Инвертор Советский патент 1988 года по МПК H02M7/515 

; 2i«

Изобретение относится к преобразовательной технике. Целью является расширение диапазона выходных частот инвертора. Инвертор содержит коммутирующий LC-контур из дросселя 2 и конденсатора 3. Последовательно с тиристором 5 включен насыщающийся согласующий трансформатор 7. Наличие насыщающегося тр-ра 7 обеспечивает снижение уровня динамических параметров. 2 ил. (Л с:

-f

ю

4ib СП

I д

дуиг.1

j Изобретение относится к преобра- зфвательной технике и может быть испо л 1 зовано при создании высоковольтных источников синусоидального напряжения с I широким диапазоном изменения выход- частот, в частности в установках для генерирования электрических по- .

Цель изобретения - расширение диа выходных частот инвертора.

На фиг. 1 приведена схема предложенного инвертора; на фиг. 2 - вре- мс нные диаграммы, поясняющие его ра- б(ту.

Инвертор содержит последовательно В1шюченные между плюсовой и минусо- )й шинами питания дроссель 1 и комтирующий LC-контур, состоящий из осселя 2 и конденсатора 3, вклюм

ДЙ

встречно диод 4 и тиристор 5, анод которого подключен к точке соединения дроссе;ля 1 и коммутирую- LC-контура 2, 3, а управляющий вз:од подключен к задатчику управляю- Щ1ГХ импульсов 6, насыщающийся согласующий трансформатор 7, первичная

с т

о()мотка которого включена между катодом тиристора 5 и минусовой шиной,

вторичная подключена к выходному ЬС-фильтру, состоящему из дросселя 8 и конденсатора 9.

Инвертор работает следующим обра- зфм.

При подаче напряжения питания про ифходит заряд коммутирзпощего кондентора 3 по цепи - плюсовая шина пи

ния, дроссель 1, коммутирующий

дроссель 2, минусовая шина питания. П)и поступлении импульса управления

тиристор 5 (момент времени t , ф1|1г. 2, диаграмма а) происходит его в)слючение и конденсатор 3 колеба- Т(льно перезаряжается по цепи дрос- с(ль 2, тиристор 5, диод 4, первич- обмотка насыщающегося трансформа тЬра 7. На фиг. 2 диаграмма б приве- дЬна форма тока в первичной обмотке т:)ансформатора 7, а на фиг. 2 диаг- р.мма в форма напряжения на ней. В процессе, перезаряда сердечник насы- щ ющегося трансформатора 7 в течение интервалов времени t,- t, t - t и., tg - t находится в насыщен- Н0М состоя1ши. При этом, в силу бо- л)Шой величины индуктивности намагничивания, скорость нарастания тока через тиристор 5 (интервал времени t,- ti), а также скорость подхода то

ка диода к нулю малы (интервал времени tg- tj). Эти задержки в разрядном токе снижают скорость нарастания прямого тока через тиристор 5, а также уровень и крутизну фронта перенапряжений, возникающих вследствие обрьша тока диода 4.

В течение каждого из интервалов

Q задержки к выходному колебательному контуру прикладывается импульс напряжения.

В течение времени t t, происходит дозаряд ког-1мутирующего конденса5 тора 3 по цепи плюсовая шина питания, дроссель 1, коммутирующий дроссель 2, минусовая шина питания. Далее процесс повторяется. На фиг. 2 диаграмма г приведена форма тока через кон0 денсатор 9, а на фиг. 2 диаграмме д - напряжение на нем.

Расширение диапазона выходных частот инвертора реализуется за счет снижения уровня динамических пара5 метров, обеспеченного наличием насыщающегося трансформатора. Скорость нарастания прямого тока через тиристор в случае отсутствия насыщающегося трансформатора равна

di Uc.

dt

к

а в случае его наличия будет иметь величину

di dt

и

с

0

5

0

где

Uc,напряжение на коммутирующем конденсаторе 3 в момент времени t,; L.. - индуктивность коммутируюft

щего дросселя 2; L - индуктивность первичной обмотки насьш(ающегося трансформатора, в ненасыщенном состоянии. При добротности контура 6, 7 вьщ1е , что необходимо для получения синусоидального высоковольтного напряжения, время задержки при включении тиристоров определяется формулой

t,

(BV + BS)

и

Cl

55 где W , - число витков первичной обмотки насыщающегося трансформатора;S - сечение его сердечника;

В jj, Bg - остаточная индукция и индукция насыщения.

Время восстановления увеличивается на интервал времени, длительностью:

. W,S (Bs - By)

t tg- ---,

C5

где напряжение на коммутирующем конденсаторе в момент вре- мени tg.

Интервалы времени t - t, t - tg составляют время, меньшее чем четверть периода выходной частоты инвертора.

Например, для насыщающегося трансформатора с ферритовым сердечником и параметрами S 50 см, W 15 витков, В5 - By 0,1 Тл, напряжение Ugj 750 В, МКС, что на частоте инвертирования 22 аГц увеличивает время восстановления на 40%. Насьщ1ающийся трансформатор, кроме того, обеспечивает гальваническую развязку, возможность оптимального согласования инвертора с нагрузкой, а также стабилизацию величины выходного напряжения инвертора.

Стабилизация происходит следующим образом. Допустим произошло увеличение напряжения на входных зажимах инвертора. Это приведет к увеличению амплитуды импульса напряжения на обмотках насьш;ающего ся трансформатора 7, при этом длительность импульса, определяемая временем задержки пик-трансформатора уменьшается, так как она обратно пропорциональна величине напряжения на его

,

обмотках. Напряжение на выходе инвертора пропорционально амплитуде импульса и его длительности, так как увеличение амплитуды импульса приводит к пропорциональному уменьшению его длительности, напряжение на выходе инвертора будет неизменным. Аналогичным образом, но в обратном

порядке, происходит стабилизация выходного напряжения при уменьшении напряжения на входных зажимах.

Разработанный и изготовленньм в соответствии с предлагаемым техничесКИМ решением макет высоковольтного источника синусоидального напряжения имеет расширенный на 30% диапазон рабочих частот.

,.20

Формула изобретения

Инвертор, содержащий последовательно включенные между плюсовой и минусовой шинами питания дроссель и коммутирующий LC-контур, зашунтиро- ванный встречно диодом тиристор, который анодом подключен к точке соединения дросселя и LC-контура, а управляющим входом - к задатчику управляющих импульсов, прргчем выходная цепь образована вторичной обмоткой согласующего трансформатора, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона выходных частот, согласующий трансформатор вьшолнен насыщающимся с временем насыщения меньшим четверти периода выходного напряжения, первичная его обмотка включена между катодом указанного тиристора и минусовой шиной питания, а

в выходной цепи установлен LC-фильтр.

Фие.2