Автономный инвертор

Автономный инвертор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР, содертсащий тиристорный мост с коммути рующим конденсатором в диагонали, коммутирующий дроссель, первичная обмотка . которого соединена последовательно с мостом, а вторичная - с катодом диода. / 4 fff s %f 4 f9 D л анод которого подключен к обшей точке соединения нагрузки, катодной группы тиристоров моста и одного из полюсов источника питания, другим полюсом источник питания связан с входным дросселем, а нагрузка соединена последовательно с разделительным конденсатором, о т л и - ч ающийся тем, что, с целью повьпиения надежности путем снижения коммутационных потерь за счет уменьщения скорости спада тока тиристоров и тока в открытом состоянии перед началом процесса выключения, введен дроссель насыщения, первичная обмотка которого выполнена из двух последовательно и встречно соединенных полуобмоток, концы которых подключены к разделительному конденсатору, а начала - соответственно к первичной обмотке комму тирующегю дросселя и к входному дросселю, причем вторичная обмотка дросселя насыщения концом подключена к вторичной обмотке коммутирукнцего дросселя, а началом - к общей точке соединения разделительного конденсатора и концов первичной обмотки дросселя насыщения.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Л0„»1032568

3(5D Н 02 M 7/515 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

«м«», ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCMOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3419184/24-07 (22) 07.04.82 (46) 30.07.83. Бюл. № 28 (72) И, Н. Таназлы, И. P. Исхаков, В. Б. Ганеев и А. К. Белкин (71) Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе (53) 621.314.572 (088.8) (56) 1. Авторское свицетельство СССР № 693521, mr. Н 02 N 7/515, 1972.

2. Дубровин N. А. Мостовые преобра зователи с насышающимися реакторами.

Саратов, 1979, с. 11, 12.

3. Авторское свидетельство CGA

Ж 729785, кл. Н 02 M 7/515, 1977.

4. Евсеев Ю. А„Дерменжи П. Г, Силовые полупроводниковые приборы. N., Энергия",1981, с. 259.

5. Авторское свидетельство СССР

Ж 887578, кл. Н 02 М 7/515, 1975. (54) (57) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в диагонали, ком мутируюший цроссель, первичная обмотка., которого соединена последовательно с мостом, а вторичная - с катодом диода, аноц которого подключен к общей точке соединения нагрузки, катодной группы тиристоров моста и одного из полюсов источника питания, другим полюсом источник питания связан с вхоцным цросселем, а нагрузка соецинена послецовательно с разделительным конденсатором, о т л и ч а ю ш и k с я тем, что, с целью повышения надежности путем снижения коммутационных потерь за счет уменьшения скорости спада тоха тиристоров и тоza в открытом состоянии перец началом процесса выключения, введен цроссель насыщения, первичная обмотка которого выполнена из двух последовательно и встречно соединенных полуобмоток, концы которых подключены к разделительноЩ му конденсатору, а начала - соответ ственно к первичной обмотке коммутиру юшего дросселя и к входному дросселю, причем вторичная обмотка дросселя насыщения концом подключена к вторичной обмотке коммутирующего цросселя, а

laaeL началом - к обшей точке соецинения раз- („, } делительного конденсатора и концов пер (; ф вичной обмотки дросселя насыщения, М) 1 10325

Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти широкое применение в технике инцукционного нагрева и плавки металлов, Известен последовательный инвертор, содержащий цва последовательно соециненньхх конденсатора фильтра, поцключенных

К выходам цля источника питания, преобразовательные ячейки, соцержащие каж- дая цва тиристора последовательно сое- О циненных через первичные обмотки двух коммутирующих насыщаюшихся цросселей, коммутирующие конденсаторы, оцни из обкладок которых подключены к общим точкам последовательного соецинения ука 15 занных первичных обмоток, а другие обклацки подключены к оцному из вывоцов

G первичной обмотки выхоцного трансформатора, другой вывод которой поцсоецинен к обшей точке соединения конденсаторов 20 фильтра, причем кажцый иэ коммутиру юших цросселей содержит вторичную обмотку, подключенную одним выводом к одному из выводов цля источника пита ния, а другой вывод каждой из вторичных 25 обмоток через диод подключен к обшей точке соединения коммутирующих конденcQTopoB с первичной обмоткой выхоцного трансформатора (1) и j2), Данная схема обеспечивает затягива- 3g ние тока тиристоров при их включении, но не обеспечивает снижение скорости тока при спаде. Б то время, как уменьшение скорости спада прямого тока привоцит к снижению величины остаточных заряцов, а слецовательно, и к уменьше

HHIo коммутационных потерь при выключении, изменению величины обратного тока и его формы; а также уменьшению величины обратного напряжения на тирис- Ао торе.

Известен автономный последовательный инвертор, соцержащий по крайней мере цве преобразовательные ячейки, кажцая иэ которых имеет фильтровый цроссель и вентильную пару, образованную встречно-параллольно соециненными тиристором и циоцом, первый вывоц обмотки кажцого фильтрового цросселя соецинен с вхоцным вывоцом, а второй связан с соответствующей вентильной парой и через коммутирующий контур - с выходным выводом, цвухобмоточные насьпцаюшиеся цроссели по числу ячеек, причем в кажцой ячейке одна из обмоток дросселя 55 включена послецовательно с вентильной парой, а другая - послецовательно в цепь коммутирующего контура L 3) и t4 ).

6S 2

Указанное схемное решение обеспечи вает снижение скорости нарастания и спада тока тиристоров, причем по амнлитуце величина тока при включении и nepeg выключением практически оцинакова, что BbIsbIBGeT цополнительные коммутационные потери. Следует также заметить, что время выключения тиристора зависит от тока в открытом состоянии перец нача лом процесса выключения и от скорости спаца, а так как этот ток равен величине тока при включении, то время выключения затягивается, ограничивая частотный диапазон работы инвертора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является автономный инвертор, соцержаший тиристорный мост с коммутирующим конденсатором. в диагонали, коммутирующий цроссель, первичная обмотка которого соединена последовательно с мостом, а вторичнаяс катодом циоца, анод которого подключен к обшей точке соединения нагрузки, катоцной группы тиристоров моста и оцного из полюсов источника питания, цругим полюсом источник питания связан с вхоцным цросселем, а нагрузка соединена послецовательно с разцелительным конценсатором, другая обклацка которого с вхоцным цросселем и вторичной обмоткой коммутирующего дросселя образует общую точку $5 ), К недостаткам известной схемы инвертора слецует отнести пониженную надежность работы и повышенные коммутационные потери, вызванные высокой скоростью нарастания и спаца тока тиристоров.

Пель изобретения - повышение нацежности путем снижения коммутационных потерь за счет уменьшения скорости спаца тока тиристоров и тока в открытом со стоянии перец началом процесса выключения.

3Поставленная цель цостигается тем, что в схему автономного инвертора, соцержашего тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в диагонали, ком мутирующий цроссель, первичная обмотка которого соединена послецовательно с мостом, а вторичная - с катоцом циоца, аноц которого подключен к обшей точке соецинения нагрузки, катоцной группы тиристоров моста и оцного иэ полюсов источника питания, цругим полюсом источник питания связан с вхоцным цросселем, а нагрузка соецинена послецовательно с разцелительным конценсатором, введен цроссель насыщения, первичная обмотка которого выполнена иэ цвух по68 4 двнсатора 6 по цепи разцелительный конденсатор 14 - полуобмотка 16 дросселя 15 насыщения - первичная обмотка 8 коммутирующего дросселя 7 - тиристор 2коммутирующий конценсатор 6 - тиристор 4 - нагрузка 11 - разделительный конценсатор 14.

Перед включением тиристоров 2 и. 4 через обмотку 17 цросселя 15 насыщения протекает вхоцной ток Э, созцаюшийИДС

Зд, %/1. (где ц„,- число витков полуобмотки 17) отрицательного направления.

В момент включения тиристоров 2 и 4 рабочая точка по характеристике В(Н) (фиг. 2) занимает положение О, По мере увеличения тока тиристоров 2 и 4 - 1

-растет NQC полуобмотки 16 дроссеК ля 15 насыщения и в точке 19 (фиг. 2) наступит равенство (промежуток времени

О- 6 на фиг. 3): К(0) ®16 — Я 17 (1) гце 3 - ток тиристоров на участке перемагничивания; — входной ток инвертора;

\р - число витков полуобмотки 16

16 дросселя 15 насыщения;

%, - число витков полуобмотки 17 дросселя 15 насыщения.

При дальнейшем увеличении тоха ти ристоров 2 и 4—

К 6 д 11 и Н результат становится больше нуля.

Это соответствует перемещению точки на характеристике В(Н) (фиг. 2) из положения 19 в положение 20.

Korea i„ х/, -3, %„ - 1д (2)

К Ь а .П К 1Ь гце i » велйчина тока коэрцйтивной си-„ лы дросселя 15 насыщения по полуобмотке 16, точка на характеристике В (Н) займет положение 20. С этого момента начнется основное перемагничивание, которое буцет продолжаться до твх пор, пока рабочая точка перемещается из положвния 20 в положение 21 (фиг. 2).

Это время перемещения о э 2(фиг 3), когда Д. /Ю=О и дроссвль насьпцения в

1К этот промежуток времени облацает большим индуктивным сопротивлением.

Время перемагничивания Гп опрецеляО eTca va выражения

%5аЬ

"и- ц

Р ю (3) где W число витков дросселя насыщения;

5 - плошадь сечения сердечника; д8 - общее изменение индукции;

U - напряжение на обмотке цросселя насыщения.

3 10325 следовательно и встречно соединенных полуобмоток, концы которых подключены к разделительному конденсатору, а начала - соответственно к первичной обмот»Ке коммутирующего д росселя и к входному g дросселю, причем вторичная обмотка дросселя насыщения концом подключена к вторичной обмотке коммутирующего дросселя, а началом - к общей точке соединения разделительного конденсатора и 10 концов первичной обмотки. дросселя насы-. щения, На фиг, 1 приведена принципиальная электрическая схема прецлагаемого инввртора; на фиг. 2 и 3 - диаграммы его работы.

Автономный инвертор соцержит тиристорный мост 1 (тиристоры 2 - 5) с коммутирующим конденсатором 6 в диагонали, коммутирующий цроссель 7, щ первичная обмотка 8 которого соецинена послецовательно с мостом 1, а вторичная обмотка 9 - с катоцом циода 10, анод которого подключен к обшей. точке соединения нагрузки 11, катодной группы тиристоров 4 и 5 моста 1 и одного из полюсов источника 12 питания, другим полюсом источник 12 питания связан с вхоцным дросселем 13, а нагрузка 11 соединена последовательно с разцелительным конденсатором 14, цроссель 15 насыщения, первичная обмотка которого выполнена иэ двух последовательно и встречно соединенных полуобмоток 16 и 17, концы которых подключены к раз35 целительному конденсатору 14, а начала - соответственно к первичной обмот»ке 8 коммутирующего дросселя 7 и к входному цросселю 13, причем вторичная обмотка 18 дросселя насыщения 15 кон» №О дом поцключена к вторичной обмотке 9 коммутирующего дросселя 7, а началом к обшей точке соединения разделительного конценсатора 14 и концов первичной об мотки 16 и 17 дросселя 15 насыщения. 45

Автономный инвертор в кваэиустановившемся режиме работает следующим образом.

Разделительный конденсатор 14 нормально заряжен через вхоцной дрос5 сель 13, полуобмотку 17 @росселя 15 насьпцения и нагрузку 11 цо напряжения источника 12 питания.

Пусть коммутирующий конценсатор 6 имеет полярность напряжения, указанную

55 на фиг. 1.

При включении очередных тиристоров 2 и 4 начинается колебательный про цесс перезаряда коммутирующего кон68 6 теристики В(Н), пройдя через положение 23, займет положение 24 (фиг. 2): к(в) 1ь+ дм в д " и (5) гпе Э, 1 - ток тиристоров 2 и4 при их выключении. Далее при уменьшении тоKoS 1„ и i результирующая МДС ста новится отрицательной и, начиная с положения точки 25 (фиг. 2) характеристики

В(Н), начнет перемагничивание цросселя 15 насыщения, во время которого сопротивление его будет большим. В токе к при этом появится ступенька с величиной тока 1„<в), которая буцет, как это видно иэ равенства (5}, меньше величины j<<<, которая была при включении тиристоров 2 и 4.

Следует отметить, что при отсутствии обмотки 18 дросселя 15 насыщения процесс выключения тиристоров 2 и 4 происходил бы с образованием ступеньки с большим по величине током Э,, как и при включении тиристоров 2,4 и большой длительностью, так как напряжение на полуобмотке 16 буцет равно (фиг, 4)

"Ь ад+Он "со - (6)

Иэ сравнения (4) и (6) видно, что величина напряжения на полуобмотке 16 дросселя 15 насьпцения в момент вклю чения тиристоров 2 и 4 бупет меньше, чем при включении, а поэтому соглас но (3) время перемагничивания при выклю чении буцет больше. Это вызовет затягивание процесса перемагничивания црос» селя насыщения и соответственно выключения тиристоров 2 и 4.

Ввецение же обмотки 18 уменьшает величину тока запержки Д ф.

При выключении тиристоров 2 и 4 включаются очерецные тиристоры 3,5 и процесс проаолжается аналогично опи» санному выше.

Таким образом, используя предлагаемое техническое решение уцается существенно снизить скорость спада тока тиристоров

aaaepropa. что, во-первых, позволяет повысить нацежность его работы, во-вторых, снизить коммутационные потери.

5 10325

Напряжение на цросселе Q>-$ onpe цепяется из слепуюшего уравнения, составленного пля контура 16-8-2-6-411-14 16 по Г1 закону Кирхгофа (фиг. 1) при цопушении идеальности ти ристоров и большой величине емкости разделительного конпенсатора 14: (Ь(о) 3+(Зн+О о (4) гпе Ц - напряжение на полуобмот ке 16 дросселя 15 насы- 10 щения при включении тиристоров 2 и 4; входное напряжение инвертора;

U„- напряжение на нагрузке 11; I5

IJ напряжение на коммутируюсо щем конценсаторе 6.

В конце основного перемагничивания начинается криволинейный участок харак теристики В(Н), на котором сопротииле- 20 ние цросселя насыщения лапает и начина

"ется нарастание тока 1, по колебатель ному закону. В момент достижения токоМ i максимального значения Э ра бочая точка на характеристике В (Н) 25 занимает положение 22 (фиг. 2). Далее ток 1„спадает, U, меняет знак и в момент С< (фиг. 3}, когда О,х,, О, +О т.е, «огда напряжение на вторичйой об мотке 9 коммутирующего дросселя 7 станет равным суммарному напряжению разпелительного конденсатора 14 и нагрузки 11, включается диод 10,, сбрасывая излишнюю реактивную энергию с коммутирующего дросселя 7 на разделительный конденсатор 14 и нагрузку 11.

ТОк циоца 10 л,„(фиг. 3), протекая по обмотке 18 дросселя 15 насыщения, соэцает МДС положительного направления, которая склааывается с МДС полуобмот»- 40 ки 16. Благоцаря действию обмотки 18 дросселя 15 насьпцения, в момент време- ни С (фиг. 3) аостижения током.i своего максимального значения 3 равенство у рулрушей М в жраеч-,45 нйке цросселя 15 насыщения будет иметь место при слепуюшем соотношении МДС обмоток 16 18, рабочая точка xapaz

1032568

1032568

Составитель И, Жеребина

Редактор В, Пилипенко Техред И.Метелева . Корректор 0. Тигор

Заказ 5417/58 Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва„Ж-35, Раушская наб., n. 4/5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4