ОДНОФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР

ОДНОФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР


RU (11) 2024176 (13) C1

(51) 5 H02M7/519 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие 

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

(21) Заявка: 5047600/07 
(22) Дата подачи заявки: 1992.04.01 
(45) Опубликовано: 1994.11.30 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Авторское свидетельство СССР N 1234937, кл. H 02M 7/515, 1986. 2. Ф.Чаки и др. Силовая электроника. Примеры и расчеты. М.: Энергоиздат, 1982, с.175, рис.5.7. 
(71) Заявитель(и): Панченко Виктор Никитович 
(72) Автор(ы): Панченко Виктор Никитович 
(73) Патентообладатель(и): Панченко Виктор Никитович 

(54) ОДНОФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР 

Использование: в городском электротранспорте, железнодорожном транспорте и в промышленности. Сущность изобретения: устройство содержит тр-р с двумя первичными обмотками К каждому выводу для подключения крайних выводов источника питания разноименными выводами подключены диод, зашунтированный конденсатор и полностью управляемый вентиль. Свободные одноименные выводы диодов и вентилей попарно соединены со свободными выводами обмоток. Каждый полностью управляемый вентиль м.б. шунтирован цепочкой из последовательно соединенных диода и резистора. 4 з.п.ф-лы, 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в городском электротранспорте, железнодорожном транспорте и в промышленности.

Известен однофазный инвертор, содержащий подключенные к входным выводам мост силовых управляемых вентилей и диодный мост обратного тока, трансформатор, первичная обмотка которого подключена к выводам переменного тока моста силовых управляемых вентилей, а два отвода первичной обмотки подключены к выводам переменного тока диодного моста обратного тока [1]. Первый полностью управляемый вентиль подключен анодом, а второй - катодом к входным выводам. Свободные силовые выводы полностью управляемых вентилей через управляемые вентили связи подключены к отводам первичной обмотки трансформатора.

Инвертор имеет повышенную сложность, что приводит к снижению надежности.

Известен однофазный инвертор, в котором вывод для подключения среднего вывода источника питания через первичную обмотку трансформатора связан со средним выводом коммутирующего дросселя и общей точкой конденсаторов, свободные выводы которых подключены к выводам для подключения крайних выводов источника питания. Выводы для подключения крайних выводов источника питания через управляемые вентили связаны со свободными выводами коммутирующего дросселя, а через диоды - с отводами первичной обмотки трансформатора [2].

Инвертор имеет пониженные массогабаритные показатели, значительные перенапряжения на вентилях. Возникающие колебательные процессы при коммутации приводят к искажению формы выходного напряжения, дополнительной загрузке элементов инвертора и снижению надежности.

Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей, снижение перенапряжений, улучшение формы выходного напряжения, повышение надежности, обеспечение возможности стабилизации напряжения на нагрузке при упрощении инвертора.

Сущность изобретения заключается в том, что, в отличие от известного однофазного инвертора, содержащего трансформатор с первичной обмоткой, два управляемых вентиля и два диода, к каждому выводу для подключения крайних выводов источника питания разноименными выводами подключены диод и управляемый вентиль, к выводу для подключения среднего вывода источника питания подсоединена первичная обмотка трансформатора, в предлагаемый инвертор введена дополнительная первичная обмотка и подсоединена к выводу для подключения среднего вывода источника питания. Свободные одноименные выводы диодов и управляемых вентилей попарно соединены со свободными выводами первичных обмоток. Управляемые вентили являются полностью управляемыми. Каждый из диодов зашунтирован конденсатором. Полностью управляемые вентили зашунтированы дополнительно введенными диодами. Последовательно с дополнительно введенными диодами включены дополнительно введенные резисторы.

Вторичная обмотка трансформатора выполнена со средним выводом. К крайним выводам обмотки одноименными силовыми электродами подсоединены вентили, противоположные силовые электроды которых объединены и образуют вывод для подключения нагрузки. Последовательно с конденсаторами включены резисторы и зашунтированы диодами.

Однофазный инвертор обеспечивает улучшение массогабаритных показателей, снижение перенапряжений, улучшение формы выходного напряжения. Уменьшение перенапряжений и исключение дополнительной загрузки вентилей повышает надежность инвертора. Может быть обеспечена стабилизация напряжения на нагрузке при колебаниях питающего напряжения.

На фиг. 1 приведен однофазный инвертор с источником питания, состоящим из двух источников постоянного напряжения; на фиг. 2 - то же, с источником питания, содержащим один источник постоянного напряжения и искусственной средней точкой, на фиг. 3 - инвертор, обеспечивающий стабилизацию напряжения на нагрузке.

Однофазный инвертор (см. фиг. 1) содержит трансформатор 1, общая точка первичных обмоток 2 и 3 которого соединена с выводом для подключения среднего вывода источника питания. Крайние выводы первичных обмоток 2 и 3 через полностью управляемые вентили 4, 5 и диоды 6, 7 связаны с выводами для подключения крайних выводов источника питания, образованного последовательно соединенными источниками постоянного напряжения 8 и 9.

Источник питания может содержать один источник постоянного напряжения 8. Искусственная средняя точка образована последовательно соединенными конденсаторами 10 и 11 (см. фиг. 2).

Для увеличения рабочего напряжения выключаемого тока и уменьшения потерь в полностью управляемых вентилях при коммутации каждый из диодов 6 и 7 зашунтирован конденсаторами 12 и 13 (см. фиг. 2).

Для уменьшения перенапряжений полностью управляемые вентили 4 и 5 зашунтированы встречно включенными диодами 14 и 15.

Для уменьшения загрузки по току диодов 14 и 15 в режиме рекуперации включены резисторы 16 и 17.

Для обеспечения стабилизации напряжения на нагрузке при колебаниях напряжения источника питания 8 последовательно с конденсаторами 12 и 13 включены диоды 18 и 19, зашунтированные резисторами 20 и 21. Вторичная обмотка 22 выполнена со средним выводом. К крайним выводам обмотки одноименными силовыми электродами подсоединены вентили 23 и 24, противоположные силовые электроды которых объединены и образуют вывод для подключения нагрузки 25, которая через дроссель 26 связана со средним выводом обмотки 22 (см. фиг. 3).

Однофазный инвертор работает следующим образом.

При открытом полностью управляемом вентиле 4 (см. фиг. 1) ток проходит по цепи 8-4-2-8. В соответствии с алгоритмом управления запирают полностью управляемый вентиль 4 и отпирают вентиль 5. При этом ток обмотки 2 проходит по цепи 2-9-6-2. Энергия, накопленная в индуктивности рассеяния обмотки 2, передается источнику постоянного напряжения 9. После возврата накопленной энергии в источник напряжения 9 начинает проходить ток по управляемому вентилю 5 и обмотке 3.

При открытом полностью управляемом вентиле 4 конденсатор 12 заряжен до напряжения источника питания 8, конденсатор 13 разряжен (см. фиг. 2). Ток проходит по цепи 10-4-2-10, а также по цепи 8-4-2-11-8. Конденсатор 10 разряжается, а конденсатор 11 заряжается. При запирании вентиля 4 ток проходит по цепи 2-11-12-2. Разряжается конденсатор 12, скорость уменьшения напряжения на конденсаторе 12 равна скорости нарастания напряжения на вентиле 4. Одновременно по цепи 10-13-3-10 происходит заряд конденсатора 13. После разряда конденсатора 12 ток проходит по цепи 2-11-6-2. Энергия, накопленная в индуктивности рассеяния обмотки 2, передается конденсатору 11. После появления потенциальных условий отпирается полностью управляемый вентиль 5.

После заряда конденсатора 13 до суммарного напряжения конденсатора 10 и обмотки 3 ток обмотки 3 замыкается через конденсатор 11, диод 15 и резистор 17, что исключает дальнейший рост напряжения на конденсаторе 13 и перенапряжения на элементах инвертора.

При открытом вентиле 4 ток проходит по цепи 10-4-2-10 и 8-4-2-11-8. После выключения полностью управляемого вентиля 4 энергия нагрузки передается в источник питания по цепи 2-11-6-2 и 2-10-8-6-2. Напряжения на обмотках 2 и 3 равны, поэтому ток происходит также по цепи 3-11-15-17-3. Ток ограничивается резистором 17, что позволяет использовать диоды 14 и 15 меньшей мощности.

При колебаниях напряжения источника питания 8 изменяется напряжение на нагрузке. Для стабилизации напряжения на нагрузке при колебаниях напряжения регулируют время открытого состояния вентилей 4 и 5 для поддержания постоянства вольт-секундной площадки. При минимальном напряжении питания вентили 4 и 5 открыты в течение 180 эл.град. При увеличении напряжения уменьшается время открытого состояния указанных вентилей.

При выключении, например, вентиля 4 конденсатор 13 заряжается до напряжения источника питания 8. После передачи накопленной в индуктивности рассеяния обмотки 2 энергии в конденсатор 11 напряжение на обмотках 2 и 3 уменьшается до нуля. Конденсатор 11 через разряженный конденсатор 12 оказывается подключенным к обмотке 2, а конденсатор 13 через конденсатор 10 подключен к обмотке 3. Возникает колебательный процесс, приводящий к искажению формы выходного напряжения, дополнительной загрузке элементов и снижению КПД.

Для оптимизации электромагнитных процессов при регулировании или стабилизации напряжения на нагрузке последовательно с конденсаторами 12 и 13 включены диоды 18 и 19, зашунтированные резисторами 20 и 21 (см. фиг. 3). Сопротивление резисторов 20 и 21 выбирается из условия, чтобы за время спада тока в первичной обмотке конденсаторы 12 и 13 заряжались до напряжения, которое равно или меньше напряжения на конденсаторах 10-11. При этом колебательные процессы не возникают.

Если к инвертору в качестве нагрузки 25 подключены, например, двигатель постоянного тока или аккумуляторная батарея, то с целью упрощения вторичная обмотка 22 выполнена со средним выводом. К крайним выводам обмотки подключены вентили 23 и 24. При открытом, например, полностью управляемом вентиле 4 ток нагрузки проходит по цепи 22-23-25-26-22. При запирании вентиля 4 энергия, накопленная в индуктивности рассеяния обмоток, возвращается в источник питания. Одновременно растет ток через вентиль 24. При равенстве тока вентилей 24 и 23 результирующая магнитодвижущая сила обмотки 22 равна нулю и энергия нагрузки не передается в источник питания. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. ОДНОФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий трансформатор с первичной обмоткой, два управляемых вентиля и два диода, к каждому выводу для подключения крайних выводов источника питания разноименными выводами подключены диод и управляемый вентиль, к выводу для подключения среднего вывода источника питания подсоединена первичная обмотка трансформатора, отличающийся тем, что введена дополнительная первичная обмотка и подсоединена к выводу для подключения среднего вывода источника питания, свободные одноименные выводы диодов и управляемых вентилей попарно соединены со свободными выводами первичных обмоток, управляемые вентили являются полностью управляемыми.

2. Инвертор по п.1, отличающийся тем, что каждый из диодов зашунтирован цепью, включающей в себя конденсатор.

3. Инвертор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что полностью управляемые вентили зашунтированы дополнительными цепями, включающими в себя дополнительно введенные встречные диоды.

4. Инвертор по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что в упомянутые дополнительные цепи последовательно с дополнительно введенными диодами включены дополнительно введенные резисторы.

5. Инвертор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что вторичная обмотка трансформатора выполнена со средним выводом, к крайним выводам обмотки одноименными силовыми электродами подсоединены вентили, противоположные силовые электроды которых объединены и образуют вывод для подключения нагрузки, а в цепи, включающие в себя конденсаторы, последовательно включены введенные резисторы, зашунтированные диодами.




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