Автономный последовательный инвертор Советский патент 1978 года по МПК H02M7/515 

(54) АВТОНОМНЫЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР половины питающего, с другой стороны, при суш,ественном возрастании сопротивления нагрузки напряжение на ней также существенно возрастает, что снижает устойчивость работы инвертора. С целью улучшения энергетических параметров инвертора введены две нелинейные индуктивности, имеющие по две обмотки, одна из которых включена в цепь дополнительных диодов, шунтирующих нагрузку, а другая - в цепь постоянного тока источника питания. На чертеже приведена схема предлагаемого устройства. Оно содержит фильтровые дроссели 1 и 2, нелинейные индуктивности 3 и 4, диоды 5 и 6, разделительные конденсаторы 7 и 8, компенсирующий конденсатор 9, нагрузку активноиндуктивную 10, внешние коммутирующие дрос сели 11 и 12. Кроме того, устройство включает внутренний коммутирующий дроссель 13, коммутирующий конденсатор 14, тиристоры 15-18, встречно-параллельные диоды 19-22, обмотки 23 и 24 нелинейных индуктивностей. В предложенной схеме нелинейные индуктивности позволяют -увеличить выходное напряжение и мощность инвертора и ограничить выходное напряжение на более высоком уровне по сравнению с прототипо.м, причем устойчивость работы инвертора сохраняется. Нелинейные индуктивности имеют по две обмотки 23 и 24 с общим промежуточным выводом, приче.м про.межуточный вывод каждой нелинейной индуктивности соединен с вывода.ми соответствуюп.;их разделительных конденсаторов, одна из обмоток (24) включена последовательно с диодами 5 или 6 цели ограничения напряжения на нагрузке, а другая (23) - в цепь источника питания последовательно с фильтровыми дросселями 1 или 2. В установившемся режиме инвертор работает следующим образом. При отпирании, например, тиристоров 15 и 18 через элементы контура инвертора и нагрузку протекает высокочастотный импульс тока по цепи. 7-11 -15-13-И-18-12-8-9 и 10-7. Через нагрузку импульс тока протекает снизу вверх. Если напряжение на нагрузке (9 и 10) будет выше, чем напряжение на разделительных конденсаторах, через диоды 5, 6 и обмотки 24 нелинейных индуктивностей 4 и 3 будет протекать ток, ограничивающий рост напряжения на нагрузке, по двум цепям 9 и 10 5-3 -7-9и 10; 9,и 10-8-4-6-9 и 10. После прекращения тока через тиристоры 15 и 18 проводят ток встречно-параллельные диоды 19 и 22, при этом импульс высокочастотного тока частичного разряда конденсатора 14 протекает через элементы контура инвертора и нагрузку в обратном направлении по цепи 14-13-19-11-7-9 и 10-8-12-22- 14. Затем включаются очередные тиристоры 16 и 17, при этом высокочастотный импульс тока протекает по цепи 7-11 -16-14-13-17-128-9 и 10-7. Если при этом напряжение па нагрузке также выше, чем напряжение на конденсаторах 7 и 8, то через диоды 5 и 6 и индуктивноети 3 и 4 протекает ток, ограничивающий рост напряжения на нагрузке. После прекращения тока через тиристоры 16 и 17 проводят ток встречно-параллельные диоды 20 и 21, и высокочастотный импульс тока частичного разряда конденсатора 14 через элементы инвертора и нагрузку снова протекает в обратную сторону. Далее процессы в инверторе повторяются. Применение в цепи ограничения напряжения на нагрузке именно нелинейных индуктивностей позволяет существенно улучшить энергетические параметры всего инвертора. Пусть оптимальны.м будет ограничение напряжения на нагрузке на уровне 0,7 от входного напряжения инвертора. Тогда при линейных индуктивностях в цепи диодов 5 и 6 через них сразу же будет протекать ток, начиная с уровня напряжения на нагрузке 0,5 от входного, т.е. уже в тот момент, когда еще никакого ограничения напряжения не требуется. Процесс ограничения напряжения будет происходить совершенно отлично от описанного, если применять нелинейные индуктивности. В этом случае так можно подобрать параметры нелинейных индуктивностей 4 и 3, чтобы при изменении амплитуды напряжения на нагрузке с уровня 0,5 до уровня 0,7 от входного напряжения инвертора магнитопровод нелинейной индуктивности находился бы в стадии перемагничивания. Во время перемагничивания ток через индуктивность мал и практически не оказывает никакого влияния на процесс ограничения напряжения на нагрузке. В момент насыщения магнитопровода ее сопротивление резко снижается, а ток возрастает, жестко ограничивается дальнейший рост амплитуды напряжения на нагрузке. Однако качества нелинейных индуктивностей определяются свойствами гистерезисной петли перемагничивания ее магнитопровода. Обычно для нелинейных индуктивностей используют магнитопроводы с петлей перемагничивания, близкой к прямоугольной. Такая индуктивность работала бы на частном цикле петли перемагничивания магнитопровода, так как через об.мотки 24 и диоды 5 и 6 импульсы тока протекают лишь в одну сторону. Чтобы использовать всю петлю перемагничиваиня магнитопровода, и, следовательно, при то.м же времени перемагничивания уменьшить габариты и стоимость нелинейной индуктивности, необходимо ввести перемагничивание ее магнитопровода. В предложенном устройстве это достигается с помощью обмотки 23, через которую протекает постоянный ток от источника питания инвертора. Таким образом, в предложенной схеме током через обмотку 24 магнитопровод перемагничивается, а затем глубоко насыщается в прямом направлении, обеспечивая тем самым необходимый режим ограничения амплитуды напряжения на нагрузке на заданно.м уровне. Далее, после прекрап1ения тока через обмотку 24 магнитопровод перемагничивается до насыщения тока в обратном направлении постоянным током от источника питания через обмотку 23. Теперь нелинейная индуктивность снова готова к работе для очередного цик.ма 01-раничения напряжения на нагрузке. Применение двух нелинейных индуктивностей позволяет увеличить уровень ограничения выходного напряжения инвертора, сохраняя устойчивость его работы при питании переменной нагрузки. Это повышает выходную мопдность и КПД инвертора, приче.м достигается снижение реактивного тока через элементы инвертора в номинальном режиме. Формула изобретения Автономный последовательный инвертор, содержащий связанный со входными выводами через фильтровые дроссели вентильный мост с узлом коммутации и нагрузочную цепь, имеющую два разделительных конденсатора, к одной обкладке каждого из которых подключен выводом диод, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических параметров, он снабжен двумя нелинейными индуктивностями, каждая из которых имеет по две обмотки с общим промежуточным выводом, соединенным с другой обкладкой соответствующего разделительного конденсатора, причем обмотки каждой нелинейной индуктивности включены между фильтровым дросселем и другим выводом соответствующего диода. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе; I. Заявка № 1957059/07, кл. Н 02 М 7/515, 1973, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.