Высокочастотный инвертор Советский патент 1980 года по МПК H02M7/515 

Изобретение предназначено для использования в преобразовательной технике, а также в технологических устройствах, использующих ультразвук, в частности в системах возбуждения гидроакустических устройств.

Известны тиристорные источники питания, которые можно использовать для возбуждения излучателей антенных систем гидроакустических t устройств 1 и Е2.

В известных устройствах цепь нагрузки влияет на протекание комму- . тационных процессов и верхний предел выходной частоты определяется предельной рабочей частотой испольвуемых тиристоров.

Из известных тиристорных инвер- торов наиболее близким по технической сущности к предложенному является последовательный инвертор 2.Когда тиристор верхнего плеча открыт, а тиристор нижнего - закрыт, цепь, стостоящая из резонансной индуктивно-емкостной цепочки и нагрузки .(Х-С-Йц) , подсоединена к зажимам источника питания, происходит заряд коммутирующего конденсатора, и по нагрузке протекает

положительная полуволна тока. После .полногЪ заряда конденсатора тиристор верхнего плеча выключается. в течение второго полуперйода, когда открыт тиристор нижнего плеча, происходит перезаряд коммутирующего кон-, денсатора,по нагрузке протекает отрицательная полуволна тока. Далее цикл

id повторяется. Частота напряжения на нагрузке определяется параметрами последовательного резонансного контура и нагрузки, т.е. L-C-R.

Недостатками указанной схемы являются зависимость зарядного тока

15 конденсатора в коммутирукицей цепи от нагрузки, что ограничивает верхний предел частоты инвертора, и невозможность получения выходной частоты инвертора выше предельной

20 рабочей частоты тиристоров,

Цель изобретения - расширение диапазона,.

Эта цель достигается тем, что цеп1), состоящая из индуктивно-ем25костной цепочки, элемент индуктивности которой представляет собой первичную обмотку импульсного трансформатора (ИТ), зашунтирована. вспомогательным конденсатором.

30.,

вследствие чего образуется колебательный контур второго рода, частота которого определяется параметрами этого контура, причем величина емкости вспомогательного конденсатора на порядок выше емкоСти коммутирующего. Параллельно основной паре тиристоров с соединенным с ней колебательным контуром включено п дополнительных пар тиристоров с так1ШИ же контурами, числокеторых определяется требуемым коэффициенте модуляции выходного напряжения и мощностью нагрузки/а импульсы управления тиристорами сдвинуты вб времени. Выходная частота инвертора определяется собственной частотой колебательного KdHTypa второго рода.

Принципиальная схема инвертора представлена на чертеже.

Инвертор состоит из п пар тиристоров, связанных с цепью нагрузки Через йослёДоватёльнук резонансную цепочку, зашунтированную вспомогательным конденсатором, и образующих пканалов инвертора.

Первый канал состоит из тиристоров 1, 2 коммутирующего конденсатора 3, первичной обмотки 4 импульсного трансформатора 5, вспомогательного конденсатора 6. Второй канал состоит из тиристороэ 7, 8 с коммутирующим конденсатором 9, первичной обмоткой 10 трансформатора 5 и вспомогательного конден-:атора 11 . Третий канал состоит из тиристоров 12, 13 с -коммутирующим конденсатором 14, первичной обмоткой 15 трансформатора 5 и вспомсэгательн конденсатором 16. Вторичцая обмотка 17 подключена к нагрузке 18.

При включении тиристора 1 верхнего плеча происходит заряд вспомогательного конденсатора 6 пс цепи: плюс/источника питания - тиристор 1 - конденсатор 6 минус источника питания ,. По окончании прбцеёса эаряда ко Щ2нса ора б тиристор 1 выключается. Начинается зат хающий колебательный процесс в контуре, обтразованном последовательно включеНньми кондёнсатррами 6,3и первичной обмоткой 4. При работе первого канала в обмотках 10, 15 и 17 инду |СтируеТся ЭДС. -

Через определеннее время Т вкпючается тиристор 2 нижнего плеча HiteepTopa. Проййхтэдит Йерёэарйя конденсатора 3 по Цепи; конденсатор 3 - тиристор 2 - обмотка 4 и при обратной волне разрядного тока тиристор 2 запирается, начинается . колебательный-процесс с затухающей амплитудой в контуре: конденсатор 3 - обмотка 4 - конденсатор 61; В обмотках 10, 15 и 17 инйуктируётся ЭДС. время Т включается т1Гристор 7 верхнего плеча, происходит заряд ВСйг могательного конденсатора

748740

11 по цепи: плюс источника питания - тиристор 7 - конденсатор 11 минус источника питания. По окончании процесса заряда конденсатора

11тиристор 7 выключается. Начинается затухающий колебательный процесс, в контуре, образованном последовательно включенными конденсаторами

9, 11 и первичной обмоткой 10. В рбмотках 4, 15 и 17 индуктируется ЭДС. Через определенное время включается тиристор 8 нижнего плеча инвертора. Происходит перезаряд конденсатора 9 по цепи: конденсатор 9 тиристор 8 - обмотка 10, при обратной полуволне разрядного тока тиристор 8 запирается, начинается колебательный процесс с затухакщей амплитудой в контуре: конденсатор 9, обмотка 10 - конденсатор 11. В обмотках 4, 15 и 17 индуктируется ЭДС.. Через время Т включается тиристор

12верхнего плеча, происходит заряд вспомогательного конденсатора 16 по цепи: плюс источника питания тиристор 12 - конденсатор 16 - ми5 нус источника питания. По окончании процесса заряда конденсатора 16 тиристор 12 выключается, начинается затухающий колебательный процесс в контуре, образованном последовательно включенными конденсаторами 14, 16 и первичной обмоткой 15, В обмотках 4, 10 и 17 индуктируется ЭДС. Через определенное время включается тиристор 13 нижнего плеча инвертора. Происходит перезаряд конденсатора 14 по цепи: конденсатор 14 - тиристор 13 - обмотка 15, при обратной полуволне разрядного тока тиристор

13запирается. Начинается колебательный процесс с затухающей амплитудой в контуре, образованном последовательно включенными конденсаторами 14, 16 и первичной обмоткой 15. В обмотках 4, 10 и 17 индукти- . руётся ЭДС. Далее через время Т включается тиристор 1 и описанный цикл повторяется. В вйходной обмотке 17, подключённой к нагрузке 18, происходит геометрическое суммирование ЭДС, наводимых первичными обмотТкШ и 4, 10 и 15. Подбором определенной частоты включения, тиристоров 1, 2, 7, 8, 12, 13 на выходе инвёpтopё обеспечивается практически немодулированное синусоидальное напряжение.

Формула изобретения

Высокочастотный.инвертор, содержащий пару подключенных ко входньм вавОДс1М последовательно соединенных тиристоров, один из которых Связан с цепью нагрузки через последовательную {зезонансную цепочку из-конденсатора и индуктивного элемента.

отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона, он снабжен дополнительньили парами тиристоров f число которых определяется значением выходной частоты, каждая последовательная jpe36HaHCHaH цепочка зашунтировайд йспс 1огатель:

кал кШданЬа:тбрсм, а связь с цепью jHarpy3KH выполнена в вййе трансфор матора, пёрвйчныё обмотки которого использованы в качестве указанных индуктивных элементов, причем импуль748740

сы управления тиристорами сдвинуты во времени

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Кремниевые управляемые вентили-тиристоры. Справочник под ред. В.А. Лабунцова и А.Ф. Свиридова. Н. i Энергия , 1964, с. 190, рис. 9 - 36, с, 178, рис. 9-21.

2.Бедфордю Б., Хофт Р., Теория автономный инверторов. М., Энергия 1969, с. 58, рис. 3-1 (прототип).