Инвертор с многоступенчатой формой выходного напряжения

 

О П И С А Н И Е пп 550747

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13.04.71 (21) 1644334/07 с присоединением заявки № (51) М. Кл.з Н 02М 7/537

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

Опуоликовано 15.03.77. Бюллетень ¹ 10

Дата опубликования описания 11.04.77 (53) УДК 621,314.57 (088.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

В. Р. Бирюков, О. И. Хасаев, Д. Б. Кофман и А. И. Бертинов

Московский ордена Ленина авиационный институт им. Серго

Орджоникидзе (54) ИНВЕРТОР C МНОГОСТУПЕНЧАТОЙ ФОРМОЙ

ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Государственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в различных областях техники, где решается задача получения многофазного (или однофазного) напряжения с уменьшенными искажениями, в частности в системах электропитания различных транспортных средств.

Известны инверторы с многоступенчатой формой выходного напряжения, в которых уменьшение искажений выходного напряжения достигается за счет последовательного соединения выходов преобразовательных ячеек, генерирующих напряжения одинаковой формы, но сдвинутые по фазе, или совпадающие по фазе, но разной формы (1 — 31. Во всех случаях преобразовательные ячейки работают на выходной частоте, что при наличии по крайней мере в одной пз ячеек трансформаторного выхода предопределяет собой невысокие масса-габаритные показатели инвертора, особенно при низких выходных частотах.

Для уменьшения искажений выходного напряжения и улучшения масса-габаритных показателей в предлагаемом инверторе первичная обмотка трансформатора одной из ячеек выполнена с отпайками, соединенными через управляемые ключевые элементы с выходами для подключения источника питания.

На фиг. 1 дана схема описываемого инвертора применительно с одной из систем электропитания; на фиг. 2, а — з — временные диаграммы основных процессов в инверторе.

5 Система электропитания (см. фиг. 1) содержит синхронный генератор I, выпрямитель 2 с 1.С-фильтром, инвертор 3, выполненный на тиристорах 4 — 9 и диодах 10 — 15, трансформаторы 16 — 18 с отводами, вторичИ ные обмотки 19 которых подключены последовательно с нагрузкой, а первичные обмотки через ключи переменного тока, выполненные на тпристорах 20 — 55, подключены к выходному напряжению выпрямителя.

15 Инвертор работает следующим образом.

Рассмотрим работу только одной фазы, например фазы А. Тиристоры 4 и 5 фазы А инвертора 3 управляются соответственно напряжениями U и U,, (см. фиг. 2, г, д), поэто2р му в один полупериод включаются диод 10 и тиристор 4, а вдругой — диод 11 и тиристор 5.

Выходное напряжение инвертора 3 таким образом имеет прямоугольную форму (c». фиг.

2, ж). Одновременно с включением тиристора

25 4 получают импульс U,- (см, фиг. 2, а) на включение тиристоры 20 и 22, причем ширина включающего импульса равна ширине первой ступени выходного напряжения. Так как нагрузка преобразователя принята пндуктивноЗз активной (см. фиг. 2, з), то на интервале угла

550747

)Ю22ЛЖЖЛ ЯМЛЯ404344464ÐßÛß! ! ! ! ! ! !

Гу ! включается тиристор 22, на интервале (Ы1 — y) — тиристор 20. При этом на вторичной обмотке 19 формирующего трансформатора 16 индуктируется напряжение противоположной полярности величиной, равной U@< (см. фиг. 2, е). В результате напряжение на нагрузке оказывается равным (U = U — Уф ) величине напряжения первой ступени U< (см. фиг. 2, з). Формирование напряжения второй ступени на интервале (со4 — оА) происходит 10 аналогично. При этом сигнал U z (см. фиг.

2, б) подается на тиристоры 28 и 30, однако в данном случае включается только тиристор

30, так как ток нагрузки изменил направление на интервале первой ступени выходного 15 напряжения. На интервале (в4 — о 4) третьей ступени сцгнал управления U,.> подается на тиристоры 25 и 27. При этом включается тиристор 27, полярность напряжения на вторичной обмотке 19 трансформатора 16 изменяет- 20 ся. Теперь выходное напряжение U инвертора

3 суммируется с напряжением Уф на вторичной обмотке 19 трансформатора 16. Аналогично происходит формирование направления на четвертом (о4 — о4) и пятом (л — а4) ин- 25 тервалах выходного напряжения.

Выходная обмотка 19 трансформатора рассчитывается на полный ток нагрузки. Однако, учитывая, что на интервале полупериода напряжение трансформатора дважды реверси- 33 руется (см. фиг. 2, е), расчетная частота трансформатора оказывается равной тройной рабочей частоте, поэтому расчетная мощность трансформатора значительно меньше выходной мощности инвертора. 35

Для дальнейшего понижения мощности трансформатора вместо инвертора 3 с полным прямоугольным напряжением на выходе можно использовать инвертор с нулевой ступенькой в выходном напряжении.

Формула изобретения

Инвертор с многоступенчатой формой выходного напряжения, состоящий из преобразовательных ячеек, по крайней мере одна из которых выполнена на базе трансформатора, первичная обмотка которого связана с выводами для подключения источника питания, а выходные цепи всех ячеек соединены последовательно, отличающийся тем, что, с целью уменьшения искажений выходного напряжения и улучшения масса-габаритных показателей, первичная обмотка трансформатора выполнена с отпайками, соединенными через управляемые ключевые элементы с указанными выводами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ловушкин В. Н. «Транзисторные преобразователи постоянного напряжения», «Энергия», М., 1967.

2. Бедфорд Б., Хофт Р. «Теория автономных инверторов», «Энергия», М., 1969 (прототип).

3. Константинов В. Г. «Многофазные преобразователи на транзисторах», «Энергия», М., 1972.

550747

Составитель Г. Ыыцык

Редактор А. Пейсоченко Техред Л. Гладкова Корректор Л. Орлова

Заказ 542/6 Изд. ¹ 270 Тираж 8ЭЭ Подписное

ПНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2