RU10300U1 - Автономный инвертор - Google Patents

Abstract

Автономный инвертор, содержащий два силовых тиристора, катоды которых соединены с отрицательным выводом источника питания постоянного напряжения, сглаживающий дроссель в цепи источника питания и выходной трансформатор, первичная обмотка которого выполнена по схеме со средней точкой, отличающийся тем, что параллельно каждому из силовых тиристоров подключены два последовательно согласно соединенных коммутирующих тиристора, между точками соединения которых включен коммутирующий конденсатор, а сглаживающий дроссель разделен на две основные магнитосвязанные обмотки, которые подключены последовательно с каждым из силовых тиристоров и имеют рекуперационные обмотки, через диоды соединенные с положительным полюсом источника питания, обратные диоды своими анодами подключены к отрицательному выводу источника питания, а катодами - к концам первичной обмотки выходного трансформатора.

Description

Автономный инвертор.

Полезная модель относится к преобразовательной тсхппк-с я быть иснользоваиа в устройствах электропитания.

Известен ннвсртор напряжения 1, Содержании выходной трансформатор со средним выводом, подключенным к исгочннку питания и ocHOBiibic тиристоры с обратными диодами. Для коммутацнн одного основного тиристора требуется два вспомогательных тиристора и коммутирующий LC-контур. Недостатком данного инвертора является обязательное иа.пичие коммутирующего дросселя, что увеличивает массогабаритные нараметры устройства, и отсутствие в нени источника иитания токоограиичивающего элемента, что накладывает огра1П чения на ключевые элементы ехемы, связанные со скоростью нарастания тока в IHIX.

Известен авгогюмный инвертор 2, содержащий трансформатор, к концам иервичной обмотки которого подключены аноды Г(В силовых тириеторов. катоды которых соединены между собой i с о1рииательиьЛ вхол110|-о источника постоянного 11анряжс Н1я. ио.южите..ьиы иолюс входного источника подключен к средней точке нер15ичной оомотки траисформатора через дроссель и диод. Кроме того, инвертор содержи г zma ко.ммутирующих тиристора, аноды которых подключень к ажхтам соответствующих силовых тиристоров, а катоды - объединены и нодкл Оче11ы к средней точке первичной обмотки тране(1)О :1матора через диод и к о гр и дательному полюсу входного источника через ноеледовательную коммутирующую /,С-цепь. Данный инвертор выбран в качестве нрототииа.

Иедоетатком схемы является то обстоятельство, что рабочий ток на всех этапах работы инвертора протекает через два иоследова1ельно соединенных вентиля, а это, увеличивая статические потери, снижает энергетические иоказатели устройства в целом.

Задачей полезной модели является повышение коэффициента гюлезного дсйегвия (КПД) инвертора.

МП к: 6 iU)2M 7/519

Поставленная задача достигается тем, что в автономном инверторе, содержащем два силовых тиристора, катоды которых соелинеьн с отрицательным выводом источника питания постоянного напряжения. сглаживарощий дроссель в цепи источника питания и выходной трансформатор, нервичная обмотка которого выполнена по схеме со точкой, согласно полезной модели, параллельно каждому из силовых тиристоров, подключаются два последовательно согласно еоел1Н енн 1х коммутирующих тиристора, между точками соединения которых включен коммутирующий конденсатор, а сглаживающий дроссель разделен на две основные магнрттосвязанные обмотки, которые подключены последовательно с каждым из силовых тиристоров. и имеют рекуперационные обмотки, через диоды соединенные с ноложител1) полюсом источника питания, а также вводятся обратные диоды, своими анодами подключаемые к отрицательному выводу источника питания, а катола,и к KOHiiaM первичной обмотки выходного транефор атора. При )тсм ток, нотреблясмый от источника питания, в каждом нолунериоде протекает только через один полупроводниковый прибор, что снижает потери в схеме, обуславливая повышение коэффициента но.чсчного деГютвня инвертора. Предложенное включение коммутиру1О11И1х THPHCIX POIJ позво.чяет совместить в инверторе цикл запирапия силового 1нристора с циклом перезаряда коммутирующего конденсатора. а введение рекунсрациоиных обмоток в сглаживающий дроссель - огра Н1чить вь броеы напряжения на силовых тиристорах.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема инвертора.

Устройство содержит входной источник постоян1юго нанряжения 1. Одно плечо инвертора составляют: последовательно соединенные коммутируюнн-ie тиристоры 2, 3, которые подключс1и 1 нарачлсл1,но силовому тиристору 4 с обратным диодом 5, дроссель с основной oб юткoй 6 и реку нерационной обмоткой 7, подключенной через диод 8 к положительному полюсу источника питания. Во втором илече стоит, подключенная через диод 9 к положительному полюсу входного источника, рекунерацрюиная обмотка 10, которая магнитосвязана с основной обменной

11 (а также с обмотками 6 и 7), обратный диод 12 силового тиристора 13 и последовательно соединенные коммутирующие тиристоры 14 и 15. К точкам соединения коммутирующих тиристоров плеч инвертора подключен коммутирующий конденсатор 16. К средней точке первичных нолуобмоток 17 и 18 выходного автотрансформатора 19 подключен положительный полюс источника питания, отрицательный полюс соединен с катодами тиристоров 3, 4, 13, 15, анодами диодов 5, 12, а также с концами рекуперационных обмоток 7 и 10.

Инвертор работает следующим образом.

С устройства управления (на фиг. не показано) на управляющие электроды тиристоров подаются импульсы в последовательности: 3 и 14, 4. 2 и 15 - в первом полупериоде; 13, 3 и 14 - во втором нол у периоде; в следующих полупериодах в последовательности: 4, 2 и 15, 13. 3 н 14.

При поступлении управляющих импульсов на тиристоры 3 и 14 они одновременно отпираются и коммутирующий конденсатор 16 заряжается до напряжения питания с полярностью, указанной на схеме, через элементы: положительный полюс источника питания 1 - первичная обмотка 18 выходного трансформатора - основная обмотка 11 сглажинаюпюго дросселя - тиристор 14 - конденсатор 16 - тиристор 3 - отрицательный полюс источника питания 1. После окончания заряда тиристоры 3 и 14 : апираюгся.

После отпирания силового тиристора 4 сигналом управления, рабочий ток протекает по цепи: источник питания 1 - обмотка 17 трансформатора 19 - основная обмотка 6 сглаживающего дросселя - силовой тиристор 4 источник питания 1. Для закрытия тиристора 4 одновременно подаются импульс управления на коммутирующие тиристоры 2 и 15. Ток запираьп1я тиристора 4 протекает по цепи: положительная обкладка конденсатора 16 (поляртюсть согласно фиг.1) - коммутирующий тиристор 15 - силовой тиристор 4 - коммутирующий тиристор 2 - отрицательная обклалТка конденсатора 16. Одновременно происходит перезаряд конденсатора 16 до ДВОЙ1ЮГО напрямсения питания по цепи: положительный полюс источника питания 1 - обмотка 17 выходного трансформатора - основная обмотка 6 сглаживающего дросселя - коммутирующий тиристор 2 - конденсатор 16 коммутирурощий тиристор 15 - отрицательный полюс источ11 к-а питания . процесс за1санчиг5астся после запирания тиристоров 2 и 15.

Далее ироцессы повторяются для второй части cxcxfbi: oTniinaHp.e силового тиристора 13, запирание тиристора 13 и перезаряд кО деисатора 16 при включсиии коммутирующих тиристоров 3 и 14. Отличптс.ыю) особенностью коммутационного узла является отслтствие холостых перезглг мок коммутирлющего конденсатора, т.е. повышение коэффициента по:1сзиого узла. При каждом новом подключении источника питания 1 к ицвертор)формируются управляющие импульсы для пары к-ол;мутир -юии1х тиристоров, чтобы зарядить конденсатор 16.

Чтобы ограничить выбросы напряжения на силовых гиристорах, в дроссель введены рекуперационные обмотки 7 и 10. Для первого пдсча инвертора: ток из обмотки 6 (на этапе спада) переходит в обмоткл 7 и через диод 8 возвращается в источник питания.

За один период работы инвертора магнитопровод трансформатора 19 нере.магничиваечся дважды, а на выходе получаем перемеипое и.мпу.и.снос напряжение с постоянным периодом и с длительностью импульсов, определяемой рсжи.мом щиротно-импульсного регулирования.

Прак-т1;чсская реализация инвертора на мощность 2,2 кВт iipi напрмжеии источника питания 50 В выполнена на осио15мых элементах: силовые тиристоры - ТЧ50, коммутирующие тирпсторы - ГЧ25. коммутирующий конденсатор - МБГЧ - 250 В - 40 мкФ. обрагные диоды ДЧ104., выходной трансформатор - нестандартный, выподпен на двух сердечниках ТСА-270, сглаживающий дроссель - нестандартный, вьнюднен на сердечнике ТСЛ-280.

Использованная литератзфа

1.Б. Бедфорд. Р. Хофт Теория автономных инверторов. М.. Энергия. 1969, с. 99-115.

2.А.С. СССР .N 1705991, МКИ Н 02 М 7/519. Автоночшый инвертор /Федоров А.Г. - опубл. 1992. Бюл. №2.

Claims (1)

1. Автономный инвертор, содержащий два силовых тиристора, катоды которых соединены с отрицательным выводом источника питания постоянного напряжения, сглаживающий дроссель в цепи источника питания и выходной трансформатор, первичная обмотка которого выполнена по схеме со средней точкой, отличающийся тем, что параллельно каждому из силовых тиристоров подключены два последовательно согласно соединенных коммутирующих тиристора, между точками соединения которых включен коммутирующий конденсатор, а сглаживающий дроссель разделен на две основные магнитосвязанные обмотки, которые подключены последовательно с каждым из силовых тиристоров и имеют рекуперационные обмотки, через диоды соединенные с положительным полюсом источника питания, обратные диоды своими анодами подключены к отрицательному выводу источника питания, а катодами - к концам первичной обмотки выходного трансформатора.