Многоступенчатый транзисторно-тиристорный инвертор

(51) 02 7/46 (2010.01) 03 19/00 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ переменное стабильной частоты, причем на выходе обеспечивает многоступенчатое напряжение по форме очень близкой к синусоиде с минимальными значениями высших гармоник, не требующих фильтров. Многоступенчатый транзисторно-тиристорный инвертор содержит транзисторный инвертор,трансформатор споследовательно соединенными секциями вторичных обмоток ипара параллельно- встречных тиристоров с блоком управления,причемпара параллельно - встречных тиристоров одним концом подключены к местам соединения вторичных обмоток, а другим концом к общей нагрузке. При этом тиристоры управляются блоком управления таким законом, который на выходе обеспечивает многоступенчатое напряжение,близкое к синусоидальной форме.(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве преобразователя постоянного напряжения в Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве преобразователя постоянного напряжения в переменное напряжение постоянной частоты. Известно множество инверторов общепромышленного и специального исполнения. Задача инвертирования электроэнергии в настоящее время решается преимущественно так называемыми статическими преобразователями,наиболее эффективными среди которых по КПД и массогабаритным показателям,являются полупроводниковые транзисторно-тиристорные преобразователи. Известен инвертор с многоканальными выпрямителями, содержащими, как на первичной так и на вторичной обмотках трансформатора по транзисторному инвертору. В зависимости от количества секций на вторичных обмотках трансформатора на выходе получается многоступенчатое напряжение Моин В.С. Стабилизированные транзисторные преобразователи. - М. Энергоатомиздат, 1986.-376 с ил., с. 221. Недостатками данного транзисторного инвертора является двукратное преобразование электроэнергии. В начале, постоянный ток преобразовывается в переменный ток повышенной частоты, а далее происходит выпрямление и преобразование в многоступенчатое напряжение требуемой частоты. При этом снижается КПД из-за возрастания комплектующих элементов всего устройства и увеличивается его массогабаритные размеры. Задачей изобретения является разработка транзисторно-тиристорного инвертора с наименьшими комплектующими составляющими и получение выходного напряжением синусоидальной формой. Данное изобретение обеспечивает форму кривой выходного напряжения очень близкой к синусоиде и с минимальными значениями высших гармоник. Это осуществляется за счет того, что дополнительно включеныпара параллельно встречных тиристоров с блоком управления, а трансформатор имеет последовательно соединенных вторичных обмоток, причемпара параллельно - встречных тиристоров одним концом подключены к местам соединения соединенных вторичных обмоток, а другим концом к общей нагрузке, при этом тиристоры управляются блоком управления таким законом, который на выходе обеспечивает многоступенчатое напряжение,близкое к синусоидальной форме, кроме того к выходу транзисторного инвертора подключена первичная обмотка трансформатора. Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема многоступенчатого транзисторно - тиристорного инвертора на фиг. 2 представлена диаграмма выходного напряжения многоступенчатого транзисторно тиристорного инвертора Многоступенчатый транзисторно-тиристорный инвертор содержит инвертор и трансформатор с 2 последовательно соединенными секциями вторичных обмоток, а такжепара тиристоров с блоком управления, причем пара тиристоров включена параллельно - встречно. Многоступенчатый транзисторно-тиристорный инвертор работает следующим образом. Инвертором И постоянное напряжение преобразуется в переменное напряжение высокой промежуточной частоты п, и это напряжение трансформатором увеличивается до требуемого значения (Фиг.1). С момента времени 1 (Фиг. 2) открывается один из первых пар параллельно встречных тиристоров 1 и в нагрузку попадает выпрямленное однополупериодное напряжение высокой частоты от первой секции 1 вторичной обмотки трансформатора до момента времени 2 ,потом этот тиристор 1 закрывается и открывается один из вторых пар параллельно - встречных тиристоров Т 2. При этом в нагрузку попадает выпрямленное однополупериодное напряжение высокой частоты от двух секции 1 и 2 вторичных обмоток трансформатора. Если требуется включение третьей, четвертой и так далее секций вторичных обмоток трансформатора в нагрузку через тиристоры, то этот алгоритм включения обмоток будет продолжаться до момента времени . В момент времениоткрывается ый из параллельно - встречных тиристоров Т и в нагрузку попадает выпрямленное однополупериодное напряжение высокой частоты отпоследовательно соединенных секцийвторичных обмоток, причем через промежуток времени, когда -1 закрывается -ый тиристор Т. Далее процесс будет продолжаться в обратной последовательности, т. е. в момент времени -2 закрывается Т 2 и в момент времени -3-1. Так формируется положительная полуволна вы ходного напряжения,которая будет иметь многоступенчатую выпрямленную форму близкой к синусоиде. Здесь следует отметить, что блоком можно регулировать амплитудой напряжения на каждом интервале времени. Для формирования отрицательной полуволны выходного напряжения с момента времени 1/2(Фиг. 2) открывается один из первых пар параллельно - встречных тиристоров Т 1 и в нагрузку попадает выпрямленное однополупериодное напряжение высокой частоты от первой секции 1 вторичной обмотки трансформатора до момента времени 2/2, потом этот тиристор Т 1 закрывается и открывается один из вторых пар параллельно - встречных тиристоров Т 2. При этом в нагрузку попадает выпрямленное однополупериодное напряжение высокой частоты от двух секций 1 и 2 вторичных обмоток трансформатора. Если требуется включение третьей,четвертой и так далее секций вторичных обмоток трансформатора в нагрузку через тиристоры, то этот алгоритм включения обмоток будет продолжаться до момента времениТ/2. В тот же момент времени/2 открывается -ый из параллельно-встречных тиристоров Т и в нагрузку попадает выпрямленное однополупери одное напряжение последовательно соединенных секцийвторичных обмоток,причем через промежуток времени, когда -1 закрывается -ый тиристор Т 1 . Далее процесс будет продолжаться в обратной последовательности, т. е. в момент времени-2/2 закрывается Т 2 и в момент времени-3/2 - Т 1 Так формируется отрицательная полуволна выходного напряжения,которая будет иметь многоступенчатую выпрямленную форму близкой к синусоиде. Здесь также следует отметить, что блоком можно регулировать амплитудой напряжения на каждом интервале времени. Таким образом, напряжение на выходе многоступенчатого транзисторно-тиристорного инвертора имеет многоступенчатую форму,состоящей из одно- полупериодных выпрямленных напряжений высокой частоты и эта частота напряжения на нагрузке будет равна где- промежуточная частота на выходе инвертора,- число выпрямленных периодов напряжения промежуточной частоты. Как видно из графика выходного напряжения(Фиг. 2) и из последнего выражения (1) на нагрузке происходит формирование напряжения необходимой частоты из выпрямленных напряжений высокой промежуточной частоты. Например, при промежуточной частоте на выходе инвертора 20 000 Гц и при числе выпрямленных периодов 400 частота напряжения на нагрузке будет равна Известно, что при высокой частоте напряжения массогабаритные размеры трансформатора снижаются,что приводит к снижению массогабаритных размеров всего инвертора. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Многоступенчатый транзисторнотиристорный инвертор, содержащий транзисторный инвертор и трансформатор, отличающийся тем,что дополнительно включеныпара параллельно встречных тиристоров с блоком управления, а трансформатор имеет последовательно соединенных вторичных обмоток, причемпара параллельно - встречных тиристоров одним концом подключены к местам соединения вторичных обмоток, а другим концом к общей нагрузке, при этом тиристоры управляются блоком управления таким законом, который на выходе обеспечивает многоступенчатое напряжение,близкое к синусоидальной форме, кроме того к выходу транзисторного инвертора подключена первичная обмотка трансформатора.