Автономный инвертор напряжения Советский патент 1993 года по МПК H02M7/521 

Предлагаемое изобретение относится к электротехнике, в частности к силовым устройствам.

Целью предлагаемого изобретения является снижение стоимости оборудования и потерь энергии в режиме холостого хода.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого инвертора напряжения; на фиг. 2 даны временные диаграммы напряжений и токов инвертора, иллюстрирующие его работу.

Автономный инвертор напряжения содержит мост на тиристорах 1-4 и диодах 5-8, подключенных встречно-параллельно тиристорам, коммутирующую LC-цепь, в состав которой входят реактор 9 и конденса- тор 10, сглаживающий дроссель 11, дополнительный дроссель 12, диоды 13,14, выходной трансформатор 15, конденсатор фильтра 16, блок управления, включающий генератор тактовых импульсов 17. первый формирователь импульсов тока 18, распределитель импульсов тока 19 и второй форми- рователь импульсов тока 20. Вход распределителя импульсов тока зашунтиро- взн резистором 21.

Управляющие электроды синфазной пары тиристоров инвертора 1,2 через элементы гальванической развязки 22, 23 связаны с первым, выходом второго формирователя импульсов тока 20, а синфазных тиристоров 3,4 через элементы гальванической развязки 24, 25 - со вторым выходом второго формирователя импульсов тока. Кроме этого управляющие переходы всех тиристоров инвертора 1-4 через упомянутые элементы гальванической развязки 22-25 соединены .с выходом первого формирователя импульсов тока 18, вход которого соединен с выходом генератора тактовых-импульсов 17.

Вход распределителя импульсов 19 через импульсный трансформатор тока 26 подключен в цепь последовательно соединенных диода 14 и конденсатора 27. При этом между точками соединения кондёнса- тора 27 и диода 14 и конденсатора фильтра 16 и сглаживающего дросселя 11 включен резистор 28.

В исходном состоянии тиристоры моста 1-4 выключены, конденсаторы 10, 16 и 27 заряжены до напряжения, равного напряжению источника питания. .

В момент времени ti (фиг. 2) генератор тактовых импульсов 17 блока управления формирует короткий импульс тока fo, который поступает на вход первого формирователя импульсов 18 и протекает через входные цепи всех четырех элементов гальванической развязки 22-25. При этом создаются импульсы тока, которые поступают в цепи управляющих электродов тиристоров

1-4, Отпирание тиристоров 1-4 обеспечивает шунтирование первичной обмотки транс- Форматора 15 и коммутирирующей LC-цепи 9, 10. При этом через коммутирующую LCцепь и вентили 1-4 и 5, 8 протекает короткий импульс тока ik синусоидальной формы.

В момент времени t2 ток коммутирующей LC-цепи Ik меняет свое направление ц переходит в цепь диодов 5, 6 и 7,8. При этом

0 на тиристорах 1-4 создается обратное напряжение, они выключаются и восстанавливают свои запирающие свойства.

В момент времени t3 ток коммутирующей LC-цепи снова меняет свое нэправле5 ние и благодаря наличию остаточных носителей зарядов в, кремниевых переходах диодов протекает в обратном направлении, В момент времени t-q происходит выключение диодов 5, 6, и 7, 8, и на тиристорах 1-4

0 восстанавливается прямое напряжение Uv. Короткий импульс тока 2 коммутирующей LC-цепи переходит в цепь диода 14, конденсатора 27 и импульсного трансформатора 26. В. результате этого на вторичной обмотке

5 трансформатора 26 наводится короткий импульс напряжения, который поступает в цепь входа распределителя импульсов тока . 19, При этом второй формирователь импульсов 20 обеспечивает формирование корот0 кого импульса тока iyi на первом выходе, поступающего во входные цепи элементов гальванической развязки 22, 23, При этом в цепи управляющих электродов тиристоров 1, 2 появляются импульсы тока, обеспечива5 ющие их отпирание и подключение первичной обмотки выходного трансформатора 15 к конденсатору 10 через реактор 9 и конден- . сатору фильтра 14 через сглаживающий дроссель 11. С этого момента через тиристо0 ры 1, 2 протекает нагрузочная составляющая тока, на тиристорах 3, 4 и диодах 7, 8 имеется напряжение Uvi. а на выходе появляется импульс напряжения Квых.

В момент времени ts при срабатывании

5 генератора тактовых импульсов 17 на вход первого формирователя 18 снова поступает короткий импульс тока lo. При этом импульс тока IOL протекая через входные цепи всех элементов гальванической развязки 22-25,

0 обеспечиваетотпираниетиристоров3,4(тиристоры 1, 2 к этому моменту времени находились в открытом состоянии) и шунтирование цепи входа моста. В результате этого через силовые вентили инвертора

5 протекает результирующий ток нагрузки и коммутирующей LC-цепи 9, 10.

В момент времени te ток через вентили меняет направление и переходит с тиристоров 1-4 в цепь диодов 5-8. При этом тири- сторы 1-4 выключаются и во время

протекания тока через диоды происходит восстановление их запирающих свойств.

В момент времени п ток Ik через диоды . 5-8 подходит к нулю. Однако наличие оста- точных носителей зарядов в кремниевых 5 структурах диодов обуславливает их открытое состояние и с этого момента времени ток ik протекает в обратном направлении.

В момент времени ts происходит вы- ключение диодов и импульс обратного тока 10 12 снова переходит в цепь диода 14, конден- . сатора 27 и протекает через первичную обмотку импульсного трансформатора тока 26. При этом на вторичной обмотке импульсного трансформатора наводится импульс 15 напряжения положительной полярности, который поступает на вход распределителя 19. В результате этого обеспечивается формирование импульса тока Iy2 на втором выходе формирователя 20, поступающего во 20 входные цепи элементов гальванической развязки 24, 25. При этом отпираются тири- сторы 3. 4 и первичная обмотка трансформатора 15 подключается к конденсатору 10 через реактор 9 и конденсатору фильтра 14 25 через сглаживающий дроссель 11 со сменой полярности напряжения на ее выводах и вторичной обмотке.

В дальнейшем при срабатывании генератора тактовых импульсов 17 электромаг- 30 нитные процессы в инверторе будут повторяться./

Таким образом, при работе предлагаемого инвертора напряжения-обеспечивается преобразование постоянного 35 напряжения в переменное формой, близкой к прямоугольной, и частотой, в 2 раза мень-- шей частоты импульсов на выходе генератора тактовых импульсов: При этом следует иметь в виду, что частота формируемых ин- 40 вертором колебаний может изменяться плавно от значения, близкого 0, до нескольких кГц регулированием частоты повторения тактовых импульсов без изменения параметров коммутирующей LC-цепи.45

Формула изобретения Автономный инвертор напряжения, содержащий мост на тиристорах со встречно- параллельно соединенными диодами, в диагональ переменного тока которого включена первичная обмотка выходного транс форматора, подключенный к входным выводам конденсатор фильтра, Последовательную коммутирующую LC-цепочку, конденсатор и два диода, а также блок управления, состоящий из последовательно соединенных генератора тактовых импульсов и первого формирователя импульсов, отличающийся тем, что, с целью снижения стоимости оборудования и потерь энергии в режиме холостого хода, он снабжен сглаживающим дросселем, через который мост на тиристорах подключен к входным выводам, дополнительным дросселем, шунтирующим совместно с одним из диодов, включенным во встречном направлении, сглаживающий дроссель, четырьмя элементами гальванической развязки, двумя резисторами, импульсным трансформатором и последовательно соединенными распределителем импульсов тока и вторым формирователем импульсов, каждый из двух выходов которого через элементы гальванической развязки соединен с управляющими электродами соответствующей синфазной пары тиристоров, причем управляющие электроды всех тиристоров через элементы гальванической развязки соединены с выходом первого формирователя импульсов, коммутирующая LC-цепь подключена параллельно мосту и.парап- ле%нр цепи из последовательно соединенных другого диода, конденсатора и импульсного трансформатора, выходом подключенного к первому резистору и к входу распределителя импульсов, причем меж- ду точками соединения конденсатора с упомянутым другим диодом и конденсатора фильтра со сглаживающим дросселем включен второй резистор.

Использование: в преобразовательной технике. Сущность изобретения: устр-во содержит мост на тиристорах (1-4), управляющие электроды которых через элементы гальванической развязки (22-25) соединены с формирователями импульсов (18, 20). В цепь диода (14) и конденсатора (27) включен импульсный тр-т тока (26), соединенный с распределителем импульсов (19). Частота формируемых инвертором колебаний может изменяться плавно от значения, близкого к О, до нескольких кГц регулированием частоты повторения тактовых импульсов без изменения параметров коммутирующей LC-цепи. 2 ил.