Инвертор

Инвертор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ИНВЕРТОР, содержащий подключенные анодами через дроссель к положительному выводу источника тока два тиристора, катоды которых соединены с концами первичной обмотки выходного трансформатора, со средним выводом, соединенным с отрицательным выводом источника питания, а также два последовательно соединенных коммутирующих тиристора, подключенных п 7 4 ff общей точкой к первой обкладке коммутирующего конденсатора, о т л и Ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения энергетических показателей и , эксплуатационной надежности, выход- , ной трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, подключенной одним выводом к второй обкладке коммутирующего конденсатора, другим выводом к отрицательному выводу источника питания, непосредственно подключенного к коммутирующим тиристорам, при этом число витков дополнительной обмотки определяется неравенством. Дое. К - W о S где W число витков дополнительА OS (/) ной обмотки выходного трансформатора ; сг коэффициент, определяющий условия коммутации рабочих тиристоров, равный 0,99-0,5; число витков первичной обмотки выходного трансформатора . ИЙ t у У 00 г0 -0 Х7

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСОУБЛИН

3(5Н Н 02 М 7 515

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOIVlV СВИДЕТЕЛЬСТВ .Ф

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3402125/24-.07 (22) 02.03.82 (46) 07.10.83. Бюл. Р 37 (72) A.A. Березин, П.Е. Конченков и A.Н. Смирнов (71) Специальное конструкторское бюро ордена Ленина физико-технического института им. A.Ô. Иоффе (53) 621.314.572(088.8) (56) 1. Бедфорд Б. и др. Теория автономных инверторов. M., "Энергия", 1969, с. 25, рис. 2-2.

2. Авторское свидетельство СССР

9 623244, кл. Н 02 М 7/537, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР,<

9 672713, кл. Н 02 M 7/515, 1978. (543 (57) ИНВЕРТОР, содержащий подключенные анодами через дроссель к положительному выводу источника тока два тиристора, катоды которых соединены с концами первичной обмотки выходного трансформатора со средним выводом, соединенным с отрицательным выводом источника питания, а также два последовательно соединенных коммутирующих тиристора, подключенных

„„SU„„46877 A общей точкой к первой обкладке коммутирующего конденсатора, о т л и ч:а ю шийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей и эксплуатационной надежности, выходной трансформатор снабжен дополнитель. ной обмоткой, подключенной одним выводом к второй обкладке коммутирующего конденсатора, другим выводом— к отрицательному выводу источника питания, непосредственно подключенного к коммутирующим тиристорам, при этом число витков дополнительной обмотки определяется неравенством.

K Кл

Р

CCI где W. — число витков дополнительной обмотки выходного транД ОБ сформатора;

К вЂ” коэффициент, определяющий условия коммутации рабочих тиристоров, равный

0,99-0,5;

N число витков первичной обмотки выходного трансформатора.

104887 7

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах автономного и гарантированного питания.

Известны инверторы на тиристорах с трансформаторным выходом, у кото.рых коммутация осуществляется за счет введения в схему коммутирующего конденсатора $ 1l.

Недостатком инверторов является то, что запирание любого из рабочих 10 тиристоров связано с переэарядом коммутирующего тиристора, вызываю,щего перенапряжение в схеме.

Известны также инверторы, выполненные по схеме с дополнительными коммутирующими тиристорами и дополнительным источником постоянного тока P2) .

Однако такие инверторы отличаются сложностью схемной реализации и требуют гальванической развязки основного и дополнительного источников постоянного тока.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является параллельный инвертор, выполненный по нулевой схеме и содержащий трансформатор, к выводам первичной обмотки которого подключены два, соединенных последовательно, коммутирующих конденсато- 30 ра и катоды двух рабочих тиристоров, .аноды которых соединены между собой и через дроссель подключены к положительному полюсу источника постоянного тоха, отрицательный полюс которого подключен к средней точке первич. ной обмотки трансформатора. Кроме того, инвертор содержит два коммутирующих тиристора, согласно и последовательно соединенных между собой, при этом анод одного из. них соединен с положительным полюсом источника, а катод другого — со средней точкой первичной обмотки трансформато- ра. „

Известный инвертор целесообразно 45 использовать при реализации широтноимпульсной модуляции. Проведенный. анэ из электромагнитных процессов, про;.сходящих в инверторе, показывает; что в течение каждого периода часто- 5Q ты преобразования происходит четыре раза изменение энергии (заряд — пере-, заряд — разряд) каждого .коммутирующего конденса.тора, из которых только одно изменение энергии связано с коммутацией рабочего тиристора 3)).

Однако заряд — перезаряд — разряд указанных конденсаторов происходит через первичные обмотки силового трансформатора, что приводит к расходованию не только запасенной в них О энергии на омические потери в обмотках, но и к искажению формы выходного напряжения, что ухудшает характерно" тики широтно-импульсной модуляции и ограничивает диапазоны регулирования 65 скважности импульсов. Следовательно, стремление исключить токи разряда коммутирующих конденсаторов через рабочие тиристоры приводит к допол-, нительной нагрузке первичной обмотки силового трансформатора и к большему количеству циклов заряд — разряд в каждом периоде, что снижает не только функциональные возможности известного инвертора как широтноимпульсного модулятора,,но и энергетические показатели и надежность инвертора в целом.

Цель изобретения — повышение энергетических показателей и эксплуатационной надежности инвертора.

Указанная цель достигается тем, что в инверторе, содержащем подключенные анодами через дроссель к положительному выводу источника питания два тиристора, катоды которых соединены с концами первичной обмотки выходного трансформатора со средним выводом, соединенным с отрицательным выводом источника питания. а также два последовательно соединенных коммутиючюших тиюистоюа . подключенных общей точкой к пеювой обкладке коммутиюующего конденсатоюа выходной тюансфоюматою снабжен дополйительной обмоткой, подключенной одним выводом к второй обкладке коммутирующего конденсатора, другнм выводом — к отрица" тельному выводу источника питания, непосредственно подключенного к коммутирующим тиристорам, при этом число витков дополнительной обмотки определяется неравенством где М - число витков дополнительной

Д ОБ вторичной обмотки выходного трансформатора;

К вЂ” коэффициент, определяющий условия коммутации рабочих тиристоров, равный 0,99-0,5;

W — число витков первичной обмотки выходного трансформатора, На чертеже представлена схема инвертора.

Инвертор содержит выходной трансформатор 1, два рабочих тиристора

2 и 3, дроссель 4, два коммутирующих тиристора 5 и б, коммутирующий КоНденсатор 7 и источник 8 постоянного тока. Выходной трансформатор 1 снабжен первичной 9 и дополнительной

10 обмотками. Выводы первичной обмотки 9 подключены к катодам рабочих тиристоров 2 и 3, аноды которых соединены между собой и подключены к одному выводу дросселя 4. Другой вывод дросселя 4 подключен к положительному полюсу источника 8 постоянного тока. Средняя точка первичной обмотки 9 подключена к отрицашельному полюсу источника 8 постоянного тока. 1046877 ного напряжения, прикладыв аемого к запираемому тиристору в момент его коммутации. Оптимальное значение ко- эффициента К может быть определено в зависимости от изменения нагрузки инвертора и ее характера.

Использование дополнительной вторичной обмотки выходного трансформатора выгодно отличает предлагаемый инвертор от прототипа, так как позволяет упростить не только схему инвертора за счет уменьшения количества элементов, входящих в контур коммутации рабочих тиристоров (исключается один коммутирующий конденсатор), но и уменьшить количество циклов заряд — разряд коммутирующего конденсатора (на каждый период частоты преобразования приходится только один заряд — разряд), что снижает в четыре раза потери энергии при коммутации рабочих тиристоров и увеличивает надежность инвертора. Кроме того, надежность инвертора увеличивается и за счет того, что в момент отпирания коммутирующих тнристоров происходит изменение структуры инвертора, т.е. образуется параллельная цепь передачи энергии от источника постоянного тока в первичную обмотку выходного трансформатора по допол-. нительной вторичной обмотке. При этом величина тока открытого рабочего тиристора уменьшается и к нему прикладывается обратное напряжение первичной обмотки выходного трансформатора, что способствует улучшению надежности коммутации рабочего тиристора и повышает эксплуатационную надежность инвертора в целом.

За счет снижения частоты работы коммутирующего конденсатора и кратковременности протекания импульсного коммутирующего тока дополнительная обмотка выходного трансформатора может быть выполнена проводом с меньшим сечением, что позволяет значительно снизить габаритные размеры выходного трансформатора и, следовательно, улучшить удельные массовые показатели, что весьма существенно при создании мощных преобразователей на основе модульного принципа их построения для подвижных объектов, где масса и габариты имеют определяющее значение.

Оптимальный выбор соотношения

Ид - К - й„ обеспечивает уменьшение выбросов напряжения в моменты комму" тации, что способствует улучшению формы выходного напряжения инвертора и, соответственно, увеличивает возможность использования предлагае4 мого инвертора в качество широтноимпульсного модулятора.

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Коммутирующие тиристоры 5 и б соединены между собой согласно и последовательно и подключены непосредственно к источнику 8 постоянного тока.

Дополнительная обмотка 10 одним выводом подключена к обкладке коммути- 5 рующего конденсатора 7, другая обкладка которого подключена к общей точке соединения коммутирующих тиристоров 5 и б. Другой вывод дополни.тельной вторичной обмотки 10 подключен to к отрицательному полюсу источника

8 постоянного тока. Дополнительная вторичная обмотка 10 выходного трансформатора 1 конструктивно выполнена с меньшим числом витков rfo сравнению с первичной обмоткой 9 выходного трансформатора 1.

Инвертор работает следующим об-. разом.

При подаче импульсов на управляющие электроды рабочих тиристоров

2 и 3 происходит поочередное их открытие, а их закрытие соответствует моменту подачи управляющего импуль- . ,са на соответствующий коммутирующий тиристор 5 или б. Закрытие рабочих тиристоров 2 и 3 происходит благодаря.заряду (разряду) коммутирующего конденсатора 7 через дополнительную вторичную обмотку 10. Вследствие этого в первичной обмотке 9 выходно- 30 го трансформатора наводится ЭДС, направленная встречно напряжению источника 8 постоянного тока. Так как число витков дополнительной вторич. ной обмотки 10 меньше числа витков 35 первичной обмотки 9, то наводимая в первичной обмотке ЭДС превышает напря жение источника 8 постоянного тока, т.е. создаются условия для закрытия рабочих тиристоров 2 или 3, находя- 4П щихся в проводящем состоянии. При этом на коммутирующем конденсаторе каждому циклу коммутации соответствует только один заряд или разряд коммутирующего конденсатора 7. Подклю- 45 чение коммутирующих тиристоров 5 и б непосредственно к, источнику 8 постоянного тока позволяет обеспечить требуемую скорость нарастания тока заряда коммутирующего конденсатора, что необходимо для получения в первичной обмотке 9 выходного трансформатора 1 йДС с крутым передним фронтом.

Величину коэффициента К выбирают исходя из требования получения ЭДС в первичной обмотке 9, превышающей напряжение источника 8 постоянного тока, т.е ° верхний предел К = 0,99 ограничен именно этим условием.Йижний предел К = 0,5 не является весь- щ ма строгой величиной,.он выбирается исходя из условий ограничения обрат-, " ВНИИПИ Заказ 7748/54 Тираж 687 Подписное