Инвертор Советский патент 1986 года по МПК H02M7/523 

расширение диапазона регулирования напряжения и повышение надежности. Устройство содержит управляемые вентили 3, 4, двухсекционный дроссель 5, два основных конденсатора 6, 8, выходной трансформатор (Тр) 11, первичные обмотки 9 и 10 которого перекрестно соединены с разделенными секциями обмоток дросселя 5, Введение дополнительного конденсатора (К) 7, управляемого вентиля (УВ) 16, выпрямителя (В) 15 и блока управления, снабженно1

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике, конкретнее к классу последовательных и последовательно-параллельных инверторов, и может быть использовано в ка- честве источника питания повышенной частоты.

Целью изобретения является расширение диапазона регулирования напряжения и повышение надежности.

На фиг.1 показана принципиальная схема силовой части предлагаемого инвертора; на фиг.2 - одно из возможных исполнений узла принудительной конденсаторной коммутации дополнительного управляемого вентиля; на фиг.З - функциональная схема управления основными вентилями инвертора; на фиг.4 - то же, для дополнительного управляемого вентиля; на фиг.5 - временные диаграммы, ха- рактеризуюш1ие управление дополнительным вентилем, когда среднее напряжение на дополнительном конденсаторе положительно; на фиг.6 - то же, когда среднее напряжение на дополнительном конденсаторе отрицательно.

К выводам 1 и 2 источника посто- янного тока (фиг.1) через управляемые вентили 3 и. 4 подсоединен двухсекционный дроссель 5. К тем же выводам 1 и 2 подключены три последовательно соединенные конденсатора 6К среднему из них, конденсатору 7, перекрестно через первичные обмотки 9 и 10 выходного трансформатора 1 1 подсоединены вторые выводы раз0089

го узлом фазового сдвига управляющих импульсов, обеспечивает регулирование выходного напряжения. УВ 16 производит подзаряд К 7 через В 15 от дополнительной вторичной обмотки 14 Тр 11, при этом устанавливается- напряжение, которое при согласном включении то с Кб, то с К 8 поддерживает: повьш1енное напряжение на Тр 11, либо при отрицательной составляющей на К 7 создает пониженное напряжение на Тр. 11.6 ил.

5

0

5

0

деленных секций обмотки дросселя 5. К основной вторичной обмотке 12 трансформатора 11 подключено сопротивление нагрузки 13, а дополнительная вторичная обмотка 14 через выпрямитель 15 и дополнительный управляемый вентиль (тиристор) 16 также подсоединена к конденсатору 7.

В узел 17 принудительной конденсаторной коммутации (фиг.2) входят коммутирующий конденсатор 18, коммутирующий дроссель 19, управляющий заряжающий тиристор 20, управляющий коммутирующий тиристор 21, открытие которого позволяет конденсатору 18 закрыть силовой управляемый вентиль 16 Узел 17 выполнен по одной из известных схем и не нуждается в детальном описании связей между элементами.

Блок управления (фиг.З) содержит задатчик частоты, который выполнен в данном случае в виде последовательно соединенных задающего генератора 22 синусоидальных колебаний, формирователя (прямоугольных) импульсов 23 и триггера 24.

Блок управления (фиг.4) дополнительным тиристором 16 и вспомогательными тиристорами узла 17 принудительной коммутации содержит компаратор 25, усилительно-развязывающий узел 26 и фазосдвигающий узел 27, тут же показана адресация управляющих импульсов.

Для сравнения в компараторе 25 с

5 управляющим постоянным напряжением U, берут переменное напряжение, пропорциональное входному току i|(g,, выходного трансформатора 11 (фиг.5).

В

Блок-схема (фиг.4) может быть.выполнена также по второму варианту, при котором в качестве блока 25 устанавливают формирователь импульсов аналогичный блоку 23, входом связан- ный с выходом задающего генератора 2 (фиг.З), а в качестве блока 26 второй фазосдвигающий узел.

На фиг.З и 6 принятые следующие обозначения: Ug, U, Ug - мгновенные значения напряжения соответственно на конденсаторах 6, 7 и 8| U(2 - напряжение на выходах 1 и 2 источника постоянного тока; - сумма токов в первичных обмотках 9 и 10 трансформатора 11; U - напряжение на дополнительной обмотке 14 трансформатора 11; Ujg - управляю- пщй импульс от элемента 26 на эле- менТы 16 и 20, возникающий при k/i,, , где k/U,, - величина пропорциональная двухполупериодно- выпрямленному току i,, g, ; U - управляющий импульс от элемента 27 ка элемент 21 (фиг.4); t - время.

Предлагаемый инвертор работает следующим образом.

Предположим, что у всех конденса торов 6-8 емкости одинаковые, а вентиль 16 сначала постоянно закрыт. Если работа начинается, например, с открытия управляемого вентиля 3, то под воздействием напряжения включения, равного 0,66 и,2 (где U,2 - напряжение постоянного тока на выводах 1 и 2), в результате резонансного процесса проходит импульс тока через вентиль 3, секцию обмотки дросселя 5, первичную обмотку 9 трансформатора 11, далее импульс тока разветвляется: две трети его подзаряжают конденсатор 8, а одна треть в разрядном направлении проходит через последовательно включенные конденсаторы 7 и 6 . После закрытия вентиля 3 и открытия управляемого вентиля 4 под действием напряжения включения, равного приблизительно 0,66 1)2 проходит второй импульс тока, который разветвляется: две трети его подзаряжают конденсатор 6, а одна треть в разрядном направлении проходит через последовательно включенные конденсаторы 8 и 7, затем в об- ратном направлении колебательный импульс идет через первичную обмотку 1 трансформатора 11, далее через вто

5 0 5

5

0

0

5

0

рую сек:щю обмотки дросселя 5 и управляемый вентиль 4,

Таким образом, в предлагаемом инверторе под воздействием напряжения включения, равного приблизительно 0,66 и,2 ) за первые два такта получают один период колебания переменного тока в первичных обмотках трансформатора 11, но восстановления исходных напряжений на конденса- ,торах не происходит: на конденсаторах 8 и 6 остается подзаряд током в одну треть колебательного импульса, а конденсатор 7 совсем не подзаряжается и у него за два такта происходит только разряд два раза током в одну треть упомянутого импульса.

Аналогичное рассмотрение работы известного инвертора, показывает, что в нем под воздействием напряжения, равного пpиблизиteльнo 0,5 U , за первые два такта получают в обмотке выходного трансформатора один период колебания переменного тока, причем исходные напряжения на конденсаторах восстанавливаются.

При последующих парах тактов в предлагаемом инверторе возрастает напряжение на конденсаторах 8 и 6,но уменьшается напряжение на конденсаторе 7. Когда напряжение на конденсаторе 7 станет равным нулю, предлагаемый инвертор окажется в условиях работы известного инвертора. Затем .с каждой парой тактов рост напряжений на конденсаторах 8 и 6 продолжается, а на конденсаторе 7 начнет расти напряжение обратной полярности, при этом величина колебательных импульсов через первичные обмотки трансформатора 11 продолжает уменьшаться. Описанное изменение условий работы предлагаемого инвертора само собой прекратится, когда на каждом из конденсаторов 8 и 6 напряжение сделает- .ся равным , а на конденсаторе 7 будет (-U,j ), причем величина колебательных импульсов в первичных обмотках трансформатора 11 окажется равной нулю.

Однако можно в любом положении остановить изменение условий работы предлагаемого инвертора, если поддер живать постоянным характерное напряжение на конденсаторе 7, т.е. напряжение, имеющее место при нулевом мгновенном значении колебательного напряжения на этом конденсаторе.Для .этой цели служит управляемый вен512

тиль 16, который от дополнительной вторичной обмотки 1А трансформатора 11 через выпрямитель 15 может производить соответствующий подза- ряд конденсатора 7. Таким регулированием целесообразно, например, устанавливать напряжение включения управляемых вентилей 3 и 4 в пределах между 0,66 и,2 и 0,5 U , При этом час ть энергии выходного трансформатора 11 параллельно через вторичную о бмотку 14, а затем через элементы 15 и 16 передается на конденсатор 7, который в поочередном согласном включении то с конденсатором 6, то с конденсатором 8 поддерживает повышенное напряжение на выходном трансформато- .ре 11.

На фиг.5 показаны временные диаграммы при условии, что дополнительным управляемым вентилем 16 поддерживается заданное положительное характерное напряжение на конденсато-. ре 7. Когда в блоке 25 двухполупе- риодно выпрямленное напряжение k/i, g превысит заданное управляющее напряжение UM (фиг,56), то возникает,, управляющий импульс , который откроет силовой вентиль 16 и управляющий тиристор 20 (через последний начнет заряжаться коммутирующий конденсатор 18). Напряжение U,,, на обмотке 14, превышая напряжение U на конденсаторе 7, после открытия вентиля 16 начнет подзаряд конденсатора 7 . В зависимости от заданных параметров в блоке 27 появится управляющий импульс , который откроет управляющий коммутирующий тиристор 2 вследствие чего закроется силовой вентиль 16 и заряд конденсатора 7 прекратится даже в условиях, когда

,.

Регулирование, при котором напряжение включения вентилей 3 и 4 находится в пределах между 0,5 и 0,33 и,2 (фиг.6), происходит при на- личи на конденсаторе 7 отрицательно го характерного напряжения (с модулем в пределах 0-0,33 и,г ). При этом

00896

например, несмотря на относительно большую постоянную составляющую на разряжающемся конденсаторе 6 и 8 (до 0,66 и,) из-за поддерживаемой 5 вентилем 16 отрицательной постоянной составляющей напряжения на конденсаторе 7 (до 0,33 ), общая постоянная составляющая разрядного напряжения значительно уменьшена (до 0,33 U)

10 и такую же величину имеет напряжение включения вентилей 3 или 4, т.е. предлагаемьм инвертор создает на нагрузке пониженное напряжение.

Второй вариант управления венти15 лен 16 является более простым, но первый вариант управления более надежен, поскольку предусматривает контроль тока на входе выходного трансформатора.

20

Формула изобретения

f

Инвертор, содержащий двухсекционный дроссель, секции которого связа25 ны с шинами питания через два основных управляемых вентиля, два основных конденсатора, одни обкладки которых подключены к разноименным шинам питания, а также выходной трансформатор и блок управления, включаюш 1Й за- датчик частоты, связанный своим выходом с управляемыми входами основных вентилей, отличающий- с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования напряжения

5 и повышения надежности, между другими обкладками двух основных конденсаторов включен дополнительный конденсатор, к обкладкам последнего через две первичные обмотки выходного 0 трансформатора перекрестно подсоединены вторые выводы разделенных секций обмотки двухсекционного дросселя, причем к обкладкам этого дополнительного конденсатора через дополнительный управляемый вентиль подключен выход введенного выпрямителя, вход которого подсоединен к дополнительной обмотке выходного трансформатора, а блок управления снабжен узлом фазового сдвига управляющих импульсов дополнительного управляемого вентиля.

30

5

0

Фчг.г

Инвертор относится к источникам питания повышенной частоты с последовательным или последовательно-параллельным соединением.Цель изобретения Jo-b (Л

Hi

Ib

К tnuflucm.

Sw

Л

V

/f muptKffi. IS,20 Фиъ.Ц

/ .

Редактор -Н.Гунько

Составитель Г.Мыцык

Техред Л.Олейник Корректор Е.Сирохман

1329/58 Тираж 631Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Фиг. 6