SU966831A1 - Инвертор - Google Patents

Description

(54) ИНВЕРТОР

1

Изобретение относитс  к области полупроводниковой преобразовательной техники и может быть использовано дл  получени  синусоидальных напр жений в системах электропитани  и электропривода.

Известен преобразователь на базе полумостового инвертора, содержащий силовые тиристоры, трансформатор, первичные полуобмотки которого имеют отпайки,св занные с обратными диодами, коммутирующий конденсатор и коммутирующий дроссель . Данный преобразователь прост в исполнении и надежен l.

Однако преобразователь не позвол ет получить достаточно высокое качество формы кривой выходного напр жени . При его использовании в частотно-регулируемом асинхронном электроприводе несйнусоидальность выходного напр жени  вызывает больщие дополнительные потери в двигателе и затрудн ет регулирование частоты вращени  в области низких частот (0,5-5 Гц) из-за наличи  пульсаций электромагнитного момента двигател .

Известен также преобразователь, содержащий основные- силовые тиристоры, трансформатор с нулевой точкой, две nejSвичные полуобмотки которого имеют отпайки , к которым подключены аноды допол нительньгх тиристоров, катоды которых подключены к отпайкам сглаживающего дроссел . Данный преобразователь позвол ет получить на выходе ступенчатую кривую напр жени . Это достигаетс  тем,

10 что дополнительна  пара тиристоров соедин ет по одной отпайке каждой первичной обмотки трансформатора, расположенной симметрично относительно нулевой точки, с отпайкой обмотки дроссел  2. .

15

Однако введение одной дополнительной пары тиристоров не позвол ет получить выходное напр жение, близкое к синусои дальному. Дл  улучщени  гармонического состава выходного напр жени  преобразо20 ватель должен иметь большое количество дополнительных тиристоров, а также трансформатор и дроссель со множеством отпаек . Такое введение дополнительных элементов отрицательно сказываетс  на его надежности, усложн ет силовую схему и систему управлени .

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  инвертор, содержащий выходной трансформатор с двум  симметричными согласно включенными полуобмотками , одни концы которых соединены с положительным входным выводом, а дру . гие - через отсекающие диоды подключен ны к анодам силовых тиристоров, соеди-венным между собой через коммутирующий конденсатор, причем катодыуказанных тиристоров через коммутирующий дроссель j соединены с отрицательным входным выводом , а. также возвратные диоды к выходной фидьтр. Выходной фильтр в инверторе выполнен Г-образным, pe3OHaHciSiM, осноВ ным элементом которого  вл етс  прсле- ,доватеш ное звено L,С,-настроенное на первую гармонику. Вторым элементом фильтра  вл етс  параллельный контур, имеющий больщое сопротивление дл  основной гармоники и малое сопротивление дл  более высоких гармоник. Управление данным преобразователем осуществл етс  методом щиротно-импульсной модул ций. (ШИМ). Даннь1й преобрадрвате ь обеспечивает получение на нагрузке напр жени  синусоидальной формы . Однако наличие резонансного фильтра ограничивает применение преобразовател  дл  питани  потребителей, работающих в щироком частотном диапазоне, так как при отклонении частоты выходного напр жени  от 5О Гц происходитнарущенме резонанса , на который настроены контуры фильтра. Зто приводит к резкому ухудщению г)армонического состава выходного . напр жени  и увеличению .коэффициента нелинейных искажений. Кроме voro, наличие фильтра ухудщает массогабаритные показатели преобразовател . Цель изобретени  - обеспечение работы преобразовател  в широком диапазоне выходных: частот и улучщение массо.габаритных показателей устройства., Дл  достижени  поставленной цели в инверторе выходной фильтр вьшолнен в виде высокочастотного трансформатора с двум  симметричными обмотками, подклю-J ченными одними разноименными концами к анодам отсекающих диодов, а другими концами .- к полуобмоткам выходного тран форматора, шунтированным конденсатором фильтра. Инвертор позвол ет получить на нагруз ке напр жение.в широком диапазоне частот

Claims (3)

1. так как по сравнению с известным устройством в нем отсутствует резонансный фильтр, настроенный на частоту 50 Гц. Фильтр, состо щий из трансформатора, щунтированного конденсатором, не оказывает сопротивлени  току высокой частоты, и преобразователь в течение каждого периода несущей частоты ШИМ работает как обычный полумостовой инвертор. Исключение выходного фильтра, масса которого обычно составл ет ЗО-З 5% массы всего преобразовател , позвол ет улучщить массогабаритные показатели по сра&т нению с известным устройством. Так как выбор фильтрового дроссед  проводитс  дл  частоты 50 Гц, а дополнительного трансформатора данного преобразовател  дл .несущей частоты ШИМ, котора  обычно в 1О-12раз больше максимальной выходной частоты, то по расчетным данным масса трансформатора примерно в 5 раз меньще массы дроссел . Что касаетс  основного трансформатора, то он идентичен по массе и габаритам дополнительному трансформатору , ибо оба они рассчитываютс  ра выходную частоту., На чертеже представлена схема инвертора .. Инвертор содержит высокочастотный трансформатор с двум  симметричными, согласно включенньп ш обмотками 1 и 2 имеющими сильную- магнитную св зь. К началу обмотки 1 подключен через возвратный диод 3 анод силового тиристора 4, а к концу обмотки 2 через возвратный диод 5 анод силового тиристора 6..Междуано- дами тиристоров 4 и 6 включен коммутирующий конденсатор 7, а их катоды через коммутирующий дроссель 8 св заны с минусом источника посто нного тока, Плюс источника посто нного тока сое-, динен со средней точкой выходного трансформатора , именэщего две симметричные согласно включенные полуобмотки 9 и 10, щунтированные конденсатором 11, емкость которого значительно больше емкости коммутирующего конденсатора 7. Начало полуобмотю 9 и конец полуобмотки 10 дополнительного трансформатора соединены jC концом обмотки 1 и обмотки 2 высокочастотного трансформатора соответственно, имеюще.го отпайки, к которым подключены катоды возвратных диодов 12 и 13, аноды которых св заны с минусом источника посто нного тока.. К вторичной обмотке 14 трансформатора подключена нагрузка. Управление преобразователем осуществл етс  методом ШИМ. При этом на управл ющие электроды тиристоров 4 и 6 подаютс  управл ющие импульсы, длитель ность которых промодулирована по синусоидальному закону. Пусть в начальный момент времени включен тиристор 4 и ток нагрузки проте кает по цепи: плюс источника посто нного тока - поЛуобматки 9 и 10 трансформатора - конденсатор 11 - обмотка 1 высокочастотного трансформатора - возвратный диод 3 - тиристор 4 - дроссель 8 - минус источника посто нного тока. Знаки ЭДС обмоток и пол рности конденсатора показанБ на чертеже без скобок. Напр жение на коммутирующем конденсаторе 7 имеет практически пр моугольную , форму и составл ет 2Ud, rfleUcI -. напр жение источника питани . Напр жение на конденсаторе 11 возрастает, на ве личину, пропорциональную току нагрузки. и времени работы тиристора 4. Так как посто нна  времени зар да конденсатора 11 велика, увеличение напр жени  происходит почти линейно. При включении тиристора 6 в следующий момент времени тиристор 4 выключаетс  под действием офатного напр жени  коммутирующе.го конденсатора 7. Происходит перезар д конденсатора 7 до напр жени  -2Ud (пол рность указана на черт же в скобках). Ток нагрузки протекает по цепи: плюс источника посто нного тока - полуобмотки 1О и 9 дополнительного т .рансформатора - конденсатор 11 полуобмотка 2 основного трансформатора отсекающий диод 5 - тиристбр 6 - дроссель 8 - минус источника посто нного тока. Знаки ЭДС полуобмоток и пол рност конденсатора дл  этого инте)рвала времени показана на чертеже в скобках. При этом происходит разр д конденсатора с той же посто нной времени. Напр жение на конденсаторе 11 уменыиаетс  практически линейно, не измен   пол рности, так как врем  работы тиристора 6 мешоие чём вр м  работы тиристора 4. Таким образом, до тех пор, пока врем  работы тиристора 6 превьппает врем  работы тиристора 4, напр жение на конденсаторе 11 (следовательно, и на нагрузке) увеличиваетс . Затем при изменении соотношени  между интервалами проводимости 9 31i тиристоров 4 и б напр жение на конденсаторе 11 уменьшаетс . Таким образом, происходит формирование сначала положительной , а затем отрицательной полуволн выходного напр жени . Предлагаемый преобразователь по срав нению с базовым позвол ет обеспечить . регутшрование выходно.го напр жени  в диапазоне частот 0,5-100 Гц. Кроме того , преобразователь имеет массу и габариты на 15-20% меньше, чем у базового объекта. Формула изобретени  Инвертор, содержащий выходной трансформатор с двум  симметричными согласно включенньпли полуобмотками, одни концы которых соединены с положительным t входным выводом, а другие через . какшше диоды подключены к анодам силовых тиристоров, соединенным между собой через коммутирующий конденсатор, причем катоды указанных тиристоров через коммутирующий дроссель сое.динены с от-г рицательным вxoдньпvI выводом, а также возвратные диоды и выходной фильтр, отличающийс , тем, что, с целью обеспечени  работы в широком диапазоне выходных частот и улучшени  массогабаритных показателей, выходной фильтр выполнен в виде высокочастотного трансформатора с двум  симметричными обмотками, подключенными одними разноименными концами к анодам отсекающих диодов, а другими кошюкга - к полуобмогкам выходного трансформатора, шунтированным кондейсатором фильтра. . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Бедфорд Б. и др. Теори  автономных инверторов. М., Энерги , 1969, с. 118.
2. 2.Авторское свидетельство СССР №612365, кл. Н 02 М 7/515, 1978.
3. 3.Разработка и исследование прео разовател  дл  пнтанн  сигнализаторов зашиты газотурбинных агрегатов. Отчет № 76021614, Харьковский политехнический институт, 1977.