АВТОНОМНЫЙ ТОКО-РЕЗОНАНСНЫЙ ИНВЕРТОР Российский патент 1997 года по МПК H02M7/523 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках питания для установок электросинтеза озона.

Известен автономный резонансный инвертор, содержащий однофазный трансформатор, выводы вторичной обмотки которого подключены к выходным выводам инвертора через коммутирующий конденсатор, первичная обмотка выполнена с отводом от середины, выводы первичной обмотки соединены с отрицательным входным выводом инвертора через первый и второй тиристоры, а отвод подключен к положительному входному выводу инвертора через коммутирующий дроссель (Тиристорные преобразователи повышенной частоты для электротехнологических установок Е.И.Беркович и др. Л. Энергоатомиздат, 1983. с. 38).

Недостатком резонансного инвертора является низкая надежность его работы на нагрузку в виде разрядной трубки установки электросинтеза озона из-за возрастания напряжений и токов элементов в режимах отсутствия разряда.

Известен автономный резонансный инвертор, содержащий однофазный трансформатор, выводы вторичной обмотки которого подключены к выходным выводам инвертора через последовательную цепь из коммутирующего дросселя и коммутирующего конденсатора, первичная обмотка выполнена с отводом от середины, выводы первичной обмотки соединены с отрицательным входным выводом инвертора через первый и второй тиристоры, а отвод подключен к положительному входному выводу инверторов, тиристоры зашунтированы встречными диодами (Тиристорные преобразователи повышенной частоты для электротехнологических установок Е.И. Беркович и др. Л. Энергоатомиздат, 1983. с. 50).

Недостатком резонансного инвертора является низкая надежность его работы на нагрузку в виде разрядной трубки установки электросинтеза озона из-за перегрузок тиристоров при срывах инвертирования.

Наиболее близким по технический сущности и изобретению является инвертор тока (Чиженко И.М. Руденко В.С. Сенько В.И. Основы преобразовательной техники. М. Высшая школа, 1974, с. 245), который и рассматривается в качестве прототипа.

Прототип содержит однофазный трансформатор, выводы вторичной обмотки которого подключены к выходным выводам инвертора, первичная обмотка выполнена с отводом от середины, выводы первичной обмотки соединены с отрицательным входным выводом инвертора через первый и второй тиристоры, а отвод подключен к положительному входному выводу инвертора через дроссель фильтра, коммутирующий конденсатор, первая обкладка которого соединена с анодом первого тиристора, а вторая обкладка соединена с анодом второго тиристора.

Недостатком прототип является низкая надежность его работы на нагрузку в виде разрядной трубки установки электросинтеза озона из-за низкой устойчивости в условиях возникновения единичных разрядов и возрастания напряжений и токов элементов в режимах отсутствия разряда.

Изобретение направлено на решение задачи расширения области применения инвертора за счет обеспечения устойчивой и надежной его работы на нагрузку в виде разрядной трубки установки электросинтеза озона, что является целью изобретения.

Указанная цель достигается тем, что в автономном инверторе, содержащем однофазный трансформатор, выводы вторичной обмотки которого подключены к выходным выводам инвертора, первичная обмотка выполнена с отводом от середины, выводы первичной обмотки соединены с отрицательным входным выводом инвертор через первый и второй тиристоры, а отвод подключен к положительному входному выводу инвертора через дроссель фильтр, коммутирующий конденсатор, первая обкладка которого соединена с анодом первого тиристора, вторая обкладка коммутирующего конденсатора соединена с анодом второго тиристора через введенный коммутирующий дроссель, тиристоры зашунтированы введенными встречными диодами, индуктивности коммутирующего дросселя, дросселя фильтра и емкость коммутирующего конденсатора соответственно равны:

где
K₁0,5-0,7; K₂ 7-10; K₃ 0,4-0,5 постоянные;
E напряжение питания инвертора;
ω частота управления;
P выходная мощность инвертора.

Существенным отличием, характеризующим изобретение, является возможность применения инвертора в источниках питания установок электросинтеза озона. Это обусловлено устойчивой и надежной его работой в условиях возникновения единичных разрядов и отсутствием "раскачки" напряжений на элементах в режимах отсутствия разряда.

Инвертор имеет характеристики инвертора тока и резонансного инвертора, что является положительным свойством.

Таким образом, расширяется область применения автономного инвертора. Расширение области применения является достигнутым техническим результатом, обусловленным введением новых элементов и связей, выбором параметров элементов, т. е. отличительными признаками. Таким образом, отличительные признаки заявляемого автономного инвертора являются существенными.

На чертеже приведена принципиальная схема автономного токорезонансного инвертора.

Автономный инвертор содержит однофазный трансформатор 1, выводы вторичной обмотки которого подключены к выходным выводам инвертора, первичная обмотка выполнена с отводом от середины, выводы первичной обмотки соединены с отрицательным входным выводом инвертора через первый 2 и второй 3 тиристоры, а отвод подключен к положительному входному выводу инвертора через дроссель фильтра 4, последовательную цепь из коммутирующего конденсатора 5 и коммутирующего дросселя 6, подключенную между анодами тиристоров, диоды 7, 8, шунтирующие тиристоры встречно-параллельно. К выходным выводам инвертора подключена разрядная трубка 9 установки электросинтеза озона.

Автономный токо-резонансный инвертор работает следующим образом. Импульсы управления на тиристоры 2, 3 поступают поочередно с частотой, равной выходной частоте инвертора. При включении тиристора 2 конденсатор 5 начинает разряжаться по цепи: 5 2 3 6 5. Ток тиристора 3 уменьшается, а ток тиристора 2 нарастает по колебательному закону. При снижении тока тиристора 3 до нуля он выключается. После выключения тиристора 3 происходит включение диода 8. Дальнейший переразряд коммутирующего конденсатора 5 осуществляется по цепи: 5 2 8 6 5. Прямое напряжение на диоде 8 прикладывается к тиристору 3 и запирает его. В течение интервала одновременной проводимости тиристора 2 и диода 8 первичная обмотка трансформатора 1 закорочена и напряжение на выходе инвертора равно нулю. Индуктивность дросселя фильтра 4 выбирается достаточно большой, что обеспечивает хорошее сглаживание тока источника питания и предотвращает существование его возрастания через обмотки трансформатора 1 на интервале проводимости 2 и диода 8. Диод 8 выключается в момент равенства тока через первичную обмотку трансформатора 1 разрядному току конденсатора 5. После выключения диода 8 ток от источника питания протекает по контурам: "+" 4 1 2 "-" и "+" 4 1 6 5 2 "-". В нагрузке 9 на указанном интервале формируется положительная полуволна тока. К моменту включения тиристора 3 коммутирующий конденсатор 5 заряжен до напряжения противоположной полярности. При включении тиристора 3 электромагнитные процессы в инверторе повторяются. В нагрузке 9 формируется отрицательная полуволна тока.

Параметры элементов инвертора выбираются следующим образом. Собственная частота контура коммутации (элементы 5, 6) приблизительно в два раза превышает частоту управления w инвертора. Индуктивность коммутирующего дросселя 6 и емкость коммутирующего конденсатора 5 при этом выбираются из условий:

где
K₁ 0,5-0,7; K₃ 0,4-0,5 постоянные;
E напряжение питания инвертора,
P выходная мощность.

Индуктивность дросселя фильтра выбирается из условия сглаживания входного тока:

где K₂ 7-10 постоянная.

Заявляемый токо-резонансный инвертор обладает положительными характеристиками инвертора тока и резонансного инвертора. Питание устройства осуществляется сглаженным током. Одновременно коммутация тиристоров происходит в резонансном контуре с низкой скоростью нарастания анодного тока. Инвертор имеет жесткие нагрузочные характеристики и сохраняет работоспособность при изменении нагрузки до режима х.х. Включение коммутирующего дросселя последовательно с коммутирующим конденсатором обеспечивает высокую динамическую устойчивость работы инвертора в условиях возникновения единичных разрядов при питании разрядной трубки установки электросинтеза озона. Выбор параметров элементов инвертора обуславливает близкие к оптимальным условиям работы элементов, высокую надежность и устойчивость работы инвертора в целом.

Использование: изобретение (ИЗ) относится к преобразовательной технике и может быт использовано в источниках питания установок электросинтеза озона. Сущность изобретения: ИЗ расширяет область применения автономного инвертора. ИЗ содержит однофазный трансформатор 1, выводы (ВЫ) вторичной обмотки (ОБ) которого подключены к выходным ВЫ инвертора, первичная ОБ выполнена с отводом (ОТ) от середины, ВЫ первичной ОБ с отрицательным входным ВЫ инвертора через первый 2 и второй 3 тиристоры (ТИ), а ОТ подключен к положительному входному ВЫ инвертора через дроссель (ДР) фильтра 4, последовательную цепь из коммутирующего конденсатора (КН) 5 и коммутирующего ДР 6, подключенную между анодами ТИ 2, 3, диоды 7, 8, шунтирующие ТИ 2,3 встречно-параллельно. К выходным ВЫ инвертора подключена разрядная трубка 9 установки электросинтеза озона. Индуктивности коммутирующего ДР 6, ДР 4, фильтра и емкость коммутирующего КН 5 соответственно равны:

где K₁ = 0,5-0,7; K₂ = 7-10; K₃ = 0,4-0,5 - постоянные; E - напряжение питания инвертора; ω - частота управления; P -выходная мощность инвертора. 1 ил.

Автономный токо-резонансный инвертор, содержащий однофазный трансформатор, выводы вторичной обмотки которого подключены к выходным выводам инвертора, первичная обмотка выполнена с отводом от середины, выводы первичной обмотки соединены с отрицательным входным выводом инвертора через первый и второй тиристоры, а отвод подключен к положительному входному выводу инвертора через дроссель фильтра, коммутирующий конденсатор, первая обкладка которого соединена с анодом первого тиристора, отличающийся тем, что вторая обкладка коммутирующего конденсатора соединена с анодом второго тиристора через введенный коммутирующий дроссель, тиристоры зашунтированы введенными встречными диодами, индуктивности коммутирующего дросселя, дросселя фильтра и емкость коммутирующего конденсатора соответственно равны

где K₁ 0,5 0,7;
K₂ 7 10;
K₃ 0,4 0,5 постоянные,
Е напряжение питания инвертора;
Р выходная мощность инвертора;
ω частота управления.