ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР

Параллельный инвертор.
Полезная модель относится к преобразовательной технике, а именно к параллельным инверторам, и может быть использована во вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры.
Известен тиристорный параллельный, инвертор напряжения 1, 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 параллельный инвертор 2, в котором для уменьшения такой зависимости применяют цепи ограничения напряжения, основанные на рекуперации энергии дросселя через его вторичную обмотку и диод в источник питания. Недостатком данного решения является зависимость выходного напряжения от питаюшего.
Известен тиристорный параллельный инвертор 3. содержаший мост силовых тиристоров с конденсатором в диагонали переменного тока, сглаживающий дроссель в цепи постоянного тока, а также 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.
Задачей полезной модели является повышение жёсткости внещней характеристики и коэффициента полезного действия инвертора.
Поставленная задача достигается тем, что в параллельном инверторе, содержащем мост силовых тиристоров с конденсатором в диагонали переменного тока, сглаживающий дроссель в цепи постоянного тока, а также цепь ограничения напряжения, согласно полезной модели, последовательно
МПК6Н02М7/515
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 положительным 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 тиристора ввода, регулируется количество энергии, добавляемой в каждом такте в колебательный контур, образованный конденсатором и сглаживающим дросселем, тем самым обеспечивается высокая стабильность выходного напряжения и, следовательно, жёсткость внешней характеристики инвертора в щироком диапазоне изменения входного напряжения и сопротивления нагрузки. Кроме того, применение тиристора ввода позволяет точно дозировать энергию, потребляемую от источника питания, что, в отличие от прототипа, значительно улучшает коэффициент полезного действия устройства. 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, 26 - ток, потребляемый от источника питания, 2в - напряжение на основной обмотке сглаживающего дросселя.
Устройство содержит входной источник питания 1, положительный полюс которого подключен к аноду тиристора ввода 2, катод которого соединен с катодом обратного диода 3 и основной обмоткой 4 сглаживающего дросселя. Вторичная обмотка 5 сглаживающего дроссе.ля 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 И, параллельно которому присоединяется нагрузка 12. Система управления инвертором показана
функционально и содержит задающий генератор 13, первый формирователь импульсов 14, импульсный трансформатор 15, генератор пилообразного напряжения 16, схему сравнения 17, второй формирователь импульсов 18, а также цепочку обратной связи по напряжению, состоящую из диодов 19, 20, аноды которых подключены к противоположным выводам конденсатора 11, а катоды объединены с катодом стабилитрона 21, и из резистора 22, с которого снимается сигнал обратной связи. Одним выводом резистор 22 подключен к аноду стабилитрона 21, а другим - к отрицательному полюсу источника питания, к которому также подсоединены аноды диодов 3, 6 и катоды тиристоров 8, 10.
Инвертор работает следующим образом.
Импульсы с задающего генератора 13 усиливаются и распределяются на два канала с помощью первого формирователя импульсов 14 а затем через импульсный трансформатор 15 поступают на управляющие переходы 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. Нагрузка 12 присоединена параллельно конденсатору 11, напряжение на котором изменяется по закону, близкому к синусоидальному (см. фиг. 2а.). В рассматриваемом инверторе ввод энергии в колебательный контур - сглаживающий дроссель 4, конденсатор 11 - осуществляется с помощью тиристора ввода 2, фаза включения которого устанавливается в функции напряжения нагрузки. Напряжение конденсатора 11 прикладывается к цепочке стабилитрон 21, резистор 22 через диод 19 и силовой тиристор 10 (или диод 20 и силовой тиристор 8, в зависимости от полярности напряжения на конденсаторе 11). На резисторе 22 вьщеляется разность между выходным напряжением инвертора и напряжением стабилизации стабилитрона 21, равным амплитуде номинального выходного напряжения. Напряжение на резисторе 22 сравнивается с выходным напряжением генератора пилообразного напряжения 16, который работает с частотой генератора 13. Сигнал с выхода компаратора 17, усиленный вторым формирователем импульсов 18,
управляет моментом включения тиристора ввода 2 (время ti, см. фиг. 2а.). Пока тиристор ввода 2 не включен, ток основной обмотки 4 сглаживающего дросселя замыкается через обратный диод 3.
При резком уменьшении нагрузки преобразователя возможна ситуация, когда энергии, накопленной в сглаживающем дросселе, даже если не включается тиристор ввода 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 моста запираются, а вся энергия, запасенная к этому моменту в сглаживающем дросселе, через рекуперационный диод 6 возвращается в источник питания.
Практическая реализация параллельного инвертора, рассчитанного на мощность 0,5 кВт при напряжении источника питания 50 В и выходном напряжении 220 В, 50 Гц, выполнена на следующих основных элементах: силовые тиристоры - ТЧ25, тиристор ввода - ТЧ40, обратный диод - ДЧ135, рекуперационный диод - В10, конденсатор - МБГВ - 1000 В - 200 мкФ, сглаживающий дроссель - два, последовательно соединенных нестандартных дросселя, каждый из которых выполнен на двух сердечниках типа ПЛ32х64х 100.
Использованная литература
1.Глазенко Т.А., Гончаренко Р.Б. Полупроводниковые преобразователи частоты в электроприводах. Л., «Энергия, 1969, с. 22, рис.11 а.
2.Глазенко Т.А.. Гончаренко Р.Б. Полупроводниковые преобразователи частоты в электроприводах. Л., «Энергия, 1969, с. 22, рис.11 в.
3.А.С. СССР №736304, МКИ Н 02 М 7/515. Тиристорный параллельный инвертор /Сушков Е.Е. - опубл. 1980. Бюл. №19.