Инвертор напряжения Советский патент 1992 года по МПК H02M7/515 

2

о ел о о

Изобретение относится к полупроводниковой преобразовательной технике и может найти применение в качестве автогенератора мощных импульсов, в инверторах и преобразователях частоты.

Известен транзисторный инвертор напряжения, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого имеет вывод от средней точки, а к выводам этой обмотки и зажимам источника питания подключены транзисторы.

Недостатком этого инвертора является ограниченная выходная мощность, обусловленная нагрузочной способностью транзисторов.

Известен инвертор на тиристорах, содержащий две последовательно соединенные силовые цепи тиристоров, управляющий электрод каждого из которых связан со вторичной обмоткой одного из двух импульсных трансформаторов, первичная обмотки которого связана с другим тиристором.

Однако такой инвертор требует специального подбора характеристик материала сердечников трансформатора и может быть применен в ограниченных случаях.

Известен инвертор напряжения, содержащий трансформатор с двумя секционированными первичными обмотками, средние выводы которых подключены к входным выводам, а другие выводы попарно подключены к выводам переменного тока диодных мостов, диагонали постоянного тока которых зашунтированы тиристорами во встречном направлении, а между одноименными выводами постоянного тока включены коммутирующие LC-цепочки.

Недостатком известного инвертора является невозможность работы в режиме автогенератора, так как его тиристоры управляются сигналами, поступающими от внешнего генератора.

Цель изобретения - обеспечение автономного генерирования напряжения.

При использовании предлагаемого устройства достигается автогенерация мощных импульсов -напряжения на нагрузке непосредственно самим устройством без применения в его составе каких-либо дополнительных схем с усилительными элементами типа транзисторов, микросхем и т.п.

.Указанная цель достигается тем, что в инвертор напряжения, содержащий трансформатор с двумя секционированными пер- вичными обмотками, средние выводы которых подключены к входным выводам, а другие выводы попарно подключены к выводам переменного тока диодных мостов, диагонали постоянного тока которых зашунтированы тиристорами во встречном направлении, а между одновименными выводами постоянного тока включены коммутирующие LC-цепочки. введены два резистора и два конденсатора, а трансформатор инвертора снабжен двумя дополнительными маломощными обмотками, одни из которых включена последовательно с управляющим

0 электродом, резистором и конденсатором первого тиристора, а вторая - с такой же цепочкой второго тиристора, причем между управляющим электродом и катодом каждого из тиристоров включен дополнительно

5 введенный диод, шунтирующий упомянутую цепочку.

На чертеже представлена схема предлагаемого инвертора

Инвертор напряжения содержит транс0 форматор 1, магнитопровод которого выполнен из материала с прямоугольной петлей гистерезиса. На магнитопровод нанесены первичные обмотки 2 и 3 с одинаковыми секциями витков ао и ox, boi и oiy, a

5 также дополнительные маломощные обмотки 4 и 5 и вторичная обмотка 6. К средним точкам о и oi обмоток 2 и 3 подключены зажимы источника 7 постоянного тока, выводы а и у подключены к выводам перемен0 ного тока диодного моста 8, диагональ постоянного тока зашунтирована тиристором 9, выводы b и х подключены к .выводам переменного тока диодного моста 10, выход которого зашунтирован тиристоров 11.

5 Между одноименными выводами постоянного тока мостов 8 и 10 включены коммутирующие LC-цепочки, одна из которых состоит из конденсатора 12 и индуктивности 13, а другая из конденсатора 14 и индук0 тивности 15. Дополнительная обмотка 4 включена последовательно с управляющим электродом тиристора 9, резистором 16 и конденсатором 17, а дополнительная обмотка 5 включена последовательно с управляю5 щим электродом тиристора 11, резистора 18 и конденсатором 19. Между управляющим электродом и катодом тиристора 9 включен диод 20, а между управляющими электродом и катодом тиристора 11 - диод 21.

0 Инвертор работает следующим образом.

При включении одного из тиристоров, например 9, напряжение U источника 7 питания будет приложено к секция ао и о1у

5 обмоток 2 и 3, поскольку зажимы обмоток а и у окажутся замкнутыми накоротко через диодный мост 8 и тиристрр 9. Под действием этого напряжения начнется процесс пере- магничивания сердечника магнитопровода, причем ЭДС, наведенная в обмотке 4, будет

иметь полярность, указанную на чертеже без скобок. Под действием этой ЭДС через конденсатор 17 будет протекать ток заряда, величина которого определяется значением сопротивления резистора 16. Полярность напряжения на конденсаторе 17 в процессе его заряда показана на чертеже без скобок. Ток заряда конденсатора 17 является током управления тиристора 9, и он открывает его.

8то же время ЭДС обмотки 5 вызовет в контуре: резисторе 18, конденсатор 19, диод 21 ток, создающий отрицательное напряжение на управляющем переходе тиристора 11, повышая надежность его закрытого состояния. Полярность напряжения на конденсаторе 19 для этого интервала времени также показана на чертеже без скобок При насыщении сердечника магнитопровода трансформатора 1 ЭДС на всех обмотках трансформатора начнет резко уменьшаться, а конденсатор 19 начнет разряжаться через цепь управляющего перехода тиристора 11, включая его. Включение тиристора 11 приводит к выключению тиристора 9 коммутирующими конденсаторами 12 и 14, напряжение которых суммируется, так как они оказываются последовательно включенными через индуктивности 13 и 15. Предварительный заряд этих конденсаторов осуществляется от источника 7 через диодный мост 10 и открытый тиристор 9 до напряжения, несколько превышающего напряжение U источника с полярностью, также указанной на чертеже без скобок

Когда включится тиристор 11, под действием напряжения источника питания будет происходить перемагничивание магнитопровода сердечника в противоположном направлении, при этом ЭДС обмоток 4 и 5 сменит полярность (указана в скобках). Одновременно начнется перезаряд конденсаторов 12и14 Знак эдс обмотки 5 будет способствовать поддержанию открытого состояния тиристора 11, а знак ЭДС обмотки 4 - закрытому состоянию тиристора 9,, аналогично тому, когда тиристор

9открыт, а тиристор 11 закрыт (знаки ЭДС и напряжений, соответствующие открытому

состоянию тиристора 11 и закрытому тиристора 9, показаны на чертеже в скобках).

После того, как сердечник магнитопровода достигнет состояние отрицательного

насыщения и ЭДС обмотки 4 резко уменьшится, конденсатор 17 начнет разряжаться через управляющий переход тиристора 9. включая его. Включение тиристора 9 приводит к выключению тиристора 11 коммутирующими конденсаторами 12 и 14, которые в дальнейшем перезаряжаются. Напряжение источника питания вновь будет приложено к обмоткам а0 и оу. В дальнейшем все процессы повторяются аналогично описанному

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет автономно (без задающего генератора) генерировать мощные прямоугольные знакопеременные импульсы

напряжения на нагрузке. Инвертор обеспечивает работу и на активно-индуктивную нагрузку

Формула изобретения

Инвертор напряжения, содержащий

трансформатор с двумя секционированными первичными обмотками, средние выводы которых подключены к выходным выводам, а другие выводы попарно подключены к выводам переменного тока диодных мостов, диагонали постоянного тока которых зашунтированы тиристорами во встречном направлении, а между одноименными выводами постоянного тока включен коммутирующие LC-цепочки, отличающийся тем, что, с целью обеспечения автономного генерирования напряжения, введены два резистора и два конденсатора, а трансформатор инвертора снабжен двумя дополнительными маломощными обмотками, одна из которых включена последовательно с управляющим электродом, резистором и конденсатором первого тиристора, а вторая - с такой же цепочкой второго тиристора, причем между управляющим электродом и катодом каждого из тиристоров включен введенный диод, шунтирующий упомянутую цепочку.

Использование в качестве автогенератора мощных импульсов Сущность изобретения1 устр-во содержит трансформатор 1 магнитопровод которого выполнен из материала с прямоугольной петлей гистерезиса. К средним точкам обмоток 2, 3 подключены зажимы источника 7 постоянного тока, одни выводы обмоток подключены к выводам переменного тока диодного моста 8, диагональ постоянного тока которого зашунти- рована тиристором 9. Другие их выводы подключены к выводам переменного тока диодного моста 10, выход которого зашун- тирован тиристором 11. Между одноименными выводами постоянного тока мостов 8 и 10 включены коммутирующие С-цепочки. Дополнительные обмотки 4, 5 включены последовательно с управляющими электродами тиристоров 9, 11, резисторами 16, 18 и конденсаторами 17, 19 соответственно. 1 ил со с