SU1073863A1 - Автономный инвертор - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электро технике, а именно к преобраэовательной технике и может быть использовано дл  преобразовани  посто нного напр жени  в переменное.

Известен тиристорный инвертор с двухступенчатой коммутацией, коммутирующие дроссели которого выполнены нелинейными с дополнительными Обмотками, подмагничиваемыми.посто нным током. С целью повышени  КПД и уменьшени  габаритов инвертора дополнительные обмотки через ЭГраничительный дроссель включены последовательно в цепь его питани  Г1J.

Недостатками такого инвертора  вл ютс  наличие магнитной св зи между рабочими и дополнительными ©бмотками, что усложн ет работу устройства , а также необходимость использовани  ограничительного дроссел , что снижает технико-экономические показатели инвертора.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  автономный инвертор, соЦвркащиЛ соединенные с входными выводами две последовательно соединенные силовые цепи, содержащие силовые тиристор и обмотку дроссел  кажда  цепь зашунтирована обратным Диодом, обща  точка которых образуе Вывод дл  подключени  нагрузки, двакоммутирующих контура, образованных соединенными в кольцо коммутрующими конденсаторами, тиристором и обмоткой дроссел , причем коммутирующа  обмотка зашунтирована обратным диодом 2.

Недостатками инвертора  вл ютс  повышенные потери при разр де дроссел  на коммутирующий контур.

Цель изобретени  - повыиение КПД автономного инвертора, расширение его частотного диапазона и функциональных возможностей.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в автономном инверторе, содержащем св занные с входными выводами две последовательно соединенные силовые цепи, состо щие кажда  из силового тиристора и обмотки дроссел , причем Кс1жда  цепь зашунтирована обратным диоде, а их обща  точка образует вывод дл .подкл Н чени  цепи нагрузки, два коквиутирующих контура, образованных Ксшсдый соединёнными в кольцо ко1«4утирующим конденсатором, тиристором и обмоткой дроссел , дроссель снабжен общей дл  обоих контуров коммутации обмоткой подмагничивани , включенной между одной из силовых цепей и входньж выводом, при этом коммутирующие конденсаторы соединены в последовательную цепь и подключены к входным выводам, нагрузка, состо ща  из двух цепей, подключена параллельно обратным диодам, а магиитопровод дроссел  выполнен на четырех С-образных сердечниках, причем силова  и коммутирующа  обмотки каждой цепи расположены на своем сердечнике, а оба указанных сердечника ориентированы ортогонально по двум сердечникам, на которых рас положена обмотка подмагничивани .

При этом в 3-4 раза возрастает добротность дроссел  по сравнению с дросселем известной конструкции, что снижает уровень потерь в коммутирующих элементах и расшир ет область рабочих частот инвертора до 2,5 кГц при использовании дросселей , изготовленных из обычной электротехнической стали, причем отсутствие магнитной св зи между анодной и катодной обмотками исключает наличие послекоммутационных короткозамкнутьос контуров, что также способствует повышению КПД автономного инвертора. Коммутирующий узел позвол ет выключать анодный и катодный тиристоры в произвольные моменты времени, что дает возможнос модулировать выходное напр жение инвертора по заданному закону и тем самым расшир ет его функциональные возможности.

Если магнитна  разв зка между парами коМмутирук цих обмоток осущесвл етс  путем их вынесени  на отдельные С-образные половины магнитопровода , то исключение магнитной св зи между этими обмотками и обмоткой подмагничивани  происходит за счет их ортогональной ориентации. При этом передача мощности из ксжмутирующих цепей в силовую цепь инвертора значительно ослаблена и осуществл етс  только за счет диагональной составл ющей части магнитного потока , создаваемого коммутирующими обмотками.

Конструкци  магнитопровода, вз та  за основу при проектировании коммутирующего дроссел  данного инвертора известна. Однако функциональное назначение известного устройства и устройства, примен емого в предлагаемой схеме автономного инвертора коренным образом отличаютс . Дело в тем, что параметрические трансформаторы с ортогональной ориентацией магнитных потоков предназначены дл  передачи мощности и стабилизации уровн  выходного сигнала гармонической формы посредство регулировани  козффицие нта передачи Последнее осуществл етс  при измене НИИ тока в обмотке подмагничивани .

В кс ймутируйщем дросселе инверто ра обмотка подмагничивани  служит дл  создани  сильного поперечного пол  в тех С-образных половинах магнитопровода, на которых расположены анодна  и катодна  пары обмоток . Наличие поперечного пол  приводит к значительному снижению потерь на гистерезис, вследствие чего добротность контуров, срсто щих из конденсаторов к,оммутирующего узла, анодной и катодной первичных обмоток, значительно увеличиваетс . При этом к дросселю предъ вл ютс  достаточно жесткие требовани  по ограничению диапазона изменени  индуктивности этих обмоток, а коэффициент передачи между анодной первичной и вторичной, катодной первичной и вторичной обмотками практически не зависиФ от тока подмагничивани .

Дл  удовлетворени  этих требований магнитопровод дроссел  также дтроектируетс  с существенньами отличи ми . В частности, он отличаетс  от известного не только по числу виков обмоток, но и увеличенной площадью контактов С-образных половин магнитопроводов. Существенным отличием  вл етс  и то, что в дросселе практически не наблюдаютс  параметрические эффекты, наличие которых затрудн ет эксплуатацию инвер ора, а потокова  св зь между анодной. и катодной парами обмоток и обмотко подмагничивани  выражена значительно слабее.

.Близка  к ортогональной ориентаци  магнитных потоков дроссел  позвл ет использовать его многофункционально . Например, обмотка подмагничивани  может быть включена в цепь нагрузки инвертора и использоватьс  либо как дополнительна  индуктивнос фильтра вь1ходного напр жени , либо как ограничивающий пусковые токи ре актор. Эффективность подмагничиваИи  при этом не снижаетс , однако число витков обмотки подаагничиван 1Я должно быть увеличено.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого устррйства/ на фиг. 2 конструкци  магнитопровода дроссел  и размещение обмоток на нем.

Автономный инвертор содержит св занные с входными выводами 1 и 2 две последовательно соединенные силовые цепи, состо щие кажда  из силового тиристора 3 (4/ и Ьбмотки ,5 (б дроссел  7, причем кажда  цепь зашунтирована обратным диодом 8 и 9, два коммутирующих контура, образованных каждый соединенными в кольцо коммутирующими конденсатором 10 (ill, тиристоров 12 (13)и обмоткой 14 (15) дроссел  7, обмотка 16 подмагничивани , включенна  между входным выводом 2 и катодом тиристора 4, конденсаторы 10 и 11 соединены в последовательную цепь и подключены к входным выводам 1 и 2, нагрузка состоит из двух цепей 17

и 18 и подключена параллельно обрат ньм диодом 8 и 9, магнитопровод дроссел  7 выполнен на четырех С-образных сердечниках, причем силова  5 (6 I и кo Ф4yтиpyющa  14 (iS) обмотки расположены на своем сердечнике 19 (20)J, которые ориентированы ортогонально двум сердечникам 21 и 22, на которых расположена обмотка 16 подмагничивани . Узел 23 коммутации образован двум  контургцш 10...15 коммутации и дросселем 7.

Устройство работает следунхцим образом..

Переменное напр: жение на сопротивлени х нагрузки 17 и 18 формируетс  путем поочередного открывани  анодного 3 и катодного 4 тиристоров Наиболее простым  вл етс  случай .формировани  выходного напр жени  пр моугольной формы, когда длительность открытого состо ни  анодного 3 и катодного 4 тиристоров составл ет 180 зл. град. Например, лри включении анодного тиристора 3, ток от источника протекает по анодной вторичной обмотке 5 дроссел  7, через сопротивление нагрузки 18 li обмотку 16 прд: агничивани . Синхронно с анодным тиристором 3 открываетс  разр дный тиристор 13 И конденсатор 11 начинает колебательный перезар д через катодную первичную обмотку 15 При этом во вторичной катодной обмоке 6 наводитс  импульс напр жени , направленный встречно напр жению источника питани . Напр жение вторичной обмот-ки 6 прикладываетс  к катодному тиристору 4 и запирает его. Накопленна  электромагнитна  энерги  за счет тока нагрузки, протекающей по катодной вторичной обмоке 6, расходуетс  на перезар д конденсаторов 11 и 10, до момента включени  разр дный тиристор 13 зар жен до пол рности, указанной в скобках. В момент открывани  тиристора 13 он начинает колебательный перезар д по-цепи: положительный зажим 1 источника питани  - первична  катодна  обмотка 15 - тиристор 13 - отрицательный зажим 2 источника питани  и зар жаетс  до напр жени , превышающего напр жение источника питани  на величину перезар да конденсато- ра 11. Тиристор 13 закрываетс  естественным способом при изменении пол рности тока перезар да конденсаторов 10 и 11. Напр жение на конденсаторах 10 и 11 достигает в этот момент максимального значени  и после выключени  тиристора 13 сохран етс  на достигнутом уровне, а его пол рность указана без скобок Тем самым заканчиваетс  этап подготовительного зар да конденсатора 10 и коммутирующий узел 23.подготовлен к коммутации анодного тиристо

Claims (1)

1. АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий связанные с входными выводами две последовательно соединенные силовые цепи, состоящие каждая из силового тиристора и обмотки дросселя, причем каждая цепь зашунтирована обратным диодом, а их общая точка образует вывод для подключения цепи нагрузки, два коммутирующих контура, образованных каждый соединенными в кольцо коммутирующими конденсатором, тиристором и обмоткой дросселя, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, дроссель снабжен общей для обоих контуров коммутации обмоткой подмагничивания, включенной между одной из силовых цепей и входным выводом, при этом коммутирующие конденсаторы соединены в последовательную цепь и подключены к входным выводам, нагрузка, состоящая из двух цепей, подключена параллельно обратным диодам, а магнитопровод дросселя выполнен на четырех С-образных сердечниках, причем силовая и коммутирующая обмотки каждой цепи расположены на своем сердечнике, а оба указанных сердечника ориентированы ортогонально двум сердечникам, на которых расположена обмотка подмагничивания.

   .1