Последовательный инвертор

 

68От26

Coi03 Соаетснни

Соцналнстннвскни

Распубпик (6E ) Дополнительное к авт. синд-ву (22)Заявлено03.11.76 (21) 2417219/24-07 (5т )лт. I@a.

Н 02 М 7/515 с присоединением заявки М (23) П рноритет

Государстаоикмй комитат

СССР ио долом ииоротеиий и открмткй

Опубликовано 15.08.79. Бюллетень М 30

Дата опубликования описания 18.08,79 (53} УДК 621.314..54 (088.8 ) (72) А вторы изобретения

В. В. Шипицын, В. С. Ухов, В. И. Лузгин и В. В. Руды, й

Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт имени С. М. Кирова (7! ) Заявитель (54) ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к области.вентильной преобразовательной техники.

Известный инвертор предназначен для питания током высокой частоты однофазной переменной нагрузки. В инверторе со встречно-параллельными вентилями с изме3 пением сопротивления нагрузки изменяется выходное напряжение. Увеличение выходного напряжения сверх номинального снижает устойчивость его работы из-за та снижения времени для восстановления управляемости тиристоров. Поатому важно ограничить величину выходного напряжения инвертора на уровне номинального.

Известны последовательные инверторы

15 с диодами встречно-параллельного включения, в которых применяются цепи для ограничения выходного напряжения на уровне, близком к номинальному (Щ.

Известен также последовательный инвертор, который содержит два вентильных инвертируюших моста с коммутируюшими контурамн в диагоналях переменного тока и встречно-параллельными диодами в каждом плече, подключенных к одному из выводов для источника питания через дроссели фильтра, а другими выводами — к выходным выводам, конденсаторы фильтра, одними своими обкладками подключенные к обшим точкам соединения инвертируюших мостов с обмотками дросселя фильтра, а другими - с противоположными выходными выводами, и через дроссель фильтра к другому выводу для источника .питания (3 j.

С целью повышения устойчивости работы инвертора с диодами встречно-параллельного включения. использованы автотрансформаторы, одна из полуобмоток каждого из которых включена в цепь иигрузочного колебательного контура и подсоединена к одной из выходных клемм инвертора, а вторая полуобмотка через дополнительный диод подсоединена к одной нз обкладок фильтрового конденсатора, другая обкладка которого подключена к противоположному выходному выводу, причем компенсируюший конденсатор лагрузочного

68012

3 контура подключен к отпайкам автотрансформаторов.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Инвертор содержит тиристоры 1 » диоды 9-16 встречно-параллельного вклю- . чения, коммутируюшие конденсаторы 1718, коммутируюшие дроссели 19-22, фильтровые конденсаторы 23-24, фильтровые дроссели 25»26, компенсируюший конден- 0 сатор 27 в контуре нагрузки, активно-индуктивная нагрузка - индуктор 28, автотрансформаторы 29-30, дополнительные диоды.

Автотрансформаторы 29 .и 30 имеют 15 по две попуобмотки 33 и 34. Они включены носпедовательно и имеют один обший промежуточный вывод. Эти трансформаторы могут иметь воздушное исполнение, однако для улучшения магнитной свя-20 зи между обмотками целесообразно их выполнение на незамкнутом магнитопроводе (например, из феррита). Введение немагнитных зазоров облегчает подбор магнитопровода по условиям исключения егона25 сышения большим током контура нагрузки, протекающим через обмотку 33.

При достаточно высокой добротности нагрузочного колебательного контура (что в большинстве случаев имеет место на

30 практике) в нем, а следовательно, и через обмотки 33 автотрансформаторов протекает ток, близкий по форме к синусоидапьному. На обмотках 34 наводится

ЭБС также синусоидальной формы. Если напряжение на нагрузке в сумме с напряжением на обмотках 33 и 34 окажется выше, чем напряжение на фильтровых конденсаторах 23 или 24, т.е. выше полного

40 напряжения источника питания, то откроются дополнительные диоды 31 и 32, через них будет протекать ток возврата энергии с контура нагрузки, дальнейший рост напряжения на выходных клеммах ин45 вертора прекрашается.

Работает инвертор следуюшим образом.

От источника постоянного тока через фильтровые дроссели 25 и 26 заряжаются филюгровые конденсаторы 23 и 24. При

50 отпирании, например, тиристоров 1 и 4 импульс высокочастотного тока протекает а по цепи: 23-21-1-17-194.жц рузка23. После нрекрашения тока через тиристоры l и 4 проводят обратный импульс тока за счет частичного разряда конденсатора 17 встречно-параллельные диоды

12 и 9 по пепи: 17-9-21-23-нагрузка12-19-17. Одновременно с этим импуль6 4 сом, т.е. после прекрашения тока через тиристоры 1 и 4 проводят высокочастотный импульс тока очередные тиристоры

5 и 8 по цепи: 24-22-5-20-18 8-нагрузка-24. Затем проводят ток в том же контуре, но в обратную сторону, встречнопараллельные диоды 16 и 13. Одновременно протекает ток через очередные тиристоры 2 и 3 по цепи: 23 21-2 19-173-чиагруэка-23. Затем снова в обратную сторону в этой же цепи протекает ток через встречно-параллельные диоды 1 1 и

10. Одновременно протекает ток. через очередные тиристоры 6 и 7 по цепи: 2422-6-18-20-7-нагрузка-24. Далее процесс повторяется аналогичным образом.

Иэ рассмотрения принципа работы инвертора видно, что при поочередной работе тиристоров обоих мостов через нагрузку (нагрузочный копебатепьный контур ) протекает переменный высокочастотный ток, причем в нагрузке прямой ток одного моста совпадает по направлению с обратным током другого моста.

Рассмотрим, как работает инвертор в режиме ограничения напряжения на выходе. При работе тиристоров 14 импульс тока через нагрузку протекает слева направо. При этом на левой клемме инвертора (а) будет плюс, а на правой (в) минус. Если суммарное напряжение на обмотках дополнительного трансформатора

29 и на активно-индуктивной нагрузке окажется выше, чем напряжение на фильтровом конденсаторе 23, отпирается дополнительный диод 31 и через него протекает ток по цепи: активно-индуктивная нагрузка-обмотки 33 и 34-31-23-нагрузка.

При этом избыточная энергия из контура нагрузки возврашается в фильтровый конденсатор 23, подключенный с обеих сторон через дроссели фильтра 25 и 26 к источнику питания, т.е, энергия воэврашается в источник питания. Аналогичным образом возврашается энергия в источник питания при работе другого моста. Если суммарное напряжение на нагрузке 28 и на обмотках трансформатора 30 окажется выше, чем напряжение на конденсато- ре 24, ток через диод 32 протекает по цепи: активно-индуктивная нагрузка-обмотки 33 и 34-32-24-нагрузка.

Из схемы видно, что обмотки 33 автотрансформаторов 29 и 30 включены в цепь нагрузочного контура, являясь его частью. Их сечение должно быть рассчитано на большой ток параллельного нагрузочного контура.

680126

БНИИПИ Заказ 4808/52 Тираж 857 Подписное

Фипил ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, Применение автотрансформаторов позволяет увеличить жесткость ограничения выходного напряжения и тем самым улучшить технические показатели инвертора.

Увеличение жесткости достигается тем, что связь между обмотками трансформатора лучше, чем между обмоткой индуктора и дополнительной обмоткой. В контуре нагрузки высокой добротности величина тока пропорциональна величине выход1О ного напряжения инвертора и, следовательно, величина напряжения в обмотках 33 автотрансформаторов 29 и 30 также пропорциональна величине выходного напряже15 ния инвертора. Из вышеописанного следует, что суммарное напряжение на активно-индуктивной нагрузке и на обмотках автотрансформаторов пропорционально выходному напряжению инвертора. B случае зо роста выходного напряжения до величины выше номинальной будет происходить возврат избыточной энергии из контура нагрузки в источник питания, что ограничит величину выходного напряжения на заданном уровне и сохранит устойчивый режим работы инвертора.

Формула изобретения

Последовательный инвертор, содержаший два инвертируюших моста с коммутируюшими контурами в диагоналях переменного тока и встречно-параллельными ди35 одами в каждом плече, подключенных к одному из выводов для источника питания через дроссели фильтра, а другими выводами — к выходным выводам и через дроссель фильтра к другому выводу для источ» ника питания, конденсаторы фильтра, одними своими обкладками подключенные к обшим точкам соединения инвертируюших мостов с обмотками дросселя фильтра, а другими обкладками — с противоположными выходными выводами, о т л и ч а юш и и с я тем, что, с целью повышения устойчивости работы, он снабжен двумя дополнительными диодами и двумя автотрансформаторами, одна из полуобмоток каждого из которых включена в цепь нагрузочного колебательного контура и подсоединена к одной из выходных клемм, а вторая полуобмотка через дополнительный диод подсоединена к одной из обкладок соответствуюшего фильтрового конденсатора, вторая обкладка которого подключена к противоположному выходноМу выводу, при- чем в нагрузочном колебательном контуре компенсируюший конденсатор подключен к этпайкам автотрансформаторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 Авторское свидетельство, СССР № 480165, кл. Н 02 N 7/515, О 7. 08.7 2.

2. Патент США № 33 27 20 О, кл. 321-45, 20.06.67.

3. Авторское свидетельство СССР № 486439, кл. Н 02 М 7/515, 1 О. О 9. 7 1.