Инвертор Советский патент 1992 года по МПК H02M7/519 

Ш.1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для электропитания приёмников непромышленной частоты, а также в устройствах телемеханики, связи, поиска мест повреждений на Линиях электропередач и т.п.

Цель изобретения - снижение установленной мощности элементов и улучшение массогабаритных показателей.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг., 2 -временные диаграммы тока нагрузки 1.н и напряжения на конденсаторе Uc; на фиг. 3 - графики зависимости, мощности нагрузки от числа.S, :

Устройство содержит управляемый выпрямитель 1, соединённый с инвертором 2. К выходу последнего подключена нагрузка через выходной трансформатор 3, Инвертор 2 содержит конденсатор4, перый5 и второй 43 тиристоры, причем тиристор 6 зашунтиро- ва« встречно включенным диодом 7, и дроссель 8 с полуобмотками 9 и 10.

Индуктианости пояуобмоток 9 и 10 дросселя 8..с учетом индуктивности первичной цепи тр9нсфр{ мато.ра;0иёмкость конденсатора 4 выбраны так, что заряд и разряд носят колебательный характер. Кроме того, дроссель 8с полуобмотками 9 и 10 служит для коммутации тиристоров 5 ив. ...,...; . ; -. -:. - ,,

Для вывода соотношений мекжду емког стью конденсатора 4 и индуктивностями полуобмоток Ј и 10 дросселя 8 с учетом полного сопротивления нагрузки используют формулы для частот колебательных контуров:

и

им /(UC) - F&/(41Д):(1)

(UC) rU/(4t$,{2}

где Цдрт, 1др2 - индуктивности полуобмоток 9 и 1.0 дросселя 8;

L.H - индуктивность нагрузки, приведенная к первичной цепи трансформатора 3. Частоты колебательных контуров в граничном режиме свя за«ы с выходной частотой инвертора ш следующим образом:

ft) 10 й2 ((25-1,)

(5) (6)

15

20

25

30

40

где S - число, показывающее, во сколько раз частота первого колебательного контура больше выходной частоты инвертора;

а) 2 к f - выходная угловая частота инвертора; .

f - выходная частота инвертера, задаваемая частотой импульсов управления тиристорами 5 и 6 от блока управления.

Соотношения (5) и (6) между частотами получают из условия, что в граничном режи ме работы период выходного тока инвертора складывается из полупериода колебаний первого колебательного контура и периода колебаний второго колебательного контура (фиг. 2). .. . ; , . ; - : ,; ..,

Значение числа S выбирают в диалазо- не S t,75-2,5d из условия обеспечения наибольшей мощности нагрузки Р по первой гармонике (фиг 3, где Р P/(); Ян RH u C мощность нагрузки по первой гармонике И активное сопротивление нагрузки в относительных единицах; Ud- среднее значение выпрямленного напряже- 35 ния управляемого выпрямителя 1).

Подставляя (3) и (4) в выражение (1) и (2)с учетом (5) и (б) получают соотношения между емкостью конденсатора и индуктив- ностями полуобмоток дросселя для активно-индуктивной нагрузки:

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для электропитания приемников непромышленной частоты, а также в устройствах телемеханики, связи, для автоматического определения расстояния до места повреждения линий электропередачи и т.п. Целью изобретения является снижение установленной мощности элементов и улучшение массогабаритных показателей инвертора. Инвертор содержит тиристор 5, соединенный с первым концом первой полуобмотки 9 дросселя 8 со средней точкой. Конец второй полуобмотки 10 дросселя подключен к соединенным вместе аноду второго тиристора 6 и катоду диода 7г Конденсатор 4 подключен к первичной обмотке выходного трансформатора 3; Индуктивности полуобмоток дросселя 8г и емкость конденсатора 4 связаны соотношениями, полученными на основе оптимального выбора соответственных частот первого и второго колебательных контуров. 3 ил.

где (У{, 0)2 - собственные угловые частоты первого (зарядного) и второго (разрядного) колебательных контуров;

Li, LZ - индуктивности первого и второго колебательных контуров;

С-емкость конденсатора;

RH - активное сопротивление нагрузки, приведенное к первичной цепи выходного трансформатора 3.

Первый колебательный контур образован первой полуобмоткой 9 дросселя 8, конденсатором 4 и нагрузкой. Второй колебательный контур образован второй полу- обмоткой 10 дросселя 8, конденсатором 4 и нагрузкой. Индуктивности колебательных контуров равняются:

Li LH + Lapi;(3)

Ц U + 1дР2,(4)

(i/()j.Ei

+ т-(05СВн) :Lap2 {(2S-t})(8ft/S2C) +

(7)

+f швСЯнУ- ..(8)

(2S-1)2

Для обеспечения колебательного характера электромагнитных процессов в контурах сопротивление нагрузки R выбирают исходя из следующих условий:

|„ Я„й С 1/5;(9)

Я„ - RH О) С (2S - 1)/(2S).(1.0)

Устройство работает следующим образом.

Предположим, что к моменту времени t (фиг, 2а и б) конденсатор 4 заряжен с полярностью, указанной на фиг, 1. В момент времени to открывается тиристор 5 и до момента времени ti через первичную об- мотку трансформатора 3 протекает положительная полуволна тока от колебательного заряда конденсатора 4. В момент времени ti открывается тиристор 6 и до момента времени t2 (фиг. 2а) через первичную обмотку трансформатора 3 протекает отрицательная полуволна тока от колебательного разряда конденсатора 4. К диоду 7 в это время приложено обратное напряжение и он находится в непро- водящем состоянии. Одновременно с открыванием тиристора 6 и появлением тока через лолуобмотку ТО дросселя 8 в его первой полуобмотке 9 со стороны указанной полуобмотки 10 индуцируется напря- жение, запирающее первый тиристор 5 и поддерживающее на его аноде отрицательный потенциал по отношению к катоду. Этим обеспечивается надежная коммутация тиристоров 5 и 6, что исключает срывы инвертирования.

В момент времени t2 ток через тиристор 6 спадает до нуля и он закрывается. К этому же моменту времени напряжение на конденсаторе 4 имеет полярность, противо- положную первоначальной (фиг. 26), при этом диод 7 смещается в прямом направлении, и с момента времени t2 до момента времени ts (фиг. 2а) через первичную обмотку трансформатора 3 протекает положи- тельная полуволна тока от колебательного разряда конденсатора 4. В момент времени ta ток через диод 7 спадает до нуля, и на этом цикл работы инвертора заканчивается, далее процессы повторяются. Описан- ный режим работы инвертора является граничным.-..:

В режиме естественной коммутации токи через тиристор 5 и диод 7 спадают до нуля раньше, чем открываются тиристоры 6 и 5 соответственно. В режиме принудительной коммутации к моменту открывания очередного по порядку работы тиристора 6 (5) ток через проводящий тиристор 5 (диод 7) не успевает снизиться до нуля. При этом зна- чительно возрастают перенапряжения на элементах схемы, а следовательно, и их установленная мощность.

В граничном режиме работы инвертора мощность нагрузки Р по первой гармонике существенно зависит от выбора частот колебательных контуров ом и а)2. т.е., от значения коэффициента S. На фиг. 3 пред- гставлены рассчитанные графики зависимости мощности нагрузки по основной

гармонике в функции коэффициента S при постоянстве активного сопротивления нагрузки. При этом мощность и сопротивление нагрузки приняты в относительных единицах: I5 P/(Ud2 о С); #н R ш С. где Ud - среднее значение выпрямленного напряжения управляемого выпрямителя 1. Расчеты проведены по выражениям, описывающим электромагнитные процессы в инверторе.

Для упрощения рисунка на фиг. 3 графики зависимости Р f(S) приведены при двух значениях сопротивления нагрузки RH. При других значениях RH зависимости аналогичны, причем сопротивления нагрузки должны одновременно удовлетворять следующим условиям:

|„

RH RH uC(2S-1)/(2S).

Фор мул а изобретения Инвертор, содержащий первый тиристор, соединенные встречно-параллельно второй, тиристор и диод, подключенные к дросселю, выполненному со средним выводом, конденсатор, соединенный с первичной обмоткой выходного трансформатора, подключенной первым выводом к отрицательному входному выходу, отличающийся тем, что, с целью снижения установленной мощности элементов и улучшения массогабаритных показателей, первый тиристор анодом соединен с положительным входным выводом, а катодом через дроссель - с анодом второго тиристора, катод которого подключен к первому выводу первичной обмотки трансформатора, соединенной вторым выводом через упомянутый конденсатор со средним выводом дросселя, причем индуктивности полуобмоток дросселя связаны с емкостью конденсатора следующими соотношениями:

Цр1

г

2o/2S2C

1 + VI- SCRH J-IH;

LJp2 ..f- 8ftTS2C L/2.s -if

где Цр1, Цр2 - индуктивности первой и второй полуобмоток дросселя;

й 2 л f - выходная угловая частота инвертора;

S - число, показывающее, во сколько раз частота колебаний в контуре, образованном первой полуобмоткой дросселя,

г

Фиг. 2