Регулирующий инвертор

 

(О 1 - Й С А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<щ736312

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к йвт. саид-ву— (22) Заявлено101077 (21) 2529720/24-07; (51)

Н 02 N 7/537 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 2505.80. Бюллетень ¹ 19 (53) УДК 621. 314. .SB(088.8) Дата опубликования описания 30. 05 . 80 (72) Автор изобретения

Б. A. Глебов (71) Заявитель (54) РЕГУЛИРУЕИЫЯ ИННЕр1Ор

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в системах вторично электропитания и электропровода для преобразования постоянного напря- 5 жения в переменное, регулируемое по величине или форме кривой. Известен многоячеечный инвертор, в котором отдельные двухтактные ячей- 10 ки подключены со стороны входа (источника питания) параллельно, а выходные обмотки отдельных преобразова— тельных ячеек, соединенные последовательно, подключены к наГрузкам (1) . 15 .Однако при множестве нагрузок на вторичной стороне трансформатор получается сложным, так как.в каждой из ячеек трансформатор содержит число вторичных обмоток, равное числу на- 20 груэок инвертора.

Известен инвертор, в котором трансформатор выполнен на нескольких магнитопроводах, каждый из которых в 25 отдельности обхвачен обмотками, соединенными с соответствующими преобразовательными ячейками, а выходные обмотки обхватывают все магнитопроводы (2). 30

Этот инвертор является наиболее близким по технической сущности к предложенному.

Недостатком такого инвертора является ограниченное количество ячеек, которые могут быть объединены в одном устройстве, так как технология изготовления трансформатора существенно усложняется, если вторичные обмотки необходимо наматывать более чем на три- четыре сложенных вместе сердечника, на каждом из которых уже имеются первичные обмотки.

Целью изобретения является упрощение инвертора.

Это достигается тем, что предложенный регулируемый инвертор, содержащий N преобразовательных ячеек и трансформаторный узел, в котором имеется N первых сердечников, причем первичные обмотки каждой из ячеек намотаны на отдельном сердечнике, принадлежащем этой ячейке, имеет вторые -сердечники, на которых расположены. вторичные обмотки, а все сердечники трансформаторного узла обхвачены короткозамкнутым витком.

Инветор может иметь дополнительный сердечник без обмотки с магнитной проницаемостью, существенно мень736312

5 (0

25 шей, чем у первых и вторых сердечников.

На чертеже изображен предложенный инвертор, в котором трансформаторный узел содержит один сердечник с вторичными обмотками и один сердечник без обмоток.

Между входными выводами 1 и 2 включены параллельно первая, N-я преобразовательные ячейки 3 и 4. В первой преобразовательной ячейке первичная обмотка, содержащая секции 5 и 6,. намотана на сердечник 7, а в N-й преобразовательной ячейке 4 первичная обмотка намотана на сердечник 8. Первичная обмотка первой преобразовавательной ячейки подключена к выводам 1 и 2 через управляемые силовые ключи 9 и 10, шунтированные диодами

11 и 12. В остальных преобразовательных ячейках подключение первичных обмоток производится аналогично.

Управляющие электроды силовых клн>чей отдельных преобразовательных ячеек подключены к устройству 13 управления (коммутации) ° Трансформаторный узел 14 содержит сердечник 15 без обмоток и сердечник 16 с вторичными обмотками. Магнитная проницаемость сердечника 15 существенно ниже магнитной проницаемости сердечников 7, 8, 16. Все сердечники трансформаторного узла обхвачены короткозамкнутымвитком 17.

Принцип действия инвертора следующий.

При отсутствии сердечника 15 узел

14 состоит из двух обычных трансформаторов на сердечниках 7, 8 и íà сердечнике 16, а короткозамкнутый виток является вторичной обмоткой первого трансформатора и первичной обмоткой второго. Если в устройство введен сердечник 15, при отпирании силовых ключей одноименных плеч двухтактных преобразовательных ячеек ток в короткозамкнутом витке 17 начинает плавно нарастать в соответствии с изменением магнитного потока в сердечнике 15.

Плавное нарастание-тока в витке 17 вызывает также плавное нарастание тока во вторичных обмотках на сердечнике 16. Поскольку магнитная проницаемость сердечника 16 много больше магнитной проницаемости сердечника

15, эво означает, что МДС в сердечнике 16,существенно ниже МДС в сердечнике 15 . Тогда ток витка 17 передается Ф обмотки на сердечнике 16 без терь T e K(3 ) ь Зл.

С другой сторойы, подобное утверждение справедливо и для сердечников, на которых намотаны первичные обмотки и, следовательно, в первичной обмотке каждой иэ N преобразовательных ячеек протекает один и тот же ток, величина которого определя.ется соотношением ) = (3 ) . ° ° и (),„)8 °

Плавность нарастания магнитного потока в сердечнике 15 связана со следующим.

При отпирании одноименных силовых ключей различных двухтактных преобразовательных ячеек одноименные секции первичной обмотки сердечников 7,..., 8 оказываются подключенными к источнику питания. Поэтому изменение магнитного потока во времени в этих сердечниках происходит с постоянной скоростью, т. е. (+ -) = ... = (ф) =

dФ

const.

Закон изменения магнитного потока в сердечнике 16 определяется напряжением на обмотках, находящихся на этом сердечнике. Например, если нагрузки на вторичной стороне шунтированы конденсаторами и подключены к вторичным обмоткам через выпрямители, то напряжение на обмотках неизменно, пока по этим обмоткам протекают токи. Тогда неизменна также и величина(сю; с ()„;

B силу того, что сердечники 7, 8, 15 и 16 обхвачены короткозамкнутым витком 17, падение напряжения на котором равно нулю, справедливо равен.ство и, следовательно, при неизменности (ф) ь величина ()„также не из— аф мей яе т ся.

Таким образом, при линейности магнитной характеристики сердечника

15 токи в обмотках ьсех сердечников нарастают плавно по линейному закону.

Изменяя время замкнутого состояния одноименных силовых ключей разных преобразовательных ячеек инвертора, можно регулировать амплитуду тока, отбираемого ячейками от источника питания, и тем самым регулировать мощность, передаваемую в нагрузки.

После запирания силовых ключей данного плеча двухтактных преобразовательных ячеек МДС в сердечнике 15 не может исчезнуть мгновенно, и поэтому ток в витке 17 плавно (линейно) уменьшается. При этом уменьшается ток во вторичных обмотках на сердечнике 16, а в преобразовательных ячейках токи замыкаются через диоды, шунтирующие силовые ключи противоположных ранее работавшим плечей двухтактных схем. В это время энергия частично возвращается в источник питания.

Если в момент спада до нуля тока в витке 17 силовые ключи плеч двухтактных преобразовательных ячеек, противопложных плечам работавшим перед этим, будут переведены в замкнутое состояние, без паузы начнется нарастание тока в витке 17 в другом направлении и соответственно изменится направление тока во вторичных обмотках.

736312

ЦНИИПИ Заказ 3315/57 . Тираж 783 Подписное

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Обмотки наматываются каждая на один сердечник, а короткозамкнутый виток, обхватывающий множество сердечников, конструктивно выполнить значительно проще, чем в прототипе, где имеется множество вторичных обмоток, обхватывающих несколько сердечников, на каждый из которых уже намотана первичная обмотка. В предложенном инверторе общим трансформа-. торным узлом объединено существенно большее количество преобразовательных ячеек, в результате получают существенно большую выходную мощность, по сравнению с прототипом.

Для уменьшения потерь рациональ.но вторичные обмотки размещать не на

15 одном сердечнике, как показано на чертеже, а на нескольких, причем на каждом из сердечников необходимо иметь хотя бы по одной обмотке с равным количеством витков, подключая их непосредственно или через выпрямители к общей нагрузке. Параллельное соединение двух обмоток с равным количеством витков, находящихся на разных сердечниках, позволяет уравнять в этих сердечниках магнитные потоки, независимо от разброса магнитных характеристик сердечников.

Возможно последовательное соединение обмоток, находящихся на разных 30 сердечниках. Например для получения высокого выходного напряжения с меньшей опасностью пробоя в отдельной об- мотке. Это связано с тем, что ЭДС на каждой обмотке, находящейся на от- 35 дельном сердечнике, будет меньше суммарного напряжения, а сердечники вместе с их обмотками конструктивно могут быть разнесены один относительно другого (например разделены изолирующими прокладками) .

Формула изобретения

1. Регулируемый инвертор, содер" жащий N преобразовательных ячеек и общий выходной трансформаторный узел, имеющий N первых сердечников, на каждом из которых расположена первичная обмотка, соединенная с выходом . соответствующей преобразовательной ячейки, отличающийся тем, что, с целью упрощения, в укаэанный трансформаторный узел введены вторые сердечники, на которых расположены вторичные обмотки, а все сердечники обхвачены короткоэамкнутым витком.

2. Инвертор по и. 1;-о т л и ч аю шийся тем, что в трансформаторный узел введен дополнительный сердечник, магнитная проницаемость которого существенно меньше, чем у первых и вторых сердечников.

3. Инвертор по п. 1, о т л и .ч аю шийся тем, что вторичные обмотки, расположенные на отдельных одинаковых вторых сердечниках, имеют рав- . ное число витков и подсоединены к общим выходным выводам инвертора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 505104, кл. Н 02 М 7/48, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 154594, кл. Н 02 М 7/4.8, 1963.