ИНВЕРТОР ТОКА

Полезная модель относится к преобразовательной технике и может быть использована в источниках питания генераторов озона и других электрических нагрузок, содержащих разрядный промежуток. Полезная модель повышает надежность работы инвертора тока.
Известен инвертор тока, содержащий однофазный трансформатор, выводы вторичной обмотки которого подключены к выходным выводам инвертора тока, первичная обмотка выполнена с отводом от середины, выводы первичной обмотки соединены с отрицательным входным выводом инвертора тока через вентили, а отвод подключен к положительному входному выводу инвертора тока через дроссель фильтра, конденсатор, шунтирующий выводы первичной обмотки (Тиристорные преобразователи повышенной частоты для электротехнологических установок / Е.И.Беркович, Г.В.Ивенский, Ю.С.Иоффе и др. - Л.: Энергоатомиздат, 1983. - С.38).
Недостатком инвертора тока является низкая надежность его работы, что обусловлено коммутационными перенапряжениями и значительными электрическими динамическими потерями в вентилях, низкой коммутационной устойчивостью инвертора тока при использовании вентилей с неполной управляемостью.
Известен инвертор тока, содержащий содержащий однофазный трансформатор, выводы вторичной обмотки которого подключены к выходным выводам инвертора тока, первичная обмотка выполнена с отводом от середины, выводы первичной обмотки соединены с отрицательным входным выводом инвертора тока через вентили, а отвод подключен к положительному входному выводу инвертора тока через дроссель фильтра, конденсатор, шунтирующий выводы вторичной обмотки (Чиженко И.М., Руденко B.C., Сенько В.И. Основы преобразовательной техники. - М.: Высшая школа, 1974. - С.245).
Недостатком инвертора тока является низкая надежность его работы, что обусловлено
коммутационными перенапряжениями и значительными электрическими динамическими потерями в вентилях, низкой коммутационной устойчивостью инвертора тока при использовании вентилей с неполной управляемостью.
Известен инвертор тока, содержащий однофазный трансформатор, выводы вторичной обмотки которого подключены к выходным выводам инвертора тока, первичная обмотка выполнена с отводом от середины, выводы первичной обмотки соединены с отрицательным входным выводом инвертора тока через вентили, зашунтированные встречными диодами, а отвод подключен к положительному входному выводу инвертора тока через дроссель фильтра, конденсатор, дроссель, которые соединены в последовательную цепь, шунтирующую выводы первичной обмотки (П. 2081499 РФ, МКИ Н 02 М 7\523. Автономный токо-резонансный инвертор \ Силкин Е.М. \\ Б.И. - 1997, - №16).
Указанный инвертор тока является наиболее близким по технической сущности к полезной модели и выбран в качестве прототипа.
Недостатком инвертора тока является низкая надежность его работы, что обусловлено коммутационными перенапряжениями и электрическими динамическими потерями в вентилях, низкой коммутационной устойчивостью инвертора тока при использовании вентилей с неполной управляемостью.
Полезная модель направлена на решение задачи повышения надежности работы инвертора тока, что является целью полезной модели.
Указанная цель достигается тем, что в инверторе тока, содержащем однофазный трансформатор, выводы вторичной обмотки которого подключены к выходным выводам инвертора тока, первичная обмотка выполнена с отводом от середины, выводы первичной обмотки соединены с отрицательным входным выводом инвертора тока через вентили, зашунтированные встречными диодами, а отвод подключен к положительному входному выводу инвертора тока через дроссель фильтра, конденсатор, дроссель, используемые вентили являются
полностью управляемыми, к выводам первичной обмотки подключены анодами дополнительные диоды, катоды которых соединены с отрицательным входным выводом инвертора тока через последовательную цепь, содержащую дополнительный вентиль и конденсатор, общая точка соединения дополнительного вентиля и конденсатора соединена с отводом через вторую последовательную цепь, содержащую дроссель и диод.
Существенным отличием, характеризующим полезную модель, является повышение надежности работы инвертора тока за счет снижения коммутационных перенапряжений и электрических динамических потерь в вентилях, повышения коммутационной устойчивостью инвертора тока при использовании вентилей с полной управляемостью (двухоперационных вентилей, например, транзисторов и запираемых тиристоров).
Повышение надежности работы инвертора тока является полученным техническим результатом, обусловленным новыми элементами в схеме инвертора тока, порядком их включения и новыми связями, то есть отличительными признаками полезной модели. Таким образом, отличительные признаки заявляемого инвертора тока являются существенными.
На рисунке приведена схема инвертора тока.
Инвертор тока содержит однофазный трансформатор 1, выводы вторичной обмотки которого подключены к выходным выводам инвертора тока, первичная обмотка выполнена с отводом от середины, выводы первичной обмотки соединены с отрицательным входным выводом инвертора тока через вентили 2, 3, зашунтированные встречными диодами 4, 5 соответственно, а отвод подключен к положительному входному выводу инвертора тока через дроссель фильтра 6. Используемые вентили являются полностью управляемыми. К выводам первичной обмотки подключены анодами дополнительные диоды 7, 8, катоды которых соединены с отрицательным входным выводом инвертора тока через последовательную цепь, содержащую дополнительный вентиль 9 и конденсатор 10, общая точка
соединения дополнительного вентиля и конденсатора соединена с отводом через вторую последовательную цепь, содержащую дроссель 11 и диод 12. Выходные выводы инвертора тока соединены с выводами генератора озона 13.
Инвертор тока в установившемся (стационарном) режиме работает следующим образом. Импульсы управления на вентили 2, 3 поступают поочередно с частотой, равной частоте выходного тока инвертора тока. Значение индуктивности дросселя фильтра 6 выбрано достаточно большим для качественной фильтрации входного тока. Выполнение указанного условия обеспечивает сглаживание пульсаций тока через дроссель фильтра 6 и протекание через части первичной обмотки трансформатора 1 и в нагрузочной цепи генератора озона 13 тока практически прямоугольной формы (идеально сглаженный, квазипрямоугольный ток). Полный период выходного тока состоит из двух временных интервалов (полупериодов), соответствующих различным сочетаниям включенного и выключенного состояния вентилей 2, 3. При работе вентиля 2 ток от источника питания инвертора тока протекает через левую часть первичной обмотки трансформатора 1. В нагрузке 13 формируется положительная полуволна выходного тока. При включении вентиля 2 ток вентиля 3 уменьшается в течение части коммутационного интервала времени до половины входного тока через дроссель 6. Вентиль 3 выключается в момент равенства токов вентилей 2, 3 (или в момент равенства тока через вентиль нулевому значению). В момент выключения вентиля 3 включается дополнительный вентиль 9, что обеспечивает ограничение напряжения на выключающемся вентиле 3 в интервале коммутации на уровне напряжения на конденсаторе 10. Вентиль 9 остается во включенном состоянии до момента снижения тока в правой части первичной обмотки трансформатора до нулевого значения, что исключает перенапряжение на выключающемся вентиле 3 и снижает коммутационные потери в нем. Ток протекает по цепи: «+» -6-1-8-9-10- «-»-«+». После выключения дополнительного вентиля 9 ток через левую часть первичной обмотки трансформатора 1
протекает по цепи: «+» -6-1-2 «-»-«+». По окончании полупериода включается вентиль 3. При включении вентиля 3 ток вентиля 2 уменьшается в течение части коммутационного интервала времени до половины входного тока через дроссель 6. Вентиль 2 выключается в момент равенства токов вентилей 2, 3 (или в момент равенства тока через вентиль нулевому значению). В момент выключения вентиля 2 включается вентиль 9, что обеспечивает ограничение напряжения в интервале коммутации на выключающемся вентиле 2 на уровне напряжения на конденсаторе 10. Вентиль 9 остается во включенном состоянии до момента снижения тока в левой части первичной обмотки трансформатора до нулевого значения, что исключает перенапряжение на выключающемся вентиле 2 и снижает коммутационные потери в нем. Ток протекает по цепи: «+» -6-1-7-9-10- «-»-«+». После выключения дополнительного вентиля 9 ток через правую часть первичной обмотки трансформатора 1 протекает по цепи: «+» -6-1-3 «-»-«+». При работе вентиля 3 ток от источника питания инвертора тока протекает через правую часть первичной обмотки трансформатора 1. В нагрузке 13 формируется отрицательная полуволна выходного тока. По окончании второго полупериода снова включается вентиль 2. Далее электромагнитные процессы в инверторе тока повторяются.
Дроссель фильтра 6 предотвращает короткое замыкание и существенное возрастание тока через части первичной обмотки трансформатора 1 на интервалах коммутации. Энергия коммутационных перенапряжений, переданная в конденсатор 10, рекуперируется в нагрузочную цепь инвертора тока через вторую последовательную цепь, содержащую дроссель 11 и диод 12. Встречные диоды 4, 5 шунтируют вентили 2, 3, что исключает обратное напряжение на них при питании емкостной нагрузки, какой является генератор озона 13. Указанные диоды 4, 5 включаются и работают на небольшом интервале времени после окончания интервала коммутации (выключения) соответствующего вентиля 2, 3.
Использование в инверторе тока полностью управляемых вентилей 2, 3 позволяет повысить надежность пусковых режимов и коммутационную устойчивость при работе инвертора тока.
По сравнению с прототипом повышается надежность работы инвертора тока. Наличие дополнительных цепей и элементов уменьшает уровень коммутационных перенапряжений и динамических потерь в вентилях инвертора тока. Использование в инверторе тока полностью управляемых вентилей позволяет повысить надежность пусковых режимов и коммутационную устойчивость инвертора тока в динамических режимах сброса и наброса нагрузки, характерных для работы на генератор озона и другие разрядные нагрузки. Надежность работы инвертора тока оценивается по времени наработки на отказ инвертора тока на разрядную нагрузку. Время наработки на отказ заявляемой полезной модели может быть увеличено по сравнению с прототипом 1,6-1,8 раза.