Инвертор Советский патент 1991 года по МПК H02M7/523 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания электротехнологических и ультра- звуковых установок.

Цель изобретения - улучшение гармонического состава выходного тока.

На фнг.1 приведена схема инвертора; на фиг.2 - временные диаграммы на выходах элементов.

Инвертор содержит подключенные к входным выводам через первьй 1 и второй 2 дроссели фильтра тиристорный мост на четырех тиристорах 3-6 с ком- мутирующим конденсатором 7 в диагонали переменного тока и последовательную цепь из первого конденсатора 8 фильтра, нагрузки 9 и коммутирующего дросселя 10, первый вентиль (тиристор) 11, соединенный анодом с точкой соединения нагрузки и коммутирующего дросселя, а катодом - с положительным входным выводом,второй вентиль (тиристор) 12, соединенный анодом с отводом коммутирующего дросселя, а катодом - с анодной группой тиристорного моста, второй конденсатор 13 фильтра, включенный между по- ложительным входным выводом и катод- , ной группой тиристорного моста,блок 14 управления с задающим генератором 15, выходы которого соединены с управляющими электродами тиристоров моста, датчик 16 напряжения на первом конденсаторе фильтра, устройство 17 сравнения, источник 18 опорного напряжения, последовательную цепь из делителя 19 частоты, элемента И 20,блока 21 регулируемой задержки, элемента НЕ 22, блока 23 фиксированной задержки, первого формирователя 24 импульсов и первого выходного каскада 25, последовательную цепь из второго формирователя 26 импульсов и второго выходного каскада 27, причем выход датчика напряжения соединен с первым входом устройства сравнения, второй вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а вы- ход - к входу блока регулируемой задержки, вход делителя частоты соединен с выходом задающего генератора, выход - с входом блока управления. а другой выход - с первым входом эле- мента И, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, вход второго формирователя импупь- сов соединен с выходом блока регули

0 о 5 о ,.

5

руемой задержки, первьй выходной каскад подключен к управляющему электроду первого вентиля, а второй выходной каскад - к управляющему электроду второго вентиля.

Инвертор в установившемся режиме работает следующим образом.

Блок 14 управления вырабатывает импульсы управления тиристорами 3-6 инверторного моста с периодичностью Т 1/Ј, где f - выходная частота инвертора (1,фиг.2). Импульсы поступают на тиристоры диагонали 3,6 или 4,5 моста. При отпирании тиристоров какой-либо диагонали инверторного моста, например 3,6, начинается колебательный перезаряд коммутирующего конденсатора 7 по цепи 7-6-10- 9-8-3-7. Если сумма напряжений на первом конденсаторе 8 фильтра,нагрузке 9 и части коммутирующего дросселя 10 становится положительной для второго вентиля 12, то возникают условия для его включения.Второй вентиль 12 включается, если на него подается импульс управления с выходного каскада 27. При включении второго вентиля 12 образуется новый дополнительный контур перезаряда коммутирующего конденсатора 7 по цепи 7-6-10-12-3-7. Указанный контур отделен от источника питания, и при его возникновения снижается потребление инвертором энергии от источника. Нагрузочная характеристика инвертора становится более жесткой. После того, как напряжение на втором вентиле 12 станет отрицательным, он выключается. Положительное напряжение на вентиле 12 сохраняется в интервале времени около Т/4 от момента включения тиристоров диагонали моста до тех пор, пока не перезарядится конденсатор 7 (е.го полярность показана на фиг. 1). Изменяя момент t/j включения вентиля 12 по отношению к началу периода в интервале О-Т/4, можно регулировать длительность интервала проводящего состояния и эффективность влияния дополнительного контура перезаряда коммутирующего конденсатора 7 на жесткость нагрузочной характеристики инвертора. После аыключения вентиля 12 ток перезаряда конденсатора 7 продоллает протекать по исходному контуру. В момент достижения колебательным -током перезаряда конденсатора 7 максимального значения изменяется полярность напряжения на коммутирующем дросселе 10. По мере спада тока это напряжение возрастает. Как только оно превысит напряжение на втором конденсаторе фильтра 13, возникают условия для включения первого вентиля 11. Вентиль 11 включается, если на него подается импульс управления выходного каскада 25. После отпирания вентиля 11 ток тиристоров 3 и 6 моста интенсивно спадает и они выключаются. Ток дросселя 10 продолжает протекать через вентиль 11 по цепи 10-11-13-10. Указанный контур существует до тех пор, пока не израсходуется электромагнитная энергия, накопленная в поле дросселя 10. При работе вентиля 11 осуществляется возврат энергии от контура коммутации инвертора в источник питания, в результате чего нагрузочная характеристика инвертора становится более жесткой. Условия для включения вентиля 11 существуют в зависимости от сопротивления нагрузки в интервале Т/4-Т/2. Изменяя момент t,. включения вентили 11 по отношению к началу периода, можно регулировать длительность интервала его проводящего состояния, величину энергии, возвращаемой в источник питания, и жесткость нагрузочной характеристики. Ток через нагрузку 9 изменяет направление. После выключения вентиля 11 ток через нагрузку 9 обеспечивается поднарядом конденсатора 8 фильтра через дроссели 1 и 2 Лильтра от источника питания. В работе инвертора наступает пауза, необходимая для улучшения гармонического состава тока нагрузки, пауза, которая длится до включения тиристоров 4 и 5 моста. После включения тиристоров 4 и 5 процессы в интервале повторяются. На фиг.2 представлена временная диаграмма токов I диагоналей моста, соответствующая номинальному режиму работы (сопротивление нагрузки равно номинальному значению), когда вентили 1 и 2 отпираются в моменты времени У и Т/2 соответственно.

Этот режим относится к случаю, когда сигнал рассогласования на выходе устройства 17 сравнения между напряжением на первом конденсаторе 8 фильтра, измеряемым датчиком 16 напряжения, и напряжением на выходе источника 18 опорного напряжения является минимальным. При изменении сопротивления; нагрузки 9 как в сторону уменьшения, так и в сторону возрастания возрастает напряжение на первом конденсаторе 8 фильтра и сигнал рассогласования на выходе устройства 17 сравнения. Блок 21 регулируемой задержки смещает импульсы управления

вентилями 11 и 12 в сторону уменьшения ft и У1 , в результате чего стабилизируется режим работы. рузочная характеристика инвертора жесткая. При этом возврат излишней

5 энергии от контура коммутации является регулируемым и зависит от режима работы инвертора. На фиг.2 показаны импульсы тока I ,$- на выходе задающего генератора 15. Их частота равна

0 4f. Эти импульсы поступают на делитель 19 частоты, имеющий выходы с коэффициентами деления два (2f) и четыре (f) . Импульсы Тц) , 119 на выходах делителя 19 изображены соответ5 ственно на фиг.2. Импульсы с периодичностью Т 1/f поступают на блок 14 управления. Из них последний формирует импульсы управления Iu тирис- торами 3-6 моста (фиг.2). Импульсы

0 задающего генератора 15 и делителя 19 частоты с периодичностью 2f поступают на элемент И 20. На выходе элемента И 20 формируются опорные

ИМПУЛЬСЫ 12о (фИГ.2) AHHTej ; НОСТЬЮ

5 Т/4. Эти импульсы поступают на вход блока 21 регулируемой задержки,где смещаются на угол /3 (фиг.2) в соответствии с сигналом на выходе устройства 17 сравнения. Далее импуль0 сы I 2, с выхода блока 21 поступают на формирователь 26 импульсов (сигнал на вых°Де формирователя 26)

и через выходной каскад 27 ча управляющий электрод второго вентиля 12.

5 Импульсы блока 21 также поступают на вход элемента НЕ 22 (сигнал . на выходе элемента НЕ 22). Сигнал с выхода элемента НЕ 22 поступает на вход блока 23 фиксированной задерж0 ки, На выходе этого блока опорные импульсы смещены на уюл J Т/4 (Т2з фиг.2). Формирователь 24 им- пуаьсов из опорных импульсов с выхода блока 23 формирует импульсы 154

5 (Фиг.2), которые через выходной каскад 25 поступают на управляющий электрод первого вентиля 11. Диаграммы на фиг.2 соответствует некоторому промежуточному сигналу с выхода

устройства 17 сравнения между минимальным и максимальным сигналами. Блок 23 фиксированной задержки предназначен для фиксированного смеще- ния на некоторый угол, больший и /4, импульсов управления второго 12 и первого 11 вентилей (У -|i 1t /4), что устанавливается на этапах настройки и обеспечивает надежное отпирание вентилей.

Через нагрузку протекает чисто переменный ток, так как постоянную составляющую не пропускает конденсатор фильтра, а возврат излишней электромагнитной энергии осуществляется по цепи, не содержащей нагрузки. Кроме того, возврат энергии от контура коммутации инвертора осуществляется как при нарастании (вен- тиль 12), так и спаде (вентиль 11) тока тиристоров моста. Устанавливая интервал между моментами отпирания вентилей с помощью блока 23 фиксированной задержки, обеспечивают даль- нейшее повышение уровня первой гармоники в выходном токе инвертора. Выполнение вентиля 11 управляемым позволяет осуществить возврат излишней электромагнитной энергии от кон- тура коммутации лишь при изменении нагрузки 9i При этом возврат энергии является регулируемым, что в целом повышает КПД.

Формула изобретения

Инвертор, содержащий подключенные к входным выводам через первый и второй дроссели фильтра тиристорный мос с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока и последовательную цепь из первого конденсатора фильтра, выходных выводов и коммутирующего дросселя, первый вентиль катод которого соединен с положительным входным выводом, второй вентиль, анод которого соединен с отводом коммутирующего дросселя, а катод - с

аНОДНОЙ ГРУППОЙ ТИРИСТОРНОГО МОСТа,

второй конденсатор фильтра, подключенный первой обкладкой к положительному входному выводу, а второй - к катодной группе тиристорного моста, блок управления, выходы которо-, го соединены с управляющими электродами тиристоров моста, задающий генератор, отличающийся тем, что,с целью уменьшения габаритов путем улучшения гармонического состава выходного тока, он снабжен датчиком напряжения на первом конденсаторе фильтра, устройством сравнение, источником опорного напряжения, делителем частоты, имеющим вход и два выхода с коэффициентом деления два и четыре соответственно, первой последовательной цепью из элемента И, блока регулируемой задержки с входом управления, элемента НЕ, блока фиксированной задержки, первого формирователя импульсов и первого выходного каскада, второй последовательной цепью из второго формирователя импульсов и второго выходного каскада, причем анод первого вентиля соединен с точкой соединения коммутирующего дросселя с выходным выводом, а вентили выполнены управляемыми,выход датчика напряжения соединен с первым входом устройства сравнения, второй вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а выход - к входу управления блока регулируемой задержки, вход делителя частоты соединен с выходом задающего генератора, а выход с коэффициентом деления четыре - с входом блока управления, выход с коэффициентом деления два - с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, вход второго формирователя импульсов соединен с выходом блока регулируемой задержки, первый выходной каскад подключен к управляющему электроду первого вентиля, а второй выходной каскад - к управляющему электроду второго вентиля.

У b ivs

.7 х-ч :

И Ш| 5

/ / ..

h

J19b

П П П П П П П

И Ш| 5

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания электротехнологических и ультразвуковых установок. Целью является улучшение гармонического состава выходного тока. Устройство содержит подключенные к входным выводам через дроссели 1,2, мост на ти2 ТЈ ристорах (Т) 3-Ь и последовательную цепь из конденсатора 8, нагрузки 9 и дросселя 10. Блок 14 управления соединен входом с выходом делителя 19 частоты, входом подключенного к задающему генератору 15. Датчик 16 напряжения конденсатора 8 соединен в последовательную цепь с устройством 17 сравнения, блоком 21 регулируемой задержки (БРЗ), элементом НЕ 22, блоком 23 фиксированной задержки, первым формирователем 24 импульсов и выходным каскадом 25,который подключен к управляющему электроду Т 11. Управляющий электрод Т 12 соединен с вторым вых. каскадом 27, подключенным через второй формирователь 26 импульсов к БРЗ 21.Делитель 19 частоты соединен через элемент И 20 с БРЗ 21. Устанавливая интервал между моментами отпирания тиристоров с помощью блока 23 фиксированной задержки, обеспечивают повышение уровня первой гармоники в выходном токе. 2 ил. 10 OS оэ 00 00 Фаг /

г7