Последовательный автономный инвертор

Последовательный автономный инвертор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

<1,797028 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 181278 (21) 2696386/24-07 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 150181.Бюллетень N9 2

Дата опубликования описания 150181 (51)М. КлЗ

Н 02 М 7/515

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений н открытий (53) НЖ 621.314.572(088.8) (72) Авторы изобретения

В.В.Шипицын, В.И.Лузгин, А.A.Hoâèêoâ, A,А.Рухман,В.В.Дрягин, А.В.Абрамов, О.Л.Кузнецов, Ф.Н.Маричев, В.Г.Сафин, Г.Н.Ягодов,В.Н.Макаров и Д.В.Чуркин (71) Заявитель

Уральский ордена Трудового Красного Знамени,. политехнический институт им.С.М.Кирова (54) ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть ис пользовано, например, для индукционного нагрева металлов.

Известны схемы последовательных инверторов с рекуперацией излишней электромагнитной энергии коммутирующего дросселя в питающую сеть, что позволяет ограничивать напряжение на вентилях и других элементах схем при резком уменьшении сопротивления нагрузки (1) и (2) °

В первой схеме коммутирующие индуктивности включены между вентильньми мостами и с помощью остаточных 11 диодов соединены с последовательно соединенными нагрузкой и разделительным конденсатором. Во второй схеме коммутирующие дросселн соединены последовательно с одними разделительны- 20 ми конденсаторами и с помощью встречного диода подсоединены параллельно. другому разделительному конденсатору.

Недостатком обеих схем является то, что в них рекуперацня излишней 25 электромагнитной энергии с коммутирующих дросселей осуществляется в конденсаторы, заряженные до питающего. напряжения, что недостаточно ограничивает напряжение на вентилях и дру- 30 гих элементах схемы при резком снижении сопротивления нагрузки. Особенно ощутимым становится этот недостаток при возрастании частоты и мощности преобразователей

Известна также схема последовательного автономного инвертора, которая содержит два разделенных фильтровыми дросселями вентильных моста с коммутирующими контурами и два фильтровых конденсатора, одни обкладки которых соединены с точками соединения вентильных мостов и фильтровых дросселей, а вторые обкладки образуют выходные выводы к которым подсоединена нагрузка. Рекуперация излишней электромагнитной энергии с коммутирующих контуров в схеме осуществляется с. помощью встречных диодов, подключенных параллельно прямык вентилям, что обеспечивает жесткое ограничение напряжения на вентилях на уровне не выше двойного по отношению к напряжению источника питания при уменьшении сопротивления нагрузки вплоть до нуля 13 .

Недостатком схемы является то, что восстановление управляемости вентилей в ней происходит при малом обратном напряжении равном падению прямого нап797028 ряжения на встречных диодах, что зат. рудняет процесс восстановления, увеличивает его длительность и, следовательно, требует увеличейия времени, предоставляемого на восстановление управляемости прямых вентилей. Это не позволяет применять схему на вы соких частотах, например в ультразвуковом диапазоне.

Наиболее близким к предлагаемому является автономный последовательный )g инвертор, содержащий два тириаторных моста с коммутирующими, контурами в диагоналях переменного тока, причем выводы постоянного тока мостов связаны со входными выводами через ограничительный дроссель и через фильтро- вые дроссели с отпайками две последовательные цепочки, включенные, перваямежду первым выходным выводом и анодной группой первого моста, а вторая— между одним из выходных вйводов .и 20 катодной группой второго моста, и состоящие каждая,из коммутирующего дросселя с отпайкой и вспомогательного фильтрового конденсатора, к точкам соединения которых подключены одни 25 электроды вспомогательных диодов, соединенных другими своими электродами с отпайками соответствующих фильтровых дросселей, причем отпайка коммутирующего дросселя первой цепочки связана через встречный диод с анодной группой первого моста, а отпайка коммутирующего дросселя второй цепочки через другой встречный диодс катодной группой второго моста, два, фильтровых конденсатора, включенных: первый между одним из выходных выводов и анодной группой второго моста. а второй- между вторым выходным выводом и катодной rpynnoA первого моста, причем указанные катодная груп-4Q па связана с первым, а анодная — с одним из выходных выводов через дополнительные цепочки, состоящие, каждая, из диода и дросселя сброса, а также дополнительный фильтровой конденсатор 4 включенный между отпайками фильтровых дросеелей, соединенными каждая, с одним иэ выходных выводов через соответствующий дополнительный диод 4 .

Недостатком известной схемы является .невозможность одновременной работы мостов, поскольку токи мостов

ho нагрузке протекают в противополож ном направлении и компенсируют друг друга. В данном же устройстве по ино. му образованЛ выходные выводы, а это позволяет обеспечить синхронную работу тиристорных мостов, и последовательное включение коммутирующих дросселей на интервале, когда происходит рекуперация с этих дросселей излиш- щ ней электромагнитной энергии на до-. полнительный конденсатор. Это обстоятельство позволяет увеличить эффективность сброса и уменьшить напряжения на коммутирующих конденсаторах и вентилях, что как бы эквивалентно сбросу излишней энергии с каждой коммутирующей индуктивности на конденсатор, заряженный до половины питающего напряжения.

Цель изобретения — повышение напежности за счет увеличения эффективнооти сброса и уменьшения напряжения на коммутирующих конденсаторах и вентилях.

Для достижения поставленной цели последовательный автономный инвертор снабжен двумя исполнительными дросселями, включенными последовательйо со встречными диодами, причем вто-, рая последовательная цепочка .подключена ко второму выходному выводу, соединенному через указанную дополнительную цепочку с анодной группой второго мостаг соединенной через фильтровый конденсатор с первым выходным выводом, связанным через дополнительный диод с отпайкой фильтрового дросселя, подключенного к положительному входному выводу.

На фиг.1,2 и 3 изображены разные варианты схемы предлагаемого инвертора.

Схема состоит из двух тиристорМых мостов, собранных на тиристорах

l"8, в диагонали которых включены . коммутирующие контуры, состоящие из коммутирующих дросселей 9 и 10 и коммутирующих конденсаторов 11 и 12, фильтровых дросселей 13-16 и ограничивающего дросселя 17, через которые тиристорные мосты подключены к входным выводам, подключенные между выводами постоянного тока последовательные цепочки из вспомогательных фильтровых конденсаторов 18 и 19 коммутирующих дросселей 20-21 и фильтровых конденсаторов 22 и 23, дополнительного конденсатора 24, подключенного к отпайкам фильтровых дросселей нагрузки 25, подключенной к выходным

1 выводам, и встречных диодов 26 и 27, дополнительных дросселей 28 и 29, вспомогательных диодов 30 и 31, дополнительных диодов 32 и 33, диодов

34 и 55 и дросселей сброса 36 и 37.

Схема, изображенная на фиг. 1, работает следующим образом.

В первом такте открываются тиристоры 1,4 первого моста и 5,8 - второго моста, и ток протекает вначале по контурами 11-4-23-25-20-26-28-1-9-11 и

12-8-29-27-21-25-22-5-10-12 за счет запаса избыточной энергии в коммутирующих конденсаторах 11 и 12, а затем когда запираются диоды 26 и 27 — по контурам: 18-1-9-11-4-23-25-20-18 и 22-5-10-12-8-18-21-25-22. Во второй половине полупериода тока, когда напряжение на коммутирующих дросселях

20 и 21 примет полярность, указанную на фиг.1, и сумма этих напряжений превзойдет напряжение на дополнительном конденсаторе 24, заряженном до

797028 напряжения питания, открываются диоды

30 и 31. С этого момента прекращается ток в мостах инвертора, останавливается перезаряд коммутирующих конценсаторов на заданном уровне и протекает ток сброса избыточной реактивной энергии, запасенной в коммутирующих дросселях по контуру: 20-30-2431-21-25-20, Во втором такте работы инвертора, когда открываются тиристоры 2,3 и 6,7, 1р процессы повторяются аналогично описанным. С ростом эквивалентного сопротивления нагрузочного контура возрастает и напряжение на нем, с достижением амплитуды которого, равной напряжению на фильтровых конденсаторах 22 и 23; заряженных до половины питающего напряжения, открываются диоды .34 и 35 и протекает ток сбро- са избыточной реактивной энергии, запасенной в нагрузке по контурам: 25- 20

34-37-22-25 и 25-23-36-35-25. При этом амплитуда напряжения на нагрузочном контуре ограничивается на уровне, равном половине питающего напряжения и вьме, в зависимости от Q5 величины индуктивности дросселей 36:и 37

На фиг.2 изображена схема инвертора, в которой осуществляется сброс избыточной энергии, запасенной в нагрузке как в положительном, так и в отрицательном полупериоде выходного напряжения, что очень важно при работе инвертора на резкопеременную наг. рузку с низкой добротностью. При этом токи протекают по следующим контурам: 25-32-24-33-25 и 37-34-18-35-25.

На фиг,3 изображен упрощенный вариант выполнения схемы. В этом слу= чае сброс избыточной реактивной энергии, запасенной в коммутирующих дросселях и в нагрузочном контуре, осу- 0 ществляется на фильтровые конденсаторы, заряженные до напряжения равного половине питающего.

Формула изобретения

Последовательный автономный инвертор, содержащий два тиристорных моста с коммутирующими контурами в диагоналях переменного тока, причем .выводы постоянного тока мостов связаны со входными выводами через ограничительный дроссель и через фильтровые дроссели с отпайками; две последовательные цепочки, включенные, первая - между первьм, выходньм выводом и анодной группой первого моста, а вторая — между одним из выходных выводов и катодной группой второго моста, и состоящие, каждая,иэ коммутирующего дросселя с отпайкой и вспомогательного фильтрового .коыценсатора, к точкам соединений которых подключены одни электроды вспомогательных диодов, соединенных другими своими электродами с отпайками соответствующих фильтровых дросселей, причем отпайка коммутирующего дросселя первой цепочки связана через встречный диод с анодной группой первого моста, а отпайка коммутирующего дросселя второй цепочки через другой встречный диод - с катодной группой второго моста, два фильтровых коидеисагора, включенных, первый — между одним из выходных выводов и анодной группой второго моста, а второймежду. вторым выходным выводом и катодной группой первого моста, причем . укаэанные катодиая группа связана с первым, а анодная - с одним из выходных выводов, через дополнительные цепочки и состоящие, каждая из диода, и дросселя сброса, а также дополнительный фильтровой конденсатор, включенный между отпайками фильтровых дросселей, соединенными, каждая, с одним из выходных выводов через соответствующий дополнительный диод, отличающийся тем, что, с целью повьипения надежности, он снабжен двумя дополнительными дросселями, включенными последовательно со встречными диодами, причем вторая последовательная цепочка подключеиа ко второму выходному выводу, соединенному через указанную дополиительную цепочку с анодной группой второго моста, соединенной через фильтровой конденсатор с первым выходным выводом, связанным через дополнительный диод с отпайкой фильтрового дросселя, подключенного к положительному входному выводу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Канцельсон С.М. и др. Многоячейковый тиристорный инвертор мощностью 50 кВт и частотой 10 к1"ц, Сборник 2 ° Тиристорнйе прЕобраэователи частоты для индукционного нагрева металлов . Уфа. Труды УАИ, 1972,вып,39 c161, рис,1 °

2. Гутин Л,С. и др. Новая схема тиристорнога инвертора с рекуперацией .энергии. Межвузовский сборник 6, . Тиристорные преобразователи частоты для индукционного нагрева металлов ° Уфа, 1976, с.9, рис,.1 °

3, Авторское свидетельство СССР

В 486439, кл, Н 02 М. 7/537 1971 °

4 ° Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2699355/07, кл, Н 02 М 7/515 1978

797028

Составитель И.Жеребина

Техред Ж. Кастелевич .Корректор Г. Решетни, Редактор М,Келемеш

Филиал ППП Патент, Г.ужгород, ул.Проектная,4

Закаэ 9798,/76 Тираж 739 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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