SU736312A1 - Регулирующий инвертор - Google Patents

Description

(54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ИНВЕРТОР Изобретение относитс  к области преобразовательной техники и может быть использовано в системах вторично электропитани  и электропровода дл  преобразовани  посто нного напр  жени  в переменное, регулируемое по величине или форме кривой. Известен много чеечньай инвертор, в котором отдельные двухтактные  чей ки подключены со стороны входа (источника питани ) параллельно, а выхо ные обмотки отдельных преобразовательных  чеек, соединенные последова тельно, подключены к нагрузкам 1. .Однако при множестве нагрузок на вторичной- стороне трансформатор полу чаетс  сложным, так как. в каждой из  чеек трансформатор содержит число вторичных обмоток, равное числу нагрузок инвертора. Известен инвертор, в котором тран форматор выполнен на нескольких маг нитопр.оводах, каждый из которых в отдельности обхвачен обмотками, соединенными с соответствующими преобра зовательными  чейками, а выходные обмотки обхватывают все магнитопрово ды 2. Этот инвертор  вл етс  наиболее близким по технической сущности к предложенному. Недостатком такого инвертора  вл етс  ограниченное количество  чеек, которые могут быть объединены в одном устройстве, так как технологи  изготовлени  трансформатора существенно усложн етс , если вторичные обмотки необходимо наматывать более чем на три-четыре сложенных вместе сердечника, на каждом из которых уже имеютс  первичные обмотки. Целью изобретени   вл етс  упрощение инвертора. Это достигаетс  тем, что предложенный регулируемый инвертор, содержащий N преобразовательных  чеек и трансформаторный увелг в котором имеетс  N первых сердечников, причем первичные обмотки каждой из  чеек намотаны на отдельном сердечнике, принадлежащем этой  чейке, имеет вторые-сердечники, на которых расположены , вторичные обмотки, а все сердечники трансформаторного узла обхвачены короткозамкнутым витком. Инветор может иметь дополнительный сердечник без обмотки с магнитной проницаемостью, существенно меньшей , чем у первых и вторых сердечников .

На чертеже изображен предложенный инвертор, в котором трансформаторный узелсодержит один сердечник с вторичными обмотками и один сердечник без обмоток.

Между входными выводами 1 и 2 включены параллельно перва , N-  преобразовательные  чейки 3 и 4. В первой преобразовательной  чейке первична  обмотка, содержаща  секции 5 и 6,. намотана на сердечник 7, а в N-й преобразовательной  чейке 4 первична  обмотка намотана на сердечник 8. Первична  обмотка первой преобразовс1вательной  чейки подключена к выво .дам 1 и 2 через управл емые силовые ключи 9 и 10, шунтированные диодг1ми 11 и 12. В остальных преобразовательных  чейках подключение первичных обмоток производитс  аналогично. Управл ющие электроды силовых ключей отдельных преобразовательных  чеек подключены к устройству 13 управлени  (коммутации). Трансформаторный узел 14 содержит сердечник 15 без Обмоток и сердечник 16 с вторичными обмотками. Магнитна  проницаемость сердечника 15 существенно ниже Mcirнитной проницаемости сердечников 7, 8, 16. Все сердечники трансформаторного узла обхвачены короткозамкнутым витком 17.

Принцип действи  инвертора следующий .

При отсутствии сердечника 15 vзeл 14 состоит из двух обычных трансформаторов на сердечниках 7, 8 и на сердечнике 16, а короткозамкнутый виток  вл етс  вторичной обмоткой первого трансформатора и первичной обмоткой второго. Если в устройство введен сердечник 15, при отпирании силовых ключей одноименных плеч двухтактных преобразовательных  чеек ток в короткозамкнутом витке 17 начинает гшс1вно нарастать в соответствии с изменением магнитного потока в сердечнике 15 Плавное нарастание-тока в витке 17 вызывает также плавное нарастание тока во вторичных обмотках на сердечнике 16. Поскольку магнитна  проницаемость сердечника 16 много больше; магнитной прони цаемости сердечника 15, это означает, что МДС в сердечнике 16,существеннб ниже МДС в сердечнике 15. Тогда ток витка 17 передаетс  И -обмотки на сердечнике 16 без потерь, т. е. (,.

С другой стороны, подобное утверждение справедливо и дл  сердечников , на которых намотаны первичные обмотки и, следовательно, в первичной обмотке каждой из N преобразовательных  чеек протекает один и тот же ток, величина которого определ етс  соотношением J (J

w7

(

Плавность нарастани  магнитного потока в сердечнике 15 св зана со следующим.

При отпирании одноименных силовых ключей различных двухтактных преобразовательных  чеек одноименные секции первичной обмотки сердечников 7,..., 8 оказываютс  подключенными к источнику питани . Поэтому изменение магнитного потока во времени в этих серQ дечниках происходит с посто нной

скоростью, т. е. ( ... - {)ff. const.

Закон изменени  магнитного потока в сердечнике 16 определ етс  напр жением на обмотках, наход щихс  на этом сердечнике. Например, если нагрузки на вторичной стороне шунтированы конденсаторами и подключены к вторичным обмоткам через выпр мители, ,то напр жение на обмотках неизменно, пока по этим обмоткам протекают токи. Тогда неизменнатакже и величина (/dt),,

В силу того, что сердечники 7, 8, 15 и 16 обхвачены короткозамкнутым витком 17, падение напр жени  на котором равно нулю, справедливо равенство

/с1Ф) /йФио

dt /7 Idt /8 Vdt As ldt/(6

0 и. следовательно, при

при неизменности ф,, величина (), также не изга г, 111

мен етс .

Таким образом, при линейности магнитной характеристики сердечника 15 токи в обмотках всех сердечников нарастают плавно по линейному закону. Измен   врем  замкнутого состо ни  одноименных силовых ключей разных преобразовательных  чеек инвертора, можно регулировать амплитуду тока, отбираемого  чейками от источника питани , и тем самым регулировать мощность, передаваемую в нагрузки.

После запирани  силовых ключей данного плеча двухтактных преобразовательных  чеек МДС в сердечнике 15 не может исчезнуть мгновенно, и поэтому ток в витке 17 плавно (линейно ) уменьшаетс . При этом уменьшаетс  ток во вторичных обмотках на сердечнике 16, а в преобразовательных  чейках токи замыкаютс  через диоды, шунтирующие силовые ключи противоположных ранее работавшим плечей двухтактных схем. В это врем  энерги  частично возвращаетс  в источник питани .

Claims (2)

1. Если в момент спала до нул  тока в витке 17 силовые ключи плеч двухтактных преобразовательных  чеек, противопложных плечам работавшим перед этим, будут переведены в замкнутое состо ние, без паузы начнетс  нарастание тока в витке 17 в другом направлении и соответственно изменитс  направление тока во вторичных 5 обмотках. Обмотки наматываютс  кажда  на один сердечник, а короткозамкнутый виток, обхватывающий множество сердечников , конструктивно выполнить значительно проще, чем в прототипе, где имеетс  множество вторичных обмоток , обхватывающих несколько сердечников , на каждый из которых уже намотана первична  обмотка. В предложенном инверторе общим трансформа торным узлом объединено существенно большее количество преобразовательных йчеек, в результате получают существенно большую выходную мощность, по сравнению с прототипом. Дл  уменьшени  потерь рациональ .но вторичные обмотки размещать не на одном сердечнике, как показано на чертеже, а на нескольких, причем на каждом из сердечников необходимо иметь хот  бы по одной обмотке с рав ным количеством витков, подключа  их непосредственно или через выпр мители к общей нагрузке. Параллельное со единение двух обмоток с равным коли чеством витков, наход щихс  на разных сердечниках, позвол ет уравн ть в этих сердечниках магнитные потоки, независимо от разброса магнитных характеристик сердечников. Возможно последовательное соедине ние обмоток, наход щихс  на разных сердечниках. Например дл  получени  высокого выходного напр жени  с мень шей опасностью пробо  в отдельной об мотке. Это св зано с тем, что ЭДС на каждой обмотке, наход щейс  на отдельном серде 1нике, будет меньше сум :::1марного напр жени , а сердечники вместе с их обмотками конструктивно могут быть разнесены один относительно другого (например разделены изолирующими прокладками). Формула изобретени  1. Регулируемый инвертор, содержащий N преобразовательных  чеек и общий выходной трансформаторный узел, имеющий N первых сердечников, на каждом из которых расположена первична  обмотка, соединенна  с выходом соответствующей преобразовательной  чейки, отличающий с  тем, что, с целью упрощени , в указанный трансформаторный узел введены вторые сердечники, на которых расположены вторичные обмотки, а все сердечники обхвачены короткоэамкнутым витком . 2. Инвертор по п. 1;- о т л и ч аю щ и и с   тем, что в трансформаторный узел введен дополнительный сердечник , магнитна  цроницаемость которого существенно меньше, чем у первых и .вторых сердечников. 3. Инвертор по п. 1, о т л и .ч аю щ и и с   тем, что вторичные обмотки , расположенные на отдельных одинаковых вторых сердечниках, имеют рав- . ное число витков и подсоединены к общим выходным выводам инвертора. Источники информации, прин тые во -внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 505104, кл. Н 02 М 7/48, 1971,
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 154594, кл. Н 02 М 7/4.8, 1963. О--

   rf

   /7