Самовозбуждающийся инверторНАпРяжЕНия Советский патент 1981 года по МПК H02M7/515 

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и .может быть использовано в качестве источника питания в устройствах автоматики, вычислительной и измерительной техники и связи.

Известны схемы автогенераторов коротких импульсов с частотно-задающи.м LC-контуром 1. Известны также инверторы напряжения, собранные по мостовой или полумостовой схемам с диода.ми встречного тока, в качестве узла коммутации в которых применен последовательный ЬС-контур, включенный параллельно нагрузке 2.

Известен также инвертор 3, содержащий последовательно включенные тиристоры между положительны.м и отрицательным полюсами источника питания, параллельно которым включены обратные диоды, нагрузку, включенную между нулевой точкой источ ника питания и точкой соединения тиристоров, .причем параллельно нагрузке включен последовательный коммутирующий LC-контур.

Такой инвертор целесообразно применять на повышенной частоте, которая близка к собственной частоте колебаний коммути руюшего LC-контура. Недостатками такого

инвертора являются повышенные требования к стабильности частоты импульсов управления тиристорами. Другим недостатком является трудность обеспечения надежной защиты от перегрузок и коротких замыканий. Это связано с тем что. если, при перегрузке коммутирующий LC-контур не успеет выключить работавший тиристор, то при включении следующего тиристора источник питания через два включенных тиристора будет замкнут накоротко, так как в цепи нет индуктивностей, ток короткого замыкания будет нарастать очень быстро и достигать большой величины. Для эффективной защиты устройство защиты должно обла дать высоким быстродействием.

Целью изобретения являются повышение надежности схемы и обеспечение прямоуголь ной формы выходного напряжения инвертора.

Поставленная iic.ib достигается тем, что цепочки, состоящие из последовательно вклю ценных конденсаторов и первичной обмотки импульсного трансформатора включаются параллельно каждому тиристору инвертора, а вторичная обмотка каждого импульсного трансформатора через резистор подключается к управляющему электроду другого тиристора.

На чертеже представлена принпипиальная схема инвертора.

Инвертор содержит силовые тиристоры 1 и 2, обратные диоды 3 и 4, коммутирующий конденсатор 5, коммутирующий дроссель 6, нагрузку 7, конденсаторы 8 и 9 входного делителя напряжения, конденсаторы 10 и 11 дифференцирующей цепи, импульсный трансформатор 12 с первичной обмоткой 13 и вторичной обмоткой 14, импульсный трансформатор 15 с первичной обмоткой 16 и вторичной обмоткой 17, резисторы 18 и 19 и цепь запуска, содержащую кнопку 20, резистор 21 и конденсатор 22.

В исходном состоянии тиристоры 1 и 2 выключены, входное напряжение делится M)n;i.:i;iM на конденсаторах 8 и 9.

ZliH напуска схемы необходимо на коротк()с в) замкнуть кнопку 20. Ток заряда кпидеисатора 22, ограниченный резистором 21, протекая через управляющий переход Ti-ii) 2 включает его и к нагрузке 7 приклг Uiinacirn напряжение, равное Vfi-y, с .)1мсгыо, указанной без скобок. Одноирсмсип:,) иичннается резонансный заряд кг))|о|цо1 1 емкости с аналогичной поля;1Г,псгы). После достижения максимума li.nipM/KCHHC на конденсаторе начинает умень 1ч;г;ы.я и конденсатор разряжается, а зате.м ;; 11 з;1ряжае1ся по цепи: конденсатор 5( + ), KdiLicHcaTop 9, тиристор 2, дроссель 6, кон.Кнсатор 5(-).Когда ток разряда, который направ.чен встречно току нагрузки, станет paBHiiiM току пагру.ки, тиристор 2 выключается и ток разряда-перезаряда переходит в диод 4. При этом полярность напряжения на нагрузке остается прежней. Когда по мере перезаряда конденсатора 5, его ток перезаряда уменынается и снова станет равен току нагрузки, а затем и меньще его, происходит запирание диода 4. При этом обратное напряжение на диоде 4, а следовательно, и прямое напряжение на тиристоре 2 воз растает. Через первичную обмотку трансформатора 15 протекает импульс тока, заряжающий конденсатор 11. Этот импульс трансформируется во вторичную обмотку 17 и включает тиристор 1. К нагрузке прикладывается напряжение противоположной полярности (указано в скобках). Конденсатор 5 дозаряжается по цепи: конденсатор 8( + ), тиристор 1, дроссель 6, конденсатор 5, конденсатор 8(-) с полярностью, указанной в скобках. Дальше процессь в схеме повторяются. После запирания тиристора 1 и диода 3 напряжение иа них возрастает и импульс тока заряда конденсатора 10 трансформируется во вторичную обмотку 14 транс форматора 12 и снова включает тиристор 2. Таким образом, схема работает в автоколебательном режиме с частотой, задаваемой контуром коммутации. Так как отпирание

следующего тиристора происходит в момент когда ток коммутирующего контура становится равным току нагрузки, форма выходного напряжения инвертора будет прямоугольной. Из принципа работы также видно, что схема не боится перегрузок и коротких замыканий, т.е. обладает повышенной надеж ностью. Действительно, если какой-либо из тиристоров в процессе коммутации не успеет восстановить свои запирающие свойства, то в момент появления на нем прямоо „ го напряжения он снова включится. При

этом на нем не будет скачка положительного напряжения и импульс управления следую щего тиристора не будет сформирован. Через повторно включившийся тиристор конденсатор 8 или 9 разрядится через нагрузку, ток в тиристоре упадет до нуля и схема отключится от источника питания.

Схема обладает повышенной устой чивостью тиристорах. Так, например, когда включается тиристор 1, на тиристоре 2

быстро нарастает прямое напряжение. Однако к управляющему электроду тиристора 2 прикладывается импульс отрицательной полярности, который формируется за счет разряда конденсатора 10 через открывающийся

S тиристор 1 и первичную обмотку 13 трансформатора 12. Это, как известно, повыщает устойчивость тиристоров Kj

В схеме можно обойтись одной цепочкой, состоян.1ей из последовательно соединенных конденсатора и первичной обмотки импульсO ного трансформатора, подключенной параллельно любому тиристору. Но при этом указанный импульсный трансформатор должен иметь две вторичные об.мотки, каждая из которых подключается через резистор к

J управляющему электроду соответствующего тиристора.

Использование указанных цепочек, включаемых параллельно тиристорам, позволяет получить инвертор напряжения, формирующий прямоугольное напряжение и работающий в автоколебательном режиме. При этом такой инвертор обладает повыщенной надеж ностью, так как в нем осуществляется самозащита от перегрузки и короткого замыкания. Схема не требует специального источника для питания системы управления, проста в настройке и надежна в работе.

Формула изобретения

Самовозбуждающийся инвертор напряжения, содержащий последовательно включенные тиристоры между положительны.м и отрицательным полюсами источника питания, щунтированные обратными диодами, общая точка которых соединена с первым выходным выводом, а второй выходной вывод соединен с нулевой точкой источника питания, причем параллельно выходным выводам подключен коммутирующий .ЪС-контур, а также цепочки, состоящие из последовательно включенных конденсатора и первичной обмотки импульсного трансформатора, отличающийся тем, что, с целью повышения его надежности, указанные цепочки подключены параллельно каждому тиристору, причем вторичная обмотка импульсного трансформатора через резистор подключена к управляющему электроду другого тиристора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Нежданов И. В. Инверторы на тиристорах. М., «Энергия, 1965, с 51, рис. 15.

2.Беркович Е. И. и др. Тиристорные преобразователи высокой частоты. Л., «Энергия, 1973, с. 93-95.

3.Бедфорд В., Хофт Р Теория автономных инверторов. М., «Энергия, 1969, с. 159-162.