АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Полезная модель относится к области электротехники и может использоваться в силовой электронике и электроприводе.
Многомостовые автономные инверторные преобразователи напряжения (далее АИП) обеспечивают малый уровень высших гармоник на их входе и выходе. Кроме того они позволяют использовать блоки относительно низкого напряжения (1÷2 кВ) для создания высоковольтных установок. Широко известный АИП /I/ содержит несколько мостовых инверторов, включенных последовательно по выходу, а полюсами подключенных к конденсаторам и выпрямителям, входы последних подключены к обмоткам трансформатора, в первичную обмотку которого включены резисторы, шунтированные выключателем. Недостаток такого АИП состоит в необходимости использования двух высоковольтных выключателей, что усложняет и удорожает установку.
Наиболее близким по структуре, набору блоков и их связям, а также по достигаемым результатам является прототип /2/ - автономный инверторный преобразователь напряжения, содержащий сетевой трансформатор с сетевым выключателем на входе, к вторичным обмоткам которого присоединен, по меньшей мере, один выпрямительно-инверторный блок, своими выходами подключенный к выходу преобразователя напряжения, трансформатор предзаряда, в первичную обмотку которого включен второй выключатель, а к первому выводу его вторичной обмотки последовательно присоединен резистор.
Недостаток устройства состоит в сложности, обусловленной необходимостью четкого согласования характеристик трансформаторов; необходимостью размещения всех обмоток обоих трансформаторов на общем магнитопроводе и, как следствие, использования в каждом случае специализированного (нестандартного) трансформатора; вынужденного включения ограничителя тока в первичную предзарядную обмотку, что вызывает необходимость экспериментального подбора числа витков обмотки.
Целью предложения является упрощение и повышение надежности устройства.
Поставленная цель достигается за счет того, что вторые выводы резистора и вторичной обмотки трансформатора предзаряда параллельно подключены к выходам выпрямительно-инверторного блока.
Дополнительно достижению цели способствует также то, что параллельно вторичной обмотке трансформатора предзаряда подключен конденсатор.
В свою очередь выпрямительно-инверторный блок выполнен из параллельно соединенных полюсами мостового выпрямителя, фильтрового конденсатора и автономного инвертора напряжения, при этом входом мостового выпрямителя он подключен к вторичной обмотке сетевого трансформатора, а выходами автономного инвертора напряжения - к выходу преобразователя напряжения.
Сущность предложения состоит в том, что отпадает необходимость размещения всех обмоток обоих трансформаторов на общем магнитопроводе и включения ограничителя тока в первичную обмотку трансформатора предзаряда.
На фиг.1 показана схема однофазного автономно инверторного преобразователя напряжения.
На фиг.2 показана схема для дополнительного пункта предложения.
На фиг.3 дана схема выпрямительно-инверторных блоков.
АИП содержит сетевой трансформатор 1 с сетевым выключателем 2 на входе. К его вторичной обмотке присоединен выпрямительно-инверторный блок 3. Выход выпрямительно-инверторного блока подключен к выходу АИП и к нему же параллельно подключена цепь, состоящая из резистора 4 последовательно соединенного с вторичной обмоткой 5 маломощного трансформатора предзаряда, первичная обмотка 6 которого через второй (низковольтный) выключатель 7 предназначена для соединения с сетью.
В схему может быть дополнительно введен конденсатор 8 (фиг.2), параллельно присоединенный к вторичной обмотке 5 трансформатора предзаряда. Выпрямительно-инверторных блоков может быть несколько, и они соединяются между собой последовательно, как показано на фиг.2.
Выпрямительно-инверторный блок 3 (фиг.3) содержит параллельно соединенные полюсами мостовой выпрямитель 9, фильтровой конденсатор 10, и автономный инвертор напряжения, состоящий из моста запираемых вентилей 11 и обратных диодов 12. При этом мостовой выпрямитель 9 своим входом подключен к вторичной обмотке сетевого трансформатора 1, а выходы автономного инвертора напряжения подключены к выходу АИП.
АИП работает следующим образом. В предпусковой период конденсаторы 10 Выпрямительно-инверторных блоков 3 (далее - блоки) не заряжены, поэтому подключение АИП к сети сетевым выключателем 2 недопустимо, ибо это приведет к большим броскам токов, опасным для полупроводниковых приборов АИП. Поэтому вначале включают трансфоматор предзаряда 5, 6 вторым выключателем 7, который через резистор 4 заряжает конденсаторы 10 блоков 3 до номинального напряжения. Резистор 4 ограничивает величину предзарядного тока. По окончании этого процесса, второй выключатель 7 первичной обмотки трансфоматора предзаряда отключают, а первый сетевой выключатель 2 - включают. На вентили 11 подают управляющие импульсы, и они известным образом преобразуют постоянное напряжение конденсаторов 10 в переменный ток требуемой частоты и величины. Необходимая величина напряжения конденсаторов 10 поддерживается благодаря поступлению энергии от сетевого трансформатора 1 через мостовой выпрямитель 9. При работе АИП резистор 4 не отключается, однако ток через него - невелик, т.к. сопротивление резистора велико - до десятков кОм. Ограничению этого тока способствует также сопротивление цепи намагничивания трансформатора предзаряда 5, 6. В некоторых режимах (например, на холостом ходу) резистор 4 способствует демпфированию колебаний и перенапряжений на выходе, создавая цепь для протекания небольшого тока. Для этих целей также установлен конденсатор 8. В цепи резистора 4 не требуется установка специального высоковольтного выключателя, что упрощает схему установки и повышает ее надежность за счет снижения перенапряжений. Резистор 4 может быть также индуктивным.
Источники информации:
1. Колпаков А. Схемотехника мощных высоковольтных преобразователей, рис.6. «Силовая электроника» №2, 2007 г. (см. также www.sindopower.com.).
2. Патент RU №2364016 С1, кл. Н02Н 9/00, опубл. 10.08.2009 г. (прототип).