрузочный трансформатор.

Однако он не обеспечивает широкого частотного диапазона и не позволяет получить синусоидальную форму выходного напряжения.

В предлагаемом преобразователе, с целью увеличения частотного диапазона и получения синусоидальной формы выходного напряжения, другие обкладки конденсаторов соответственно объединены в четную и нечетную группы, к точкам объединения которых подключена первичная обмотка нагрузочного трансформатора.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого преобразователя постоянного напряжения в переменное регулируемой частоты с однотактным инвертором и соответствующие диаграммы токов и напряжений; на фиг. 2— то >ке, с двухтактным инвертором и соответствующие диаграммы токов и напряжений; на фиг. 3 — то же, с многоячейковым инвертором и соответствующие диаграммы токов и н ап ря жени й.

Преобразователь постояннного напряже5 ния в переменное регулируемой частоты (см. фиг. 1) имеет однотактный автономный 11Нвертор 1 на тиристоре 2 и диоде 8, причем к выходу инвертора 1 подключена «длинная линия» 4 в виде индуктивной катушки 5, выпол10 пенной с четными и нечетными отпайками, к каждой из которых подсоединены одной из своих обкладок конденсаторы б, и нагрузочный трансформатор 7, питающий нагрузку 8.

Другие обкладки конденсаторов б соответственно объединены в четную и нечетную группы, к точкам объединения 9 и 10 KQTopbIx подключена первичная обмотка 11 нагрузочного трансформатора 7.

Отпирание тирнстора 2 вызывает разряд конденсаторов б искусственной «длинпой линии» 4. При этом в цепи каждого конденсатора б поочередно будет протекать импульс тока, сдвинутый во времени.

Из диаграмм видно, что импульс тока i в цепи тиристора 2 имеет форму, близкую к прямоугольной. Амплитуда импульса тока в цепи тиристора 2 определяется максимальным напряжением на конденсаторах б искусственной линии 4 и ее волновым сопротивлением:

4.12659

Уп

Т„= 2 ) Loco (2) Jñ ï! (3) 25 и длительностью

T= VL C,(4) т= r УL„C,. (6) 55

65 где V,„— максимальное значение напряжения на линии 4;

L, — индуктивность одной секции индуктивной катушки 5 линии 4;

С, — емкость одного конденсатора б линии 4.

Длительность импульса тока в цепи тиристора 2 равна где К вЂ” количество ячеек линии.

В цепи конденсатора б каждой ячейки искусственной линии 4 будут протекать импульсы тока амплитудой

Как видно из диаграмм, импульс тока в цепи конденсатора каждой ячейки искусственной линии сдвинут во времени на величину

В момент отпирания тиристора 2 импульс тока протекает в первой ячейке. Затем появляется .импульс тока во второй ячейке и т. д.

В процессе разряда конденсаторов 6 искусственной «длинной линии» 4 поочередно протекают импульсы тока в полуобмотках нагрузочного трансформатора 7. 1Поскольку токи полуобмоток трансформатора 7 создают магнитный поток встречного направления, то в цепи вторичной обмотки трансформатора 7 н нагрузки 8 будет протекать переменный ток, частота которого будет определяться соотношением:

Из этого выражения видно, что частота колебаний на выходе предлагаемого преобразователя в К раз больше частоты импульсов тока в цепи тиристора 2.

Через время, равное Т, ток меняет свое направление и переходит в цепь встречного диода 8. При этом также в цепи конденсаторов 6 ячеек искусственной линии 4 будут протекать короткие импульсы тока, а в цепи обмоток трансформатора 7 и нагрузки 8 будет протекать переменный ток частоты f.

l0

Во время протекания тока через встречный диод 8 к тиристору 2 прикладывается обратное напряжение, равное падению напряжения на диоде д, и обеспечивается восстановление управляемости тиристора 2. Очевидно, для обеспечения надежной работы пнвертора 1 длпгельность импульсов тока, формируемых искусственной линией 4, должна быть больше времени выключения тпристора 2.

В момент подхода анодного то а встречного диода 8 к нулю восстанавливается напряжение на тиристоре 2, и искусственная дл1шная линия 4 подзаряжается от источника питания через реактор. Через некоторое время подается импульс тока управления для отпирания тиристора 2, и процессы в схеме преобразователя повторяются.

В установившемся режиме работы предлагаемого пр образователя максималыгое значение напряжения на линии становится равным

U„, =-.Е

1 — 4К „У l.пC„ где f, — частота повторения импульсов то оа управления, или частота инвертирования.

По принципу работы однотактного инвертора 1 необходимо обязательно создавать паузу между выключением встречного диода 8 и отпиранием тирпстора 2, что вызывает обязательное наличие паузы в колебаниях высокой частоты. Величина паузы может быть значительно сокращена применением в предлагаемом преобразователе двухтактного инвертора

12 (см. фиг. 2) со встречно-параллельным соединением тиристоров 13, 14 и диодов 15, 16.

По такому принципу можно выполнить и многоячейковый преобразователь (см. фиг. 3).

Он состоит из трехячейкового последовательного инвертора 17 с тремя искусственнымп

«длиннымп линиями» 24, 25, 26, Отпирание тиристоров производится в последовательности

18, 28, 19, 21, 20, 22. При этом искусственные линии 24 — 26 поочередно заряжаются и разряжгпотся через тпрпсторы 18 — 28 инвертора

17. Прп такой последовательности отпирания тиристоров 18 — 28 время, отводимое для восстановления управляемости тпристоров, равно двойной длительности импульса тока, формируемого линией.

Многоячейковый преобразователь обеспечивает получение непрерывных колеоаний высокой частоты при снижении частоты коммутаций тиристоров 18 — 28 инвертора 17 в несколько раз. Однако его можно использовать только в случае, когда нагрузка 8 изменяется в небольших пределах. В противном случае будет происходить значительное увеличение напряжения на тиристорах 18 — 28 инвертора

17 и их пробой.

Предлагаемый преобразователь при использовании отечественных тирпсторов на средний ток l50a cдопустпмой скоростью на412659

5 растания анодного тока 100 а/мсек обеспечивает получение колебаний частотой 50 кга при уменьшении тока через тиристоры в 2 — 3 раза против номинального. При этом искусственная

«длинная линия» 4 преобразователя, выполненного по схеме фиг. 1, содержит максимум

10 ячеек, а частота инвертирования не превышает 4000 га. Многоячейковый вариант преобразователя позволяет уменьшить частоту инвертирования пропорционально количеству ячеек инвертора 17 и облегчить использование в искусственной линии 24 2б конденсаторов б, предназначенных для работы в импульсном режиме в установках низких частот.

Предлагаемый преобразователь может быть использован для питания индукционных нагревателей, ультразвуковых вибраторов, радиопередатчиков и в качестве промежуточного звена при преобразовании постоянного тока одного напряжения в постоянный ток другого напряжения.

Предмет изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в переменное регулируемой частоты, содержащий автономный инвертор, к выходу которого подключена «длинная линия» в виде индуктив10 ной катушки, выполненной с четными и нечетными отпайками, к каждой из которых подсоединены одной из своих обкладок конденсаторы, и нагрузочный трансформатор, отличающийся тем, что, с целью увеличения частотного диапазона и получения синусоидальной формы выходного напряжения, другие обкладки конденсаторов соответственно объединены в четную и нечетную группы, к точкам объединения которых подключена первичная обмотка нагрузочного трансформатора.

Составитель Л. Борисова

Техред Л. Богданова

Редактор О. Кунина

Корректор А. Дзесова

Заказ 1220/211 Изд. № 420 Тираж 734 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, )К 35, Раушская иаб. а. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»