Самовозбуждающий инвертор Советский патент 1986 года по МПК H02M7/515 

,1,1

Изобретение относится к электротехнике , а именно к. преобразовательной технике, и может использоваться в системах электроснабжения.

Цель изобретения - улучшение мае- согабаритнь1х показателей устройства путем обеспечения глубокого насыщения основного магнитопровода и повышение надежности путем снижения выброса тока ключей при переключе-

НИИ.

На фиг. 1 изображена электрическая схема инвертора; на фиг. 2 - размещение плоского управляющего сердеч ни1|:а с двумя управлякшщми обмотками на сердечнике трансформатора, на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2, на фиг. 4 - диаграммы процесса перемаг- . ничивания основного и управляющего сердечников, где В - индукция в ма- териале сердечника, Н - напряженность магнитного поля.

Инвертор (фиг. 1) состоит из источника 1 входного напряжения, полюс которого соединен через сглаживающий дроссель 2 со средней точкой трансформатора 3, к первичным полуобмоткам 4 и 5 последнего подключены аноды управляемых тиристоров 6 и 7, параллельно которым подключен коммути- рующий конденсатор 8. К управляющим электродам тиристоров 6 и 7 подключены цепи управления выработки отпирающих импульсов, включающие в себя диоды 9 и 10 и резисторы 11 и 12. Диод 9 соединен с резистором 12, причем диоды 9 и 10 соединены с одними концами обмоток 13 и 14, другие концы которых имеют общую точку с катодами управляемых тиристоров 6 и 7 и подключены к минусу источника 1 питания. В цепь управления тиристора ;6 включена RC цепь начального возбуж 1дения на конденсаторе 15 и резисторе 16.

Выходной трансформатор 3 содержит основной сердечник 17 и управляющий сердечник 18 (фиг. 2) ,две первичные рабочие полуобмотки 4 и 5, одну выхоную обмотку 19, две управляющие обмо ки 13 и 14.

Принципиально важно, чтобы оба сердечника имели прямоугольную петлю гистерезиса (фиг. 3), а петля гистерезиса управляющего сердечника 18 выбирается из условия

822

где Н - коэрцитивная си.па управляю-

щего сердечника 18; Hj. - коэрцитивная сила основног о сердечника 17.

Масса и габариты плоского управляющего сердечника 18 незначительны по сравнению с массами и габаритами сердечника 17.

Обмотки 4, 5 и 19 наматываются на сердечники 17 и 18 (фиг. 2), а обмотки 1 3 и 1 4 - только на сердечник 18.

Плоский управляющий сердечник 18 размещается на рабочем сердечнике 17 так, чтобы средние длины их совпадали , т. е.

где I,.- - средняя длина окружности

, «.УЛ yi 1Х1.Л iL

сердечника 17;

1., - средняя длина окружности

сердечника 18.

. Устройство работает следующим образом.

При подаче питания U от источника 1 входного напряжения (фиг. 2).цепь начального возбуждения на элементах 5 и 16 открывает тиристор 6, в анодной цепи которого начинает протекать ток. С целью устойчивой работы инвертора в заданном диапазоне частот, а также устранения пульсаций входного тока предусмотрен сглаживающий дроссель 2. Анодньй ток тиристора 6 определяется током заряда коммутирующего конденсатора и током первичной полуобмотки 4 выходного трансформатора 3.

Вследствие явления взаимоиндукции при прохождении тока в полуобмотке 4 трансформатора 3 в другой полуобмотке 5 возникает равная по величине ЭДС. Коммутирующий конденсатор 8 оказывается заряженным до двойного напршкения источника 1 питания.

При о,динаковой длине сердечников 17 и 18 (фиг. 2) напряженности магнитного поля последних всегда будут равны друг другу, так как первичная обмотка у них общая. При перемагни- чивании основного сердечника сток 20-2-1 на фиг. 4) напряженность его магнитного поля практически не меняется, поэтому управляющий сердечник 18 не перемагничивается и ЭДС в обмотках 13 и 14 близка к нулю.

Таютм образом, противоЭДС в обмотках 13 и 14 формируется только за счет перемагничивания основного сердечншса 17 и соответственно при3

ложенное напряжение трансформируется только в обмотки, намотанные на основном сердечнике 17.

После насыщения основного сердечника 17 (точки 21-23 на фиг. 4) напряженность магнитного поля резко возрастает вследствие резко возрастающего тока, намагничивания и достигает точки 22 (фиг. 4) управляклцего сердечника 18, который начинает пе- ремагничиваться, и противоЭДС в рабочей, обмотке формируется теперь за счет перемагничивания управляющего сердечника 18, а соответственно приложенное напряжение U трансформируется только в обмотках, намотанных на управляющем сердечнике 18. На участке 22-23 (фиг. 4) ЭДС управляющей обмотки 14 равна

1 .Wl 3 Wp.

где 1у - ЭДС управляющей обмотки 14; W - количество витков управляю щей обмотки 14;

W - общее количество витков первичной обмотки.

Появившаяся ЭДС открывает закрытый тиристор 7, и весь процесс повторяется.

Коммутирующий конденсатор 8 через тиристор 7 оказывается подключенным к источнику 1 питания с обратной полярностью и начинает перезаряжаться через первичные полуобмотки 4 и 5 трансформатора 3, приобретая противоположную полярность (на фиг. 1 указана в скобках). В результате во вторичной обмотке 19 наводится переменная ЭДС. ,

Время перемагничивания управляющего сердечника 1-8 определяется временем переключения тиристоров 6 иЛи 7 и поэтому его сечение должно быть достаточным по этому условию.

Кремниевые диоды 9 и 10 закрывают небольшое управляющее напряжение, появлякнцееся при перемагничивании

41382

рабочего сердечника 17 в обмотках 13 или 14, а резисторы 11 и 12 orpaim- чивают величину тока открывающетю импульса .

5

Формула изобретения

I. Самовозбуждающийся инвертор,, содержащий два силовых ключа, сое- fO диненных одними силовыми выводами с

первым

входным

выводом,

5

0

5

другими силовыми выводами с крайними вьгеодами первичной обмотки трансформатора, имеющего-основной и

5 управляющий сердечники и выходную обмотку, управляющий вывод каждого силового кл(оча через ограничивающий резистор и диод соединен с выводом управляющей обмотки, расположенной

0 на управляющем сердечнике, коммутирующий и запускающий конденсаторы и резистор, отличающийся тем, что, с целью улучшения массога- баритньгх показателей путем обеспече ния глубокого насыщения основного магнитопровода, введен дроссель, включенный между вторым входным выводом и. средним выводом первичной обмотки, к крайним выводам которой под( ключей коммутирующий конденсатор, а запускающий конденсатор и резистор соединены последовательно и вклточены между вторым входным вьшодом и управляющим выводом одного из ключей, причем свободные вьтоды управляющих обмоток соединены с первым входным

ВЬШОДО.

2. Инвертор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения выброса тока ключа при переключении, основной и управляющий сердечники выполнены из материала, имеющего прямоугольную петлю гистерезиса, имеют одинаковую среднюю длину силовой линии, коэрцитивная сила управляющего ;сердечника не менее, чем в два раза больше основного, а время насыщения . управляющего сердечника не меньше времени коммутации ключей.

/3

/«

i4-jj ,pa

фа. J

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в системах электроснабжения. Цель изобретения - улучшение массогаба- ритных показателей. Устройство содержит трансформатор (т) 3 со средней точкой, управляемые тиристоры 6 и 7, коммутирующий конденсатор 8. Т 3 содержит основной сердечник (С) 17 и управляющий сердечник 18, две первичные рабочие полуобмотки 4 и 5 и выходная 19 намотаны на С 17 и 18, а управлякщие обмотки 13 и Г4 на С 18. Плоский управляющий С 18 размещается на С 17 таким образом, чтобы средние длины из совпадали, при этом материал сердечника имеет прямоугольную петлю гистерезиса. Указанное выполнение магнитопровода обеспечивает .снижение выброса тока ключа при переключении. Введение дросселя 2 и подключение управляющих обмоток к отрицательному входному выводу позволяет уменьшить массу и габариты устройства за счет обеспечения глубокого насьш;ения магнитопровода. I з.п., 4 ил. (О ел I..

Hep

Hey

20

(fJui.ff

Составитель В.Авдеев : Редактор Е.Копча Техред Л.Олейник Корректор м. Демчик

Заказ 3608/51 Тираж 631Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4