Параллельный инвертор

Полезная модель направлена на повышение коммутационной надёжности ключа, обеспечивающего ввод энергии в колебательный контур, и улучшение условий запуска инвертора. Указанный технический результат достигается тем, что параллельный инвертор содержит мост силовых тиристоров с конденсатором в диагонали переменного тока, параллельно которому подключается нагрузка, сглаживающий дроссель в цепи постоянного тока, причём последовательно с источником питания включен транзистор ввода энергии, эмиттер которого соединён с катодом обратного диода и основной обмоткой сглаживающего дросселя, имеющего рекуперационную обмотку, одним концом соединенную с положительным полюсом источника питания, а другим - с катодом рекуперационного диода, анод которого объединен с анодом обратного диода и подключен к отрицательному полюсу источника питания.

Полезная модель относится к преобразовательной технике, а именно к параллельным инверторам с синусоидальным выходным напряжением, и может быть использована во вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Известен параллельный инвертор напряжения [Глазенко Т.А., Гончаренко Р.Б. Полупроводниковые преобразователи частоты в электроприводах. Л., «Энергия», 1969, с.22, рис.11a.], содержащий мост силовых тиристоров с конденсатором в диагонали переменного тока и дросселем в цепи постоянного тока.

Недостатком данного инвертора является зависимость выходного напряжения от величины нагрузки.

Известен тиристорный параллельный инвертор [А.С. СССР №736304, МКИ Н 02 М 7/515. Тиристорный параллельный инвертор /Сушков Е.Е. - опубл. 1980. Бюл. №19.], в котором для уменьшения такой зависимости применяют цепь ограничения напряжения, выполненную в виде последовательной цепочки, образованной дополнительным диодом и стабилитроном и подключенной параллельно сглаживающему дросселю.

Недостатками данной схемы являются низкий коэффициент полезного действия (КПД) и зависимость выходного напряжения от напряжения питания.

Известен параллельный инвертор [Св-во на полезную модель №10299, МПК 6 Н 02 М 7/515 Параллельный инвертор / Багинский Б.А., Огородников Д.Н., Ярославцев Е.В. - Опубл. в Бюл. ПМПО, 1999, № 6. - С.78.], выбранный в качестве прототипа, содержащий мост силовых тиристоров с конденсатором в диагонали переменного тока, сглаживающий дроссель в цепи постоянного тока, в котором последовательно с источником питания включен тиристор ввода, катод которого соединён с катодом обратного

диода и основной обмоткой сглаживающего дросселя, имеющего рекуперационную обмотку, одним концом соединенную с положительньм полюсом источника питания, а другим - с катодом рекуперационного диода, анод которого объединен с анодом обратного диода и подключен к отрицательному полюсу источника питания. Изменением фазы включения дополнительного тиристора, регулируется количество энергии, добавляемой в каждом такте в колебательный контур, образованный конденсатором и сглаживающим дросселем, тем самым обеспечивается высокая стабильность выходного напряжения инвертора в широком диапазоне изменения входного напряжения и сопротивления нагрузки.

Недостатком данной схемы является необходимость введения задержки между коммутацией силовых тиристоров моста для обеспечения надёжного выключения дополнительного тиристора, что снижает качество формируемого выходного напряжения инвертора. Неполная управляемость дополнительного тиристора создаёт проблемы для запуска инвертора.

Задачей полезной модели является повышение коммутационной надёжности ключа, обеспечивающего ввод энергии в колебательный контур, и улучшение условий запуска инвертора.

Поставленная задача достигается тем, что в параллельный инвертор, содержащий мост силовых тиристоров с конденсатором в диагонали переменного тока, сглаживающий дроссель в цепи постоянного тока, а также цепь ограничения напряжения, обратный диод, катод которого соединен с основной обмоткой сглаживающего дросселя, имеющего рекуперационную обмотку, одним концом соединенную с положительным полюсом источника питания, а другим - с катодом рекуперационного диода, анод которого объединен с анодом обратного диода и подключен к отрицательному полюсу источника питания, согласно полезной модели, дополнительно введён транзистор ввода энергии, коллектор которого соединён с положительным полюсом источника питания, а эмиттер - с катодом обратного диода и основной обмоткой сглаживающего дросселя.

Изменением фазы включения транзистора ввода энергии, регулируется количество энергии, добавляемой в каждом такте в колебательный контур, образованный конденсатором и сглаживающим дросселем, тем самым обеспечивается требуемая жёсткость внешней характеристики инвертора в широком диапазоне изменения входного напряжения и сопротивления нагрузки. Применение в данной схеме транзистора позволяет системе управления гарантировать момент его выключения и практически исключить задержку между коммутацией силовых тиристоров моста, что, в отличие от прототипа, значительно повышает коммутационную надёжность ключа, обеспечивающего ввод энергии в колебательный контур, и улучшает качество формируемого выходного напряжения инвертора, его гармонический состав. Возможность управлять как моментом включения, так и моментом выключения транзистора ввода энергии позволяет существенно сократить длительность переходных процессов при запуске инвертора в режиме холостого хода нагрузки, тем самым существенно улучшить условия запуска инвертора. Рекуперационная обмотка позволяет ограничить выходное напряжение при резком уменьшении нагрузки, но в номинальном режиме она не задействована, т.е. не снижает КПД инвертора.

На фиг.1 представлена электрическая схема инвертора, на фиг.2 приведены диаграммы работы инвертора, где 2а - напряжение на нагрузке 12, 26 - ток транзистора ввода энергии 2, 2в - напряжение на транзисторе ввода энергии 2, 2г - напряжение на основной обмотке 4 сглаживающего дросселя.

Устройство содержит входной источник питания 1, положительный полюс которого подключен к коллектору транзистора ввода энергии 2, эмиттер которого соединен с катодом обратного диода 3 и основной обмоткой 4 сглаживающего дросселя. Вторичная обмотка 5 сглаживающего дросселя подключена одним концом к положительному полюсу источника питания, а другим - к катоду рекуперационного диода 6. К основной обмотке 4 подсоединен мост, образованный силовыми тиристорами 7-10, в

диагональ переменного тока моста включен конденсатор 11, параллельно которому присоединена нагрузка 12. Катоды силовых тиристоров 8 и 10 моста, аноды обратного диода 3 и рекуперационного диода 6 подключены к отрицательному полюсу источника питания. Конденсатор 11, управляющие электроды силовых тиристоров 7-10 и база транзистора ввода энергии 2 соединены с системой управления 13 (СУ). В качестве системы управления 13 (СУ) может быть выбрана система управления, описанная в [Св-во на полезную модель №10299, МПК 6 Н 02 М 7/515 Параллельный инвертор / Багинский Б.А., Огородников Д.П., Ярославцев Е.В. - Опубл. в Бюл. ПМПО, 1999, №6.- С.78.]

Инвертор работает следующим образом.

Управляющие сигналы из системы управления 13 (СУ) поступают на управляющие электроды силовых тиристоров 7-10. Конденсатор 11, включенный в диагональ моста, образованного этими тиристорами, перезаряжается за счет попеременного отпирания пар силовых тиристоров 7, 10 и 8, 9. Отпирание очередной пары силовых тиристоров происходит с задержкой 5 (фиг.2в). Напряжение на конденсаторе 11 изменяется по закону, близкому к синусоидальному (фиг.2а). Ввод энергии в колебательный контур - сглаживающий дроссель 4, конденсатор 11 - осуществляется с помощью транзистора ввода энергии 2, фаза включения (фиг. 2в) которого устанавливается в функции напряжения нагрузки. Напряжение конденсатора 11 поступает в систему управления 13 (СУ), где, в зависимости от величины этого напряжения, формируются импульсы, управляющие длительностью включенного состояния -- (фиг.2в) транзистора ввода энергии 2. Пока транзистор ввода энергии 2 не включен, ток колебательного контура замыкается через обратный диод 3.

При резком уменьшении нагрузки инвертора энергии, накопленной в сглаживающем дросселе, даже если не включается транзистор ввода энергии 2, достаточно для заряда конденсатора 11 до напряжения, значительно превышающего номинальное. Избежать этого позволяет рекуперационная

обмотка 5 сглаживающего дросселя. Когда напряжение на обмотке 5 становится равным напряжению источника питания 1, отпирается рекуперационный диод 6, и ток из основной обмотки 4 переходит в рекуперационную обмотку 5. Силовые тиристоры 7-10 моста запираются, а энергия, запасённая к этому моменту в сглаживающем дросселе, через рекуперационный диод 6 возвращается в источник питания.

Параллельный инвертор, содержащий мост силовых тиристоров с конденсатором в диагонали переменного тока, сглаживающий дроссель в цепи постоянного тока, а также цепь ограничения напряжения, обратный диод, катод которого соединен с основной обмоткой сглаживающего дросселя, имеющего рекуперационную обмотку, одним концом соединенную с положительным полюсом источника питания, а другим - с катодом рекуперационного диода, анод которого объединен с анодом обратного диода и подключен к отрицательному полюсу источника питания, отличающийся тем, что дополнительно введён транзистор ввода энергии, коллектор которого соединён с положительным полюсом источника питания, а эмиттер - с катодом обратного диода и основной обмоткой сглаживающего дросселя.