ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ Российский патент 2002 года по МПК H02M7/515 

Описание патента на изобретение RU2183900C1

Изобретение относится к области полупроводниковых преобразователей и предназначено для питания различных технологических устройств.

Известны силовые полупроводниковые преобразователи постоянного напряжения в переменное, содержащие автономные инверторы напряжения, выполненные на тиристорах, в которых коммутация тока тиристоров осуществляется колебательным контуром, подключенным либо параллельно тиристору и диоду, соединенным встречно-параллельно /1/, либо на выходе инвертора напряжения /2/.

Недостатком таких преобразователей является резкое уменьшение амплитуды импульса тока колебательного контура коммутации при частотном регулировании напряжения на выходе при сохранении тока нагрузки на заданном уровне. Это обстоятельство ограничивает диапазон регулирования напряжения на нагрузке и обуславливает увеличение установленной мощности оборудования и снижение его коэффициента полезного действия.

Указанные недостатки тиристорных преобразователей устранены благодаря введению в цепь входа последовательно с реактором или первичной обмоткой трансформатора диода прямой проводимости /3/ (прототип).

Однако при этом сохраняется наличие в схеме реактора, рассчитанного на полный рабочий ток, а его индуктивность должна быть достаточной для ограничения переменной составляющей тока на входе на заданном уровне.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что предлагаемый преобразователь, выполненный на основе тиристорного ключа с диодом встречного включения и колебательным контуром коммутации, подключенным параллельно диоду и тиристору, управляющий переход которого соединен с выходом формирователя тактовых импульсов управления, дополнительно в цепь между входным выводом и тиристорным ключом введен конденсатор фильтра и тиристор, управляющий переход которого через элемент гальванической развязки, резистор и конденсатор связан с анодом тиристора указанного ключа.

Благодаря предлагаемому решению поставленной задачи обеспечивается наибольшая амплитуда импульса тока в цепи контура коммутации, исключается ее зависимость от частоты инвертирования, импульс тока управления для включения дополнительного тиристора формируется только после завершения интервала проводимости тиристорного ключа и сокращается количество силовых реактивных элементов.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема одного из вариантов выполнения предлагаемого преобразователя, а на фиг.2 - диаграммы напряжения и тока в цепи колебательного контура, иллюстрирующие работу преобразователя.

Предлагаемый преобразователь содержит тиристорный ключ, включающий тиристор 1, встречный диод 2, колебательный контур, образованный реактором 3 и конденсатором 4, трансформатор 5, первичная обмотка которого подключена последовательно в цепь указанного контура, а вторичная обмотка - к нагрузке 6, демпфирующая RC цепь 7, соединенная с анодом и катодом тиристора 1 через элемент гальванической развязки 8, конденсатор фильтра 9 и формирователь импульсов тока управления 10. Дополнительно введен тиристор 11, управляющий переход которого связан с указанной демпфирующей RC цепью через элемент гальванической развязки 8.

В исходном состоянии конденсаторы 4, 9 заряжены от напряжения источника питания (фиг.2).

В момент времени t1 в цепь управляющего перехода тиристора 1 поступает короткий импульс тока iу1, генерируемый формирователем 10, происходит включение указанного тиристора и в цепи колебательного контура протекает импульс тока iк, который через трансформатор 5 передается в цепь нагрузки 6. При этом ток колебательного контура и напряжение Uс на конденсаторе 4 изменяются по синусоидальному закону.

В момент времени t2 ток колебательного контура изменяет направление и переходит в цепь встречного диода 2. При этом начинается процесс восстановления управляемости тиристора 1.

В момент времени t3 завершается период колебаний контура и происходит выключение диода 2.

В интервале t1-t3 в процессе протекания тока колебательного контура iк1 большая часть энергии, запасенной в конденсаторе 4, через трансформатор 5 передается нагрузке 6.

В переходном режиме выключения диода 2 напряжение Uv на тиристоре и диоде ключа резко увеличивается и формируется короткий импульс тока iу2 длительностью, равной времени разряда конденсатора демпфирующей RC цепи. Указанный импульс тока благодаря связи управляющего перехода тиристора 11 через элемент гальванической развязки 8 обеспечивает его четкое включение. При этом в контуре, содержащем реактор 3, конденсаторы 4 и 9 и тиристор 11, протекает импульс тока i подзаряда конденсатора 4. При этом его амплитуда с достаточной точностью может быть определена по формуле:

где Uвх- напряжение на конденсаторе фильтра 9;
Uc2- напряжение на конденсаторе 4 колебательного контуры в момент включения тиристора 11:
L, С - индуктивность реактора 3 и емкость конденсатора 4 колебательного контура.

В момент времени t4 импульс тока iк2 становится равным 0 и происходит выключение тиристора 11. В указанный момент времени напряжение на конденсаторе 4 благодаря колебательному характеру электромагнитных процессов в схеме становится большим напряжением на конденсаторе 8 и практически постоянным до момента включения тиристора 1.

В момент времени t5 происходит формирование импульса тока iу1, обеспечивающего повторное включение тиристора 1 и протекание импульса тока iк1. При этом электромагнитные процессы в предлагаемом устройстве будут происходить аналогично процессам в интервале t1-t4.

Таким образом, предлагаемое решение поставленной задачи обеспечивает улучшение массогабаритных показателей преобразователей, расширение частотного диапазона формируемых колебаний и более полное использование установленного оборудования, особенно в случаях питания устройств индукционного нагрева и аппаратов испытания высоковольтной изоляции.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ
1. Л.Г. Кощеев. Полупроводниковый преобразователь ультразвуковой частоты // Преобразовательная техника, 1977, вып. 2 (85).

2. Авторское свидетельство СССР 172394. Параллельный инвертор / Л.Г. Кощеев/ Бюллетень изобретений, 1965, 13.

3. Однотактный тиристорный преобразователь постоянного напряжения в переменное. Заявка на выдачу патента на изобретение 2000108410, 4 апреля 2000 г. / Л.Г. Кощеев.

Похожие патенты RU2183900C1

название год авторы номер документа
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ ОДНОФАЗНОЕ ТРОЙНОЙ ЧАСТОТЫ 1996
  • Кощеев Л.Г.
RU2121210C1
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ С ПЛАВНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ ВЫХОДНЫХ ПАРАМЕТРОВ 1995
  • Кощеев Леонид Григорьевич
RU2115994C1
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ С ЗАДАННОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ЗАВИСИМОСТЬЮ ОТ ВРЕМЕНИ 1998
  • Кощеев Л.Г.
RU2147785C1
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ С УСТРОЙСТВОМ СТАБИЛИЗАЦИИ ВЫХОДНЫХ ПАРАМЕТРОВ 1999
  • Кощеев Л.Г.
RU2169983C2
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ С ЭЛЕКТРОННЫМ УСТРОЙСТВОМ ЗАЩИТЫ 2001
  • Кощеев Л.Г.
RU2222093C2
Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное 1989
  • Кощеев Леонид Григорьевич
SU1746496A1
Преобразователь постоянного напряжения в постоянное с плавным регулированием 1987
  • Кощеев Леонид Григорьевич
SU1636956A1
Преобразователь постоянного напряжения в постоянное 1988
  • Кощеев Леонид Григорьевич
SU1539922A1
Самоуправляемый автономный инвертор напряжения 1990
  • Кощеев Леонид Григорьевич
SU1777221A1
СПОСОБ ПУСКА И РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА ПОСТОЯННОГО ТОКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2001
  • Кощеев Л.Г.
RU2208529C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 183 900 C1

Реферат патента 2002 года ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве источника питания различных технологических устройств. Сущность изобретения: преобразователь выполнен на основе тиристорного ключа с диодом встречного включения и содержит колебательный контур коммутации тока, включающий реактор и конденсатор, формирователь тактовых импульсов тока управления. Дополнительно в состав преобразователя введены конденсатор фильтра и тиристор, управляющий переход которого связан с демпфирующей R-C цепью через элемент гальванической развязки. Технический результат - снижение массогабаритных показателей. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 183 900 C1

Преобразователь постоянного напряжения в переменное, содержащий тиристорный ключ с встречно-параллельно включенным диодом, колебательный контур коммутации, подключенный параллельно тиристорному ключу, трансформатор, первичная обмотка которого подключена последовательно в цепь колебательного контура, а его вторичная обмотка соединена с нагрузкой, и демпфирующую R-C цепь, при этом управляющий переход тиристорного ключа связан с выходом формирователя импульсов тока управления, отличающийся тем, что введены конденсатор фильтра, включенный между входными выводами преобразователя и тиристор, включенный между входным выводом и тиристорным ключом, через который протекает импульс тока заряда конденсатора колебательного контура от напряжения источника питания, а демпфирующая R-C цепь соединена с анодом и катодом тиристорного ключа, а также связана с управляющим переходом тиристора через элемент гальванической развязки.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2002 года RU2183900C1

Однотактный преобразователь постоянного напряжения 1977
  • Кощеев Леонид Григорьевич
SU716124A1
Тиристорный инвертор напряжения 1981
  • Джус Николай Ильич
SU1008868A1
Автономный инвертор 1981
  • Ряшенцев Николай Павлович
  • Ряшенцев Валерий Николаевич
SU1023591A1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОТКЛОНЕНИЯ ЧАСТОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ ОТ НОМИНАЛЬНОГО 0
  • Н. К. Темкин
SU392420A1

RU 2 183 900 C1

Авторы

Кощеев Л.Г.

Даты

2002-06-20Публикация

2000-12-29Подача