Последовательный инвертор Советский патент 1981 года по МПК H02M7/515 

(54) ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР

I

Устройство относится к преобразовав тепьной технике и может быть испопьаовано при соэаании стабипизированных источников высокочастотной энергии.

Известны инверторы, в которых аля ограничения напряжения на нагрузке использованы возвратные цепи l и t.

Наиболее близким к предлагаемому является инвертор, в котором напряжение дополнительной обмотки выходного транс- , форматора сравнивается с напряжением источника питания. При превышении напряжения на оополвительной обмотке опорного напряжения источника питания веыгапи в возвратной аепи включаются, обес-)5 печивая протекание тока в этой цепи. Изменяя Коэффициент трансформации можно получить желаемый уровень ограниче- . ния напряжения на нагрузке ,3 J..

В данном инверторе опорное напряже- ; ние остается практически неизменным по величине во всех режимах инвертора. Поэтому при пуске инвертора или другом переходном режиме, когда не выполняется

условие Одд 7 (JQ г СОИвЪ (гае Одо- напряжение на дополнительной обмотке; UQнапряжение опорное), воа&р&тная цепь не шунтирует нагрузку..

Указанный недостаток снижает надежность пуска и не позволяет подучить хорошие динамические характеристшсв инвертора. Так, эквиваленты схема замещения магнитострикционного прёофазоватвяя, используемого в качестве нагрузки инвер тора, содержит два резонансньос контурамеханический и электрический. В двиамвческом режиме работы (iqrcK, наменение технологической нагрузки ва магвитострвк- тор, уход частъты) иаступпевве клехаввческого резонанса всегда остается во 1Ц}е мени от э ктрического вызывая резкое возрастание эквивалентного сопротввпеввя нагрузки, которая в этом спучае восвт индуктивный характер. ,Еспи ве принять дополнительных мер дпя стабилвзаави вр- вертора, такие режимы часто вызывают срыв инвертирования. Цепь изобретения - повышение надежности пуска и улучшение динамических характеристик инвертора. Поставленная цепь достигается тем, что инвертор, содержащий тиристорный попумост, связанный через коммутирующий контур с двумя последовательно сое- оиненными разделительными ко гденсатора ми, выходной трансформатор, аополнитеяь- ная вторичная обмотка которого одним концом соединена с отрицательным, а Дру;ГИм концом связана через диод с положительными входными выводами снабжен дополнительным вентилем и конденсатором включенным между отрицательным входным вьгаодйм и катодом диода, связан-.. ным с положительным входным выводом через указанный дополнитепьный вентиль, а первичная рбмотк а выходного трансформатора включена в цепь разделительных конденсаторов. Для уменьшения габаритов и веса выходного трансформатора, его долопнительная обмотка включена согласно с пер вичной обмоткой. С цепью улучшения формы кривой вы- ходкого тока в нагрузке последовательно с дополнительным вентилем включен дро9сель. Кроме того, с целью ограничения выходного напряжения до заданного уровня и обеспечения возможности его плавного регулирования, - выходной трансформатор снабжен второй дополнительной охоткой, а в качестве дополнительного вентиля вспопьзован тиристор, управляющий электрод которого через пороговый элемент подключен к первому концу второй дополнительной оЫоткн, второй конец которой через резистор и юполнитейь ный аиод, включенный в обратном направлении, соединен с катодом указанного до полнительного тиристора, причем между первым концом второй дополнительной об мотки в катодом дополнительного диода включен второй резистор. На чертеже представлена {фввципиаль- ная электрическая схбма стабилизированного последовательного инвертора. Инвертор содержит тиристорный пояумост, выполненный на прямых 1 и 2 и обратных 3 и 4 тиристора. Коммутирующие дроссели 5, 6 и 7 в схеме разнесены, а коммутирующий конденсатор 8 включен в диагональ полумоста. Последо вательно с разделительными конденсаторами 9 и 1О включен вьйсодной трансфор матор 11. Первичная обмотка этого трансформатора выполнена в виде двух полуобмоток 12 и 13. Трансформатор имеет три вторичные обмотки: основную 14 и две дополнительных 15 и 16. К ; ке 14 пошслючена нагрузка 17. В цепи постоянного тока инвертора включен сглаживающий дроссель 18. Возвратная цепь инвертора выполнена на конденсаторе 19 и обмотке 15, которая водключена параллельно конденсатору 19 через диод 20. Параллельная цепь из конденсатора 19 и обмотки 15 подключена о(шим концом к отрицательному входному вьгаоду, а другим концом через дополнительный вентиль (тиристор 21) и дроссель 22 связана с положительным входным выводом. Управляющая цепь тиристора -21 через Д4Жопнитепьный диод 23 и пороговый элемевт 24 (например, стабилитрон или дишстор) подключена к делителю, образованному р,езисторами 25 в 26. Делитель подключен к о& лотке 16. Тирвсторный полумост работает как умножитель частоты. Поочередное включение тврвсторов 1-3-2-4 вызывает колебательный перезаряд коммутирующего К(шденсатора S. При этом в обмотке 14 трансформируется напряжение удвоенной частоты. Работа инвертора для случая, когда в качестве вентвяя 21 использован диод, п {}овскодат следующим образом. IfycK. В момент пуска инвертора конде атсф 19 не заряжен, поэтому цепь, образованная о&иоткой 15, диодом 20 и этим конденсатором, полностью шунтирует нагрузку 17. По мере заряда конденсатора 19 щун-шрования ослабляется, и в установившемся режиме, если собгаодается условие ZH Z ном ток в этой дели полностью прекращается. Здесь и далее ZH - сопротивление нагрузки; номинальное сопротивление на- . Вспв за время пуска сопротивление нагрузка значительно возрастает (ZH ZMOA/O; то к вентилю 21 прикладывается положительное напряжение, равное ar- ii f g-Uq-l -ro, где и - напряжение на бентипе 21; и (J - напряжение на по1 обмотках 12 41 5 |{ 13, соответственно; напряжение на конденсаторе 19; у. у - напряжение на разделительных конпенсатооах 9 и 1О. соот- конденсаторах ветственно.

5fisieae6

Вентиль 21 включается и в контуретивно использоватьсяи в других схемах

19- 1-22-9-12-13-10-19 начинает про- инверторов, например, в мостовом внвертекать ток сброса, который подзаряжаетторе, еспи выходной трансформатор вкпюраэцепитепьные конденсаторы 9 и 10. Таким образом, за время пуска инвертора .вначале выпопняется условие Zf Г ZMO/W затем н Zмо/л обеспечивающие надежный пуск инвертора. Установившийся режим. Еспи в процессе работы инвертора сопроШвпение нагруз ки остается неизменным, то по обмотке 15 ток не протекает, так как напряжение на конденсаторе 19 равно амплитудному значению напряжения на этой обмотке. В случае бозрастания сопротивления нагрузки, напряжение на обмотке 15 становится больше напряжения на конденсаторе 19, что вызывает протекание тока в этой цепи. Следовательно, при увеличении сопро тивления нагрузки эта возвратная цепь демпфирует нагрузку, стабилизируя режим работы инвертора. Кроме того, как и при пуске инвертора, сброс может осуществляться и по второму контуру 19-21-22-9-12-13-10-19, еспи из рассмотрения работы инвертора вид но, что в данной схеме используются два опорных напряжения - напряжение на конденсаторе 19 и сумма напряжений на разI делительных конденсаторах 9 и 10, причем величина опорн ях) напряжения на конденсаторе 19 изменяется от О до значения, определяемого выражением и --и оЦгЦ от режима рабо ты инвертора. В схеме инвертора можно ппавно изменять уровень ограничения напряжения на нагрузке. С этой целью в качестве вен , типя 21 использован тиристор, управляющий импульс jHa который поступает с переменного резистора 25. Напряжение на нагрузке 17 всегда пропорционально напряжению на Дополнительной обмотке 16, с которой сигнал поступает на депитепь. Изменяя величину сопротивления резистора 25, можно в нужный момент времени включать тиристор 21, ограничивая напряжение на нагрузке по контуру, рассмотренному при описании работы инвер тора. Еспи параметры инвертора и нагрузки подобраны так, что во всех режимах работы выполняется неравенство и,+Ц(л 7 У(ч 4 UtOi Данную цепь можно использовать для регулирования напряжения на нагрузке в широких пределах. Использованная в полумостовом инверторе схема возвратной цепи может эффекчен в цепь раздепитепьного конденсатора. Принцип работ возвратной цепи остается тот же. Формула изобретения 1.Последовательный инвертор, содержащйй тиристорный полумост, связанный через коммутирукяций контур с Двумя последовательно соединенными разделнтепьвыMR конденсаторами, выходной трансформатор, дотопнительная вторичная обмотка которого одним концом, соедниеиа с отрицательным, а другим концом связана через диод с положительными входными вывода ми, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности пуска и улучшения динамических характеристик, оя снабжен допоп1О1телы1ьгми веншлем и кс денсатор м,включенным между отрицательным входным выводом и катоаам диода, связанным с положительным входным вьгаоДом через указанный дополнительный вентиль, а первичная обмотка выходного трансформатс включена- в цепь разделительных конденсаторов. 2.Инвертор по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью улучше1гая массогабаритикос показателей, пополнитель ная обмотка выходного трансформатора включена согласно с первичной обмоткой. 3.Инвертор по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью улучшения формы кривой выходного тока, послед жатепьно с дополнительным вентилем включен дроссель:4. Ивверт( по п. 1, отличающий с я тем, что, с цепью ограничения выходного напряжен|1я до i за данного и обеспечения возможности его плавого регулирования, выходкой трансформаор снабжен второй дополнительной обмотой, а в качестве дополнительного вентия использован тиристор, управляющий лектрод которого через пороговый эле ент подключён к первому концу второй ополнительной обмотки, второй конец коорой через резистор и дополнительный иод, включенный в обратном направлении, оединен с катодом указанного дополнитепь ого тиристора, причем между первым ксшом второй дополнительной обмотки и Евто дом попопнительного аиоаа включен второй резистор. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свиаетепьство СССР №535695, кп. Н 02 М 7/515, 1973.

/8 6Sie& 5

i/ i

К

f

2 68 2.Авторское свиаетепьство СССР N9 61О266, Kfl. Н 02 М 7/515, 1976. 3.Тиристоры. Технический справочник. Перевод с ангп. Под ред. В. А, Лабунцова и др. ,Иаа. 2-е, доп., М., Энергия, 1971, с. 294, рис. Г1-20,б.