Автономный инвертор Советский патент 1992 года по МПК H02M7/519 

TV

Использование: в источниках питания различных электро- и радиотехнических устройствах. Сущность изобретения: устройство содержит трансформатор 1, силовые тиристоры 8, 10, вспомогательные тиристоры 4,5, коммутирующие конденсаторы 6 и 7, дроссель 11, коммутирующий тиристор 9. 1 ил.

-Оч

о

V-О

4

ю

00

Изобретение относится к области электротехники, в частности, к источникам пита- ния различных электротехнических устройств.

Изобретение может быть использовано в преобразователях постоянного тока в постоянный ток или в переменный ток с промежуточным преобразователем в переменный ток с широтно-импульсным регулированием.

Известен инвертор, содержащий трансформатор, к концам первичной обмотки которого подключены аноды двух рабочих тиристоров, катоды которых соединены между собой и через дроссель подключены к отрицательному полюсу источника постоянного тока, положительный полюс источника подключен к средней точке первичной обмотки трансформатора. Кроме того, инвертор содержит два соединенных последовательно коммутирующих конденсатора, вспомогательный тиристор, два диода и дополнительную обмотку трансформатора, при этом катод вспомогательного тиристора подключен к точке соединения катодов рабочих тиристоров, анод - к точке соединения между собой коммутирующих конденсаторов, к которой подключены также катоды двух диодов, аноды которых подключены к концам вспомогательной обмотки трансформатора, средняя точка указанной обмотки соединена с отрицательным полюсом источника постоянного тока.

Однако в таком инверторе перезаряд конденсатора до исходного напряжения происходит через один из диодов, подключенную к нему половину вспомогательной обмотки трансформатора, дроссель и соответствующий рабочий тиристор в очередной интервал работы последнего, что приводит к дополнительной загрузке рабочих тиристоров и снижению их надежности.

Наиболее близким к изобретению является инвертор, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого одним выводом подключена к катоду одного рабочего тиристора и к обкладке коммутирующего конденсатора, другим выводом обмотка трансформатора подключена к катоду другого рабочего тиристора и к обкладке другого коммутирующего конденсатора, другой обкладкой соединенного с второй обкладкой первого конденсатора, с катодом запирающего тиристора и с анодом вспомогательного тиристора, катодом соединенного со средней точкой первичной обмотки, подключенной также к отрицательному полюсу источника питания. Аноды рабочих и вспомогательного тиристора подключены к одному выводу дросселя, вторым выводом подключенного к положительному полюсу источника питания.

Недостатком данной схемы инвертора является одновременный заряд двух конденсаторов и перезаряд их в каждом полупериоде через обмотки трансформатора и вспомогательный тиристор.

Инвертор характеризуется повышенны- ми энергетическими затратами на коммутацию и ограничениями предельной частоты преобразования.

Целью настоящего изобретения является повышение коэффициента полезного действия (КПД) и предельной рабочей частоты инвертора путем изменения способа заряда коммутирующих конденсаторов и исключения их перезаряда при подготовке к запиранию рабочего тиристора. Поставленная цель достигается тем, что положительный полюс источника питания подключается к средней точке первичной обмотки трансформатора, концы первичной обмотки подключаются к анодам рабочих тиристоров и тиристоров заряда коммутирующих конденсаторов, дроссель подключен к отрицательному полюсу источника питания.

Введение одного дополнительного ти- ристора и изменение принципа действия инвертора позволяет (при том же составе остальных элементов) исключить подготовительные этапы для включения рабочего тиристора (заряд и перезаряд коммутирующих конденсаторов) и повысить КПД и рабочую частоту инвертора.

На чертеже дана принципиальная электрическая схема инвертора, где приняты следующие обозначения: 1 - трансформатор;

2, 3 - полуобмотки первичной обмотки трансформатора;

4,5- тиристоры заряда коммутирующих конденсаторов; 6, 7 - коммутирующие конденсаторы;

3,10 - силовые (рабочие) тиристоры;

9 - коммутирующий тиристор;

11- дроссель.

исключающий опрокидывание инвертора при перегрузках в выходной цепи;

12- источник постоянного напряжения.

В инвертор входит силовая часть в составе трансформатора 1, рабочих тиристоров 8,10 и дросселя 11, система коммутации

силовых тиристоров в составе тиристоров заряда 4,5. коммутирующих конденсаторов 6, 7 и тиристора 9, и система управления инвертором, позволяющая формировать и регулировать выходное напряжение в зависимости от характера и величины нагрузки.

Система управления в данном изобретение не рассматривается.

Инвертор работает следующим образом. С устройства управления инвертором на управляющие электроды тиристоров подаются отпирающие импульсы в последовательности 5 и 8,9 - в первом полупериоде. 4 и 10,9 - во втором полупериоде.

При приходе импульсов на тиристоры 5 и 8 тиристоры открываются, по полуобмотке 2 через тиристор 8 и дроссель 11 течет ток первого полупериода. Одновременно коммутирующий конденсатор б заряжается по цепям 3, 5. 6. 1. 3 и 3. 5, 6, 8, 12. 11. 3 до двойного напряжения источника питания, после чего тиристор 5 закрывается. Для закрытия тиристора 8 подается импульс на управляющий электрод коммутирующего тиристора 9. Ток запирания тиристора 8 протекает по цепи 6, 9, 8. 6.

Далее процесс происходит аналогично для .второй части схемы. За один период магнитопровод. трансформатора перемагни- чивается дважды, а на вторичной обмотке его наводится переменное импульсное напряже- ние с длительностью импульсов, определяемой режимом широтно-импульсного регулирования.

Выходная мощность может также регулироваться при постоянной ширине импульсов напряжения в полупериодах изменением длительности интервалов между полупериодами или периодами импульсов.

Использование изобретения позаолит уменьшить (по сравнению с прототипом) габариты, вес и стоимость инвертора за счет повышения его рабочей частоты и повысить КПД.

Переменное напряжение, получаемое с выходной обмотки трансформатора, может быть использовано непосредственно или преобразовано в постоянное с помощью выпрямителей и фильтров.

Формула изобретения Автономный инвертор, содержащий подключенные к концам первичной обмотки выходного трансформатора два основных тиристора и два коммутирующих конденсатора, причем точка соединения последних подключена к катоду вспомогательного тиристора и к аноду коммутирующего тиристора, соединенного катодом с отрицательным входным выводом, а также дроссель, отличающийся тем, что, с целью улучшения технико-экономических характеристик, он снабжен вторым вспомогательным тиристором, соединенным катодом с катодом первого вспомогательного тиристора, а аноды этих тиристоров подключены к анодам основных тиристоров и к концам первичной обмотки выходного трансформатора, соединенной средним выводом через дроссель с положительным входным выводом, причем катоды основных тиристоров соединены с отрицательным входным выводом.