АВТОНОМНЫЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР С РЕГУЛИРУЕМОЙ ВЫХОДНОЙ ЧАСТОТОЙ Советский патент 1968 года по МПК H02M7/48 

Известный автономный последовательный инвертор с регулируемой выходной частотой, содержащий выходной трансформатор, каждая из первичных обмоток которого подключена к конденсаторам двух смежных тиристорных ячеек, имеет большие габариты.

Основной отличительной особенностью предлагаемого инвертора является то, что, с целью уменьшения габаритов, катод и анод тиристоров смежных ячеек соединены через первичную обмотку указанного выходного трансформатора и насыщающийся реактор.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема инвертора; на фиг. 2 - токи и напряжения в схеме при ее работе.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения: 1, 2, 3, 4 - управляемые вентили-тиристоры; 5, 6, 7, 8 - коммутирующие конденсаторы, 9 - дроссель фильтра источника напряжения; 10 - трехобмоточный инверторный трансформатор; 11 - насыщающийся реактор; 12 - нагрузка.

Индуктивностью колебательного контура является индуктивность рассеяния инверторного трансформатора.

Рассмотрим установившийся режим работы схемы, показанной на фиг. 1. При порядке работы вентилей 1, 2, 3, 4, если импульс управления подается на тиристор 1, напряжение на коммутирующих конденсаторах, принадлежащих этим вентилям, будет U₅>U₆>U₇>U₈. В этот момент напряжение на конденсаторе 5 максимальное положительное, а на конденсаторе 8, вентиль 4 которого только что выключился, - максимальное отрицательное. При включении вентиля происходит колебательный перезаряд конденсатора 5 на противоположный.

При горении вентиля 1 через него протекает ток , а через первичную обмотку трансформатора- ток (I_d - ток через дроссель).

Ток I_d протекает также через коммутирующие конденсаторы 6, 7 и 8, дозаряжая конденсатор 6 до максимального напряжения, и повышает напряжение на конденсаторах 7 и 8.

После перезаряда конденсатора 5 в колебательном режиме вентиль 1 выключается, так как его анод становится отрицательней катода.

При подаче после выключения вентиля 1 отпирающего импульса на вентили 2, 3 и 4 последние работают идентично вентилю 1, так как схема симметрична. После срабатывания каждого из вентилей 1-4 обратное напряжение остается на нем до тех пор, пока конденсаторы 5-8 не перезарядятся до напряжения начального знака, которое близко к половине времени работы всех остальных вентилей.

Таким образом, схема позволяет обеспечить большое время восстановления управляемости при поочередной работе последовательно включенных вентилей 1-4, при этом каждый вентиль работает от своего коммутирующего конденсатора и только на напряжение, приходящееся на эту емкость, поэтому не требуется никаких приспособлений для распределения напряжения между вентилями, так как по коммутирующим емкостям напряжение распределяется равномерно.

Рассмотрим более подробно кривые 13, 14 и 15 (фиг. 2). Как уже было сказано выше, при горении вентиля 1 через первичную обмотку 16 трансформатора 10 протекает ток . При горении вентиля 2 через эту же обмотку и в том же направлении протекает ток . То же самое происходит с током другой первичной обмотки 17, протекающим по ней при горении вентилей 3 и 4. Теперь, складывая эти четыре тока и учитывая, что по величине и сдвинуты во времени относительно друг друга, в нагрузке 12 получаем ток , который не имеет постоянной составляющей. Следует отметить, что и в первичных обмотках 16 и 17 нет постоянной составляющей тока, так как в любой момент времени в первичных обмотках протекают токи , где - ток в первичной обмотке 16 трансформатора 10 от вентилей 1 и 2, -ток в первичной обмотке 17 трансформатора 10 от вентилей 3 и 4, хотя сами токи и имеют постоянную составляющую и она равна I_d.

За время горения вентиля 1 в нагрузке 12 происходит полный цикл изменения тока, т.е. происходит умножение частоты колебаний тока в нагрузке по отношению к частоте работы вентилей (в нашем случае учетверение).

Соединяя последовательно достаточное количество ячеек, можно использовать источник питания с высоким напряжением, что способствует увеличению выходной частоты и мощности.

Если же не требуется высокой выходной частоты, то при наличии последовательно соединенных ячеек вместо поочередной работы вентилей можно открывать их одновременно группами по два-три и более, что снизит выходную частоту и увеличит выходную мощность.

Автономный последовательный инвертор с регулируемой выходной частотой, содержащий выходной трансформатор, каждая из первичных обмоток которого подключена к конденсаторам двух смежных тиристорных ячеек, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов, катод и анод тиристоров смежных ячеек соединены через первичную обмотку указанного выходного трансформатора и насыщающийся реактор.