Инвертор с многоступенчатой формой выходного напряжения Советский патент 1977 года по МПК H02M7/537 

1

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в различных областях техники, где решается задача получения многофазного (или однофазного) напряжения с уменьшенными искажеииями, в частности в системах электропитания различных транспортных средств.

Известны инверторы с многоступенчатой формой выходного напряжения, в которых уменьшение искажений выходного напряжения достигается за счет последовательного соединения выходов преобразовательных ячеек, геиерируюш;их наиряжения одинаковой формы, но сдвинутые по фазе, или совнадаюидие по фазе, ио разной формы 1-3. Во всех случаях преобразовательные ячейки работают иа выходной частоте, что при наличии по крайней мере в одной из ячеек трансформаторного выхода иредопределяет собой невысокие масса-габаритные показатели инвертора, особенно при низких выходных частотах.

Для уменьшения искажений выходного напряжения и улучшения масса-габаритных показателей в предлагаемом инверторе первичная обмотка трансформатора одной из ячеек выполнена с отпайками, соединенными через управляемые ключевые элементы с выходами для подключения источника питания.

На фиг. 1 дана схема описываемого инвертора применительно с одной из систем электропитания; на фиг. 2, а-з - временные диаграммы основных процессов в инверторе.

Система электропитания (см. фиг. 1) содержит синхронный генератор 1, выпрямитель 2 с LC-фильтром, инвертор 3, выполненный на тиристорах 4-9 и диодах 10-15, трансформаторы 16-18 с отводами, вторичные обмотки 19 которых подключены последовательно с нагрузкой, а первичные об.мотки через ключи переменного тока, выполненные на тиристорах 20-55, подключены к выходному напряжению выпрямителя.

Инвертор работает следуюш им образом.

Рассмотрим работу только одной фазы, например фазы А. Тиристоры 4 и 5 фазы А инвертора 3 управляются соответственно напряжениями f/yA и УуА (см. фиг. 2, г, д), иоэтому в один полупериод включаются диод 10 и тиристор 4, а в другой - диод И и тиристор 5. Выходное напряжение инвертора 3 таким образом имеет ирямоугольную форму (см. фиг. 2, ж). Одновременно с включением тиристора

4 получают импульс t/yi (см. фиг. 2, а) на включение тиристоры 20 и 22, причем ширина включаюшего импульса равна ширине первой ступени выходного наиряжения. Так как нагрузка преобразователя принята индуктивноактивной (см. фиг. 2, з), то на интервале угла

Ф включается тиристор 22, иа интервале ((1)1-ф)-тиристор 20. При этом на вторичной обмотке 19 формирующего трансформатора 16 индуктируется напряжение противоположной полярности величиной, равной С/ф1 (см. фиг. 2, е). В результате напряжение на нагрузке оказывается равным () величине напряжения первой ступени f/i (см. фиг. 2, з). Формирование напряжения второй ступени на интервале ( происходит аналогично. При этом сигнал U-y2 (см. фиг. 2, б) подается на тиристоры 28 и 30, однако в данном случае включается только тиристор 30, так как ток нагрузки изменил направление на интервале первой ступени выходного напряжения. На интервале ( третьей ступени снгнал управления подается на тиристоры 25 и 27. При этом включается тиристор 27, полярность напряжения на вторичной обмотке 19 трансформатора 16 изменяется. Теперь выходное напряжение U инвертора 3 суммируется с напряжением t/ф на вторичной обмотке 19 трансформатора 16. Аналогично происходит формирование направления на четвертом (а)4-согз) и пятом ( интервалах выходного напряжения.

Выходная обмотка 19 трансформатора рассчитывается на полный ток нагрузки. Однако, учитывая, что на интервале полупериода трансформатора дважды реверсируется (см. фиг. 2, е), расчетная частота трансформатора оказывается равной тройной рабочей частоте, поэтому расчетная мощность трансформатора значительно меньше выходной мощности инвертора.

Для дальнейшего понижения мощности трансформатора вместо инвертора 3 с полным прямоугольным напряжением на выходе можно использовать инвертор с нулевой ступенькой в выходном напряжении.

Формула изобретения

Инвертор с многоступенчатой формой выходного напряжения, состоящий из преобразовательных ячеек, по крайней мере одна из которых выполнена на базе трансформатора, первичная обмотка которого связана с выводами для подключения источника питания, а выходные цепи всех ячеек соединены последовательно, отличающийся тем, что, с целью уменьшения искажений выходного напряжения и улучшения масса-габаритных показателей, первичная обмотка трансформатора выполнена с отпайками, соединенными через управляемые ключевые элементы с указанными выводами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1.Ловушкин В. Н. «Транзисторные преобразователи постоянного напряжения, «Энергия, М., 1967.

2.Бедфорд Б., Хофт Р. «Теория автономных инверторов, «Энергия, М., 1969 (прототип).

3.Константинов В. Г. «Многофазные преобразователи на транзисторах, «Энергия,

М., 1972.

I 22 24 262830 325ft 35 38 40 2 4 5052 ;-| а I M E tif t|fii ,-l4-4--4-l --i-4.-4-J--4-4---J---«--i---A--i---i2123 25 2729 31JJ Su 37 3S / J /« 7 - f Si 55 У1 i yf,./ .7. ,й.rf .; : i 4 /a 474U 51 i I «