ОДНОФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР Советский патент 1974 года по МПК H02M7/519 

1

Известные схемы однофазных инверторов со ступенчатой формой кривой выходного напряжения не обеспечивают достаточно хорошего приближения формы кривой к синусоидальной.

С целью улучшения формы кривой выходного напряжения аноды отсекаюших диодов тиристорных ячеек подключены к секциям первичной обмотки трансформатора.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого инвертора, а на фиг. 2- диаграмма формирования выходного напряжения.

Инвертор содержит: основные тиристоры инвертора 1-4, тиристоры формирователя ступенчатого напряжения вторичной обмотки трансформатора 5-12, секции первичной обмотки трансформатора 13-16, секции вторичной обмотки трансформатора , отсекаюш,ие диоды 21-24, диоды обратного тока 25, 26, коммутирующие конденсаторы 27, 29, дроссель фильтра 30.

Силовая схема инвертора состоит из первичной и вторичной цепей. Первичная цепь имеет секционированную первичную обмотку трансформатора с равным числом витков в средних секциях 14 и 15, каждая из которых больше любой из равных по числу витков крайних секций 13 и 16.

Крайние секции этой обмотки через разделительные диоды 21-24 подключены ,к анодам тиристоров 1-н4. Две вторичные обмотки с неравным числом витков (пусть число витков в обмотке 17 меньше числа витков в обмотке 18) поочередно подключаются к нагрузке через соединенные встречно-параллельно тиристоры. Коммутация тока в первичной цепи инвертора осуш,ествляется конденсаторами 27, 28, 29.

Диаграмма включения тиристоров инвертора приведена в табл. 1.

Таблица 1

Первым импульсом управляющего устройства включаются тиристоры 1, 5. При этом к источнику питания ЕП оказываются подключенными согласно-последовательно секции 13 и 14 первичной обмотки с числом витков Wi-fWi и к нагрузке прикладывается первая ступень положительного полупериода выходного напряжения:

и .

Н1

w + wi

Одновременно последовательно соединенные коммутирующие конденсаторы 27-29 заряжаются до напряжения, равного 2Еп, с указанной полярностью. Вторым импульсом включаются тиристоры 4, 7 и положительный потенциал последовательно соединенных конденсаторов 27-29 прикладывается к катоду, а отрицательный - к аноду 1, и тиристор 7 закрывается. Одновременно запирается тиристор 5, поскольку к его катоду прикладывается положительная относительно анода э.д.с., наведенная в обмотке 17, а на нагрузке формируется вторая ступень напряжения:

ff W

-на 7, :,„

IFj-b Wi

ir,u7,, и„,и„,.

Последовательно соединенные коммутирующие конденсаторы 27-29 перезаряжаются до общего напряжения, равного 2Еп.

Третьим импульсом включаются тиристоры 2, 7. При этом последовательно соединенные коммутирующие конденсаторы 28, 29 подключаются к тиристору 4 с отрицательной для него полярностью и он запирается, а конденсаторы 28 и 29 перезаряжаются до величины, несколько большей 2Еп э.д.с., наводимая в обмотке 18 при подключении к секции 14 источника питания ЕП, прикладывается к тиристору 7 в обратном направлении и он закрывается, а на нагрузке формируется третья ступень выходного напряжения:

Р

и„, -

HJ п

Соотношение чисел витков вторичной и первичной обмоток секций принимается таким,

что t/H3 H2Четвертым импульсом управляющего устройства включаются тиристоры 3, 7 и положительный потенциал конденсатора 28 через открытый тиристор 3 прикладывается к катоду, а отрицательный - к аноду 2, и тиристор 7 закрывается. В обмотке 17 наводится отрицательное по отношению к тиристору 5 напряжение и он также закрывается, а коммутирующий конденсатор 28 перезаряжается до напряжения, равного 2Еп. Па нагрузке формируется четвертая ступень выходного напряжения:

J -.

t-H -. int

Н4

Ц

которая больше напряжения ступени UnaПятым импульсом управляющего устройства включаются тиристоры 2, 5. При этом коммутирующий конденсатор 28 подключается к тиристору 3 с отрицательной для него полярностью и тиристор 3 запирается, а конденсатор 28 перезаряжается. Тиристор 7 запирается, так как к его катоду прикладывается положительная относительно анода э.д.с., наведенная в обмотке 18 и

и - Е

- г -ПW,

Шестым импульсом управляющего устройства включаются тиристоры 4, 7, тиристор 2 закрывается отрицательным по отношению к нему напряжением последовательно соединенных коммутирующих конденсаторов 28 и 29,

а последние перезаряжаются до напряжения, большего ЕП. Э.д.с., наведенная в обмотке 17, выключает тиристор 5, а напряжение источника питания прикладывается к секции 15 и 16 первичной обмотки с числом витков

W/4-W7/, ТО

Гз

н,-Е„.

+ Wl

Седьмым импульсом управляющего устройства включаются тиристоры 1, 5 и положительный потенциал последовательно соединенных конденсаторов 27-29 прикладывается к катоду, а отрицательный - к аноду 4 и тиристор 5 закрывается. Тиристор 7 закрывается отрицательным напряжением, наведенным в обмотке 18, а последовательно соединенные конденсаторы 27-29 перезаряжаются до напряжения, равного 2Еп, и

..W,

и,,

-ЕПWi+Wi

Пояснение формирования отрицательного

полупериода ступенчатого напряжения видно из дальнейшего рассмотрения диаграммы работы тиристоров по табл. 1 и затруднений не представляет. Инвертор может работать на нагрузку

активно-индуктивного характера. Для возврата реактивной энергии нагрузки в источник питания необходимо дополнительно ввести обратные диоды 25, 26 в первичную цепь схемы инвертора, а во вторичную - в зависимости от величины коэффициента мощности нагрузки - один или два узла коммутации, состоящих из конденсатора 31, 32 и включенных с ними последовательно двух встречнопараллельно соединенных тиристоров

(на фиг. 1 показаны прерывистой линией).

Добавление в схеме инвертора двух вторичных обмоток и двух пар встречно-параллельно соединенных тиристоров позволяет увеличить число формируемых ступеней выходного

напряжения на четыре. Так, добавив (фиг. 1)

6

вторичные обмотки трансформатора 23, 24 и тиристоры 9-12, на выходе инвертора можно формировать восьмиступенчатое напряжение, мало отличающееся от синусоидального.

б

Диаграмма включения тиристора инвертора, позволяющая формировать на нагрузке за полный период восьмиступепчатое напряжение, приведена в табл. 2.

Таблица 2