ИНВЕРТОР

ИНВЕРТОР


RU (11) 2038685 (13) C1

(51) 6 H02M7/521 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 11.01.2009 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 93018666/07 
(22) Дата подачи заявки: 1993.04.08 
(45) Опубликовано: 1995.06.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Справочник по преобразовательной технике./под ред. И.М.Чиженко. Киев.: Техника, 1978. 2. Там же, с.92, рис.3.3. 
(71) Заявитель(и): Дизендорф Эдуард Анатольевич 
(72) Автор(ы): Дизендорф Эдуард Анатольевич 
(73) Патентообладатель(и): Дизендорф Эдуард Анатольевич 

(54) ИНВЕРТОР 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразовательной технике, а именно во вторичных источниках питания переменного тока. Сущность изобретения: инвертор содержит мост, в диаганаль переменного тока которого включены конденсатор и комплексная нагрузка, в два плеча моста включены тиристоры, а в два других - первый и второй дроссели насыщения. Последовательно с каждым дросселем насыщения включен трансформатор тока, вторичная обмотка которого соединена с соответствующим входом блока управления тиристорами. Система управления обеспечивает соответствие между степенью перемагничивания дросселей насыщения обратным током и моментом включения тиристоров. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике устройствам для преобразования постоянного напряжения в переменное, и может применяться во вторичных источниках питания переменного тока.

Известны инверторы, в качестве ключевых элементов использующие тиристоры [1] Тиристоры в инверторах подвергаются воздействию тепла от тока, протекающего по ним, и воздействию перенапряжений, возникающих при работе инвертора. Совместное воздействие тепла и перенапряжений приводит к пробою тиристоров, поэтому тиристоры надо охлаждать, что приводит к увеличению массы и габаритов инвертора и другим сложностям, если охлаждение принудительное, а ограничение тиристоров по напряжению ведет к применению различных схем их последовательного соединения, что также увеличивает массу, габариты, стоимость инвертора и усложняет силовую цепь.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является мостовой инвертор на четырех тиристорах, в котором два тиристора образуют анодную группу, а два тиристора катодную группу. В диагональ переменного тока включены последовательно соединенные конденсатор и нагрузка, а в диагональ постоянного тока источник питания [2]

Целью предлагаемого изобретения является увеличение надежности, расширение функциональных возможностей, упрощение силовой цепи.

Цель достигается тем, что в мостовом инверторе, содержащем два тиристора анодной группы и два тиристора катодной группы, блок управления тиристорами, конденсатор и нагрузку, тиристоры анодной группы заменены нелинейными индуктивностями первым и вторым дросселями насыщения, причем последовательно с каждым дросселем насыщения включен соответственно первый и второй датчики тока, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления тиристорами.

Дроссели насыщения можно изготовить высоковольтными, малогабаритными, с небольшим омическим сопротивлением, дешевыми, поэтому частичная замена тиристоров ведет к частичному улучшению таких качеств инвертора, как надежность и функциональная возможность.

Сущность изобретения состоит в том, что два тиристора мостового инвертора заменены дросселями насыщения и организован такой режим включения двух оставшихся тиристоров, при котором управляемо и частично подавлена способность дросселей насыщения переключать ток в обратном направлении, зато в полной мере используется способность работать в режиме "Включено выключено".

Известно, что нелинейные индуктивности дроссели насыщения можно применять в качестве переключающих дросселей, это свойство основано на нелинейности намагничивания сердечника дросселя (Меерович Л.А. и др. Магнитные генераторы импульсов. М. Советское радио, 1968, с. 7). Пока сердечник не насыщен, напряженность Н магнитного поля в нем не превышает некоторой величины Нн, зависящей от свойств магнитного материала. В силу закона Ампера IN Hl ограничен и ток I, текущий по обмотке дросселя (N число витков; l длина сердечника). Магнитное состояние сердечника при этом определяется согласно закону Фарадея (1/N) E dt (1), где магнитный поток через сердечник; Е напряжение, приложенное к обмотке дросселя. Так как B S (2), где В индукция сердечника; S площадь поперечного сечения сердечника, то представим (1) в виде B (1/NS) Edt

(3). Если напряжение Е постоянно, то (3) упрощается B (E t)/NS (4). Поскольку в ненасыщенном состоянии сердечника ток I по обмотке мал и возрастает линейно с течением времени, то так же малы и линейно возрастают магнитное поле Н и индукция В в сердечнике дросселя, т.е. индуктивное сопротивление дросселя очень велико в этот момент. В процессе насыщения сердечника соответствие В Н, где магнитная проницаемость материала, исчезает, магнитное поле Н может вырасти в тысячи раз, а индукция В всего на несколько десятков процентов, т.е. индуктивное сопротивление насыщенного дросселя очень мало, а ток велик. Промежуток времени t от начала приложения напряжения Е к обмотке дросселя до появления состояния насыщения сердечника называют интервалом ожидания. Интервал ожидания можно определить из (4) t BNS/E (5), отсюда следует, что интервал ожидания обратно пропорционален приложенному к обмотке напряжению Е, это является наиболее важным для понимания работы предлагаемого инвертора.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема инвертора; на фиг.2 функциональная схема одной секции блока управления тиристорами, состоящего из двух одинаковых секций.

Инвертор содержит дроссели 1 и 2 насыщения, трансформаторы 3 и 4 тока в качестве датчиков тока, последовательно соединенные конденсатор 5 и нагрузку 6, тиристоры 7 и 8, блок 9 управления тиристорами.

Дроссель 1 насыщения через трансформатор 3 тока, а дроссель 2 насыщения через трансформатор 4 тока связаны первыми выводами с положительной шиной источника питания, а вторыми выводами дроссель 1 насыщения соединен с конденсатором 5, дроссель 2 насыщения с нагрузкой 6. Тиристоры 7 и 8 катодами соединены с отрицательной шиной источника питания, а анодами тиристор 7 соединен с общей точкой соединения конденсатора 5 и дросселя 1 насыщения, тиристор 8 с общей точкой соединения нагрузки 6 и дросселя 2 насыщения. При этом выход с трансформатора 3 тока соединен с первым входом блока 9, а выход с трансформатора 4 тока соединен с вторым входом блока 9 управления тиристорами 7 и 8.

Если инвертор подключен к источнику питания с напряжением Еп, то запустить его можно двумя способами: подать внешний импульс на один из тиристоров, например на тиристор 8, либо предварительно зарядить конденсатор 5 и включить в цепь инвертора. Пусть конденсатор 5 заряжен предварительно от дополнительного источника питания до напряжения Есп с полярностью, указанной без скобок на фиг.1. Тогда, поскольку тиристоры 7 и 8 не включены, по внутренней цепи инвертора: конденсатор 5 дроссель 1 насыщения трансформатор 3 тока трансформатор 4 тока дроссель 2 насыщения нагрузка 6 конденсатор 5 идет ток, небольшой и линейно растущий. Этот ток для дросселя 1 насыщения является обратным, а для дросселя 2 насыщения прямым. Обратный ток определенной величины вызывает во вторичной обмотке трансформатора 3 тока напряжение, от которого срабатывает блок 9 и включает тиристор 7. После включения тиристора 7 на дроссель 1 насыщения действует прямое напряжение источника питания Еп, а на дроссель 2 насыщения прямое напряжение Е Еп + Есп, т.е. на дроссель 2 насыщения действует большее напряжение, чем на дроссель 1 насыщения. Поэтому согласно (5) сердечник дросселя 2 насыщения быстрее приходит в состояние насыщения, его индуктивное сопротивление резко падает, а ток через обмотку резко возрастает. Конденсатор 5 перезаряжается до напряжения Ес Еп + Есп с полярностью, указанной в скобках на фиг.1. Это напряжение является обратным для тиристора 7 и прямым для тиристора 8, поэтому оно запирает тиристор 7 после окончания перезарядки конденсатора 5. Так как опять оба тиристора заперты, по внутренней вышеуказанной цепи начинает течь очень небольшой ток, но в обратном направлении. Теперь ток, текущий по дросселю 2 насыщения, является обратным, а ток, текущий по дросселю 1 насыщения, прямым. Обратный ток определенной величины вызывает во вторичной обмотке трансформатора 4 тока напряжение, от которого срабатывает блок 9 и включает тиристор 8. После включения тиристора 8 к дросселю 2 насыщения прикладывается прямое напряжение Еп источника питания, а к дросселю 1 насыщения прямое напряжение Е Ес + Еп >> Еп, поэтому согласно (5) дроссель 1 насыщения значительно быстрее входит в насыщение, заряжает конденсатор 5 с полярностью напряжения, указанной без скобок на фиг.1. Поскольку напряжение является обратным для тиристора 8, то оно выключает последний после окончания зарядки конденсатора 5. Схема вернулась в исходное состояние, так как оба тиристора выключены, а полярность напряжения на конденсаторе 5 первоначальная. Если рабочее напряжение Еср на конденсаторе 5 значительно больше напряжения источника питания Еп, т.е. Еср >> Еп, то вхождение в рабочий режим происходит с увеличением частоты переменного тока за счет уменьшения интервала ожидания, согласно (5), этого можно избежать, если предварительно зарядить конденсатор 5 до рабочего напряжения, тогда рабочий режим начинается сразу. Так как индуктивность дросселей 1 и 2 насыщения одинакова, то по нагрузке 6 идет симметричный переменный ток.

На фиг.1 представлен последовательный мостовой инвертор, но все вышесказанное применимо к параллельному и последовательно-параллельному инверторам. Представленный инвертор самовозбуждающийся, система трансформаторы 3 и 4 тока, блок 9 управления тиристорами 7 и 8 обеспечивает соответствие между степенью перемагничивания дросселей 1 и 2 насыщения обратным током и моментом включения тиристоров.

Тиристоры 7 и 8 включаются поочередно блоком 9 управления, который состоит из двух одинаковых секций, причем каждая содержит входной переменный резистор 10, усилитель-ограничитель 11, формирователь 12 прямоугольных импульсов, устройство 13 дифференцирования и выбора импульсов, формирователь 14 прямоугольных коротких импульсов, формирователь 15 прямоугольных импульсов, конечный усилитель 16.

С вторичной обмотки трансформатора тока, например трансформатора 3 тока, импульс напряжения, соответствующий определенной величине обратного тока, поступает на входной переменный резистор 10, с которого сигнал поступает на вход усилителя-ограничителя 11, выполненного на операционном усилителе в варианте однополярного питания, положительный ограниченный сверху сигнал поступает на вход формирователя 12 прямоугольных отрицательных импульсов, выполненный на одной ячейке 2И-НЕ, затем сигнал дифференцируется в устройстве 13. В нем же производится выбор отрицательной части продифференцированного импульса, который поступает на вход формирователя 14 отрицательного короткого импульса, выполненного на двух ячейках 2И-НЕ, соединенных последовательно. С выхода формирователя 14 сигнал поступает на вход формирователя 15 прямоугольных положительных импульсов, выполненного в виде моновибратора на таймере типа КР1006ВИ1, выход моновибратора соединен с входом конечного усилителя 16 с трансформаторным выходом. Переменным резистором 10 задается начальная точка включения тиристоров 7 и 8 при запуске инвертора, т.е. задается такое начальное соответствие между величиной обратного тока, перемагничивающего дроссели насыщения в обратном направлении, и моментом включения тиристоров, что становится возможным инвертирование. Однажды заданное соответствие сохраняется при изменениях нагрузки и питающего напряжения. Имеется минимальная величина обратного тока Iмин.обр., при котором инвертирование еще возможно. Точку включения тиристоров 7 и 8 можно передвигать от минимального значения обратного тока до амплитудной величины обратного тока, таким образом можно регулировать среднюю величину напряжения на нагрузке 6. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



ИНВЕРТОР, содержащий первый и второй тиристоры, катодами соединенные с отрицательной шиной источника питания, блок управления тиристорами, последовательно соединенные конденсатор и нагрузку, причем к аноду первого тиристора подключен конденсатор, а к аноду второго тиристора нагрузка, отличающийся тем, что дополнительно введены нелинейные индуктивности первый и второй дроссели насыщения, первый и второй датчики тока, причем первый и второй дроссели насыщения первыми выводами через соответствующие им датчики тока связаны с положительной шиной источника питания, а вторыми выводами соединены: первый дроссель насыщения с общей точкой соединения конденсатора и анода первого тиристора, второй дроссель насыщения с общей точкой соединения нагрузки и анода второго тиристора, выходы датчиков тока соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления тиристорами.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru