Последовательный автономный инвертор

Последовательный автономный инвертор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 836740

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«Ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву 51 М К„з (22) Заявлено 280279 (21)2730541/24-07

Н 02 М 7/515 с присоединением заявки 40

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 070681 Бюллетень 49 21

Дата опубликованияописания р7р681 (53) YPK621 ° 314.. 572 (088. 8) }

В. В.Шипицын, В. И. Лузгин, A. A ..Новиков, А 3А. Рудман," . . .

В. В. Дрягин, A. В. Абрамов, О. Л. Кузнецов, Д. В, Чуркин,

B. Г.Сафин, Г.Н.Ягодов, В. Н. Макаров, ф. H. Ìàðè÷åâ и В. А. Глухих >

1 ! C ..1 .

Уральский ордена Трудового Красного Знамейи полйтехнический институт им. С.М.Кирова (72) Авторы изобретения (71) За я в ит ель (5 4) ПОСЛЕДО ВАТЕЛЬ БЫИ АВТО Н ОМН61Й И Н ВЕР ТОР

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для индукционного нагрева, а также для питания. ультразвуковых технологических установок, Известна схема последовательного инвертора с вентилями встречно-параллельного включения tl ). Такая схема способна работать в области малых эквивалентных сопротивлений нагрузки, поскольку осуществляется рекуперация избыточной реактивной энергии, запасенной в коммутирующем контуре посредством вентилей встречнопараллельного включения. Однако в области высоких значений сопротивления нагрузки происходит резкое .снижение времени, предоставляемого для восстановления управляемости прямых вентилей, что снижает устойчивость работы инвертора. Помимо этого на указанном интервале времени.к прямым вентилям прикладывается малое обратное напряжение, что приводит к возрастанию времени, необходимого для восстановления управляемости прямых вен«тилей и к снижению предельной частоты инвертирования, Также известка схема последовательного инвертора (2 I. которая содержит два вентильных моста с коммутирующими конденсаторами в диагоналях переменного тока. Сброс избыточной реактивной энергии в этой схеме осуществляется непосредственно с комму" тирующего дросселя на вспомогательные конденсаторы, включенные между выходными зажимами и отпайками фильтровых дросселей, связанных с положительным входным зажимом. В ряде случаев, когДа необходимо согласование параметров нагрузки, применяется выходной трансформатор, первичная обмотка которого подключена к выходным зажимам инвертора. . Недостатком такой схемы является то, что для достижения наибольшего эффекта ограничения напряжения на элементах инвертора необходимо весь коммутирующий дроссель выносить из моста инвертора и охватывать контуром.рекуперации, при этом к прямым вентилям в момент включения противофазных вентилей прикладывается пол.ное напряжение коммутирующего конденсатора, которое оказывается все же высоким. Кроме того, для осуществле ния рекуперации излишней реактивной энергии с коммутирующего дросселя необходима установка вспомогательных конден%

836740 саторов,которые не участвуют в форми.ровании импульса тока мостом инвер тора, что приводит к возрастанию стоимости установленного оборудования и увеличения его габаритов, а ограничение напряжения на нагрузке на уровне равном напряжению на вспомогательных конденсаторах при конечном значении их емкости, недостаточно, что приводит к резкому снижению времени, представляемого для восстановления управляемости прямых вентилей, Наиболее близким к предложенному инвертору является автономный инвертор (3), содержащий связанный с входными выводами через дроссели фильтра два тиристорных моста с двумя пос- "5 ледовательно соединенными через коммутирующие дроссели, подключенные к диагоналям переменного тока встречных вентильных мостов;коммутирующими конденсаторами в диагоналях перемен- 20 ного тока, два фильтровых конденсатора, первая обкладка каждого из которых соединена с анодной группой соответствующего тиристорного моста, а вторая — с анодной группой встречного вентильного моста, соединенного своей катодной группой с первой обкладкой дополнительного фильтрового конденсатора, вторая обкладка которого подключена к катодной группе этого же тиристорного моста.

Недостатком такого инвертора является большая емкость конденсаторов, увеличивающая габариты.и стоимость.

Целью изобретения является удешевление инвертора.

Для достижения этого инвертор (3) снабжен четырьмя дросселями и выходным трансформатором с четырьмя первичными обмотками, две из.которых 40 соединены, каждая, одним концом с первой обкладкой дополнительного фильтрового конденсатора, а другим концом через один иэ указанных дросселей — c анодной группой соответст- 45 вующего тиристорного моста, а две другие первичные обмотки соединены, каждая, одним концом со второй обкладкой фильтрового конденсатора, а другим через другой иэ указанных 50 дросселей - с катодной группой соответствующего тиристорного моста.

Кроме того, для повышения устойчивости при расширении функциональных возможностей инвертор снабжен четырьмя дополнительными вентилями, а первичные обмотки выходного трансформатора свабжены вольтодобавочными обмотками, первые концы которых соединены с указанными другими концами первичных обмоток, а вторые кон- 60 цы двух иэ них через дополнительный вентиль, включенный в обратном направлении, соединены, каждый, со второй обкладкой дополнительного фильтрового конденсатора, образуя 65 замкнутый контур, причем вторые кон-, цы двух вольтодобавочных обмоток через другой дополнительный вентиль соединены, каждый, с первой обкладкой соответствующего фильтрового конденсатбра.

На фиг.l изображена схема инверdopa; на фиг.2 — то же, одномостовой вариант. инвертор.(фиг. 1) содержит два ти-— ристорных моста, собранных .на тирис-. торах 1-8, два встречных вентильных мобта на диодах 9-16. В диагонали тиристорных мостов включены коммутирующие конденсаторы 17-20 и коммутирующие дроссели 21, 22, причем каждый вентильный мост зашунтирован двумя цепочками, состоящими из коммутирующих дросселей 23-26, фильтровых конденсаторов 27-30, первичных обмоток 31-34, g вторичной обмотке 35 выходного трансформатора подключена нагрузка 36. Тиристорные мосты связаны с входными выводами через дроссели 37, 38 фильтра, а выходными через дроссели 39, 40 фильтра, а каждая первичная обмотка и фильтровой конденсатор зашунтированы дополнительными вентилями 41-44.

Схема, изображенная на фиг.l, работает следующим образом, В первом такте открываются тиристоры 1,2 и ток протекает по контурам: тиристор 1 — конденсатор 17 дроссель 21 - конденсатор 18 — тиристор 2 — дроссель 24 — первичная обмотка 32 — конденсатор 28 — тиристор

1; тиристор 1 - конденсатор 17 дроссель 21 - конденсатор 18 †тиристор 2 — конденсатор 27 — первичная обмотка 31. - дроссель 23 — тиристор

1, В фбрмйровании импульса тока через мост инвертора участвуют два фильтро- вых конденсатора 27, 28, ток которых протекает по первичным обмоткам выходного трансформатора и суммируется в нагрузке 36» Поскольку. ток через коммутирующйе дроссели 23, 24 суммируется в диагональном коммутирующем дросселе 21; величина индуктивности последнего должна быть в два раза меньше, чем индуктивность коммутирующих дросселей, включенных последовательно с. фильтровыми конденсаторами, при этом напряжения на указанных дросселях окажутся равными и в момент включения тиристоров

1,2 встречные дноды 9, 10 будут закрыты, поскольку в контуре: дроссель

21 — диод 9 - конденсатор 27 - дроссель 24 — первичная обмотка 32 диод 10 - дроссель 21 и контуре: дроссель 21 - диод 9 — первичная обмотка 31 - дроссель 23, конденсатор 28 — диод 10 - дроссель 21 напряжения на коммутирующих дросселях (полярность указана на фиг,l) взаим- но коммутируются и к диодам 9 и 10 прикладывается обратное напряжение, 836740

Формула изобретения

1. Последовательный автономный иннертор, содержащий снязанные с входными выводами через дроссели

40 фильтра дна тиристорных моста с двумя последовательно соединенными через коммутирующие дроссели, подключенные к диагоналям переменного тока встречных нентильных мзстон, комму45 тирующими конденсаторами в диагоналях переменного тока, два фильтровых конденсатора, первая обкладка каждого Йз которых соединена с анодной группой соответственного тиристор50 ного моста, а вторая — с анодной группой встречного вентильного моста, соединенного своей катодной группой с первой обкладкой дополнительного фильтрового конденсатора, вторая обкладка которого подключена к катодной группе этого же тиристорного моста, отличающийся. тем, что, с целью удешевления, он снабжен четырьмя дросселями и выходным трансформатором с четырьмя перdO ничными обмотками, дне из которых соединены, каждая, одним концом с первой обкладкой дополнительного фильтрового конденсатора, а другим концом через один из указанных дрос65 селей ; с анодной группой соотнетранное питающему, до которого заряжены фильтровые конденсаторы 27, 28.

Во второй половине полупериода тока, когда напряжение на коммутирующих дросселях 21 23 принимает полярность, укаэанную на фиг.l (в скобках), и суммы этих напряжений превышают напряжения на фильтровых конденсаторах и первичных обмотках выходного трансформатора, открываются встречные диоды 11, 12. С этого момен та прекращается ток моста инвертора, прекращается перезаряд коммутирующих конденсаторов 17, 18 на заданном уровне и протекает ток сброса избыточной реактивной энергии, запа,сенной в коммутирующих дросселях по контурам: дроссель 21 - диод 11 первичная обмотка 31 — дроссель 23 конденсатор 28 — диод 12 — дроссель

2l; дроссель 21 — диод ll — конден. сатор — 27 — дроссель 24 — первичная обмотка 32 — диод 12 — дроссель

21. Ток сброса протекает по пер- . вичным обмоткам выходного трансформатора в том же направлении, что и ток моста инвертора, что снижает .уровень гармонических составляющих в выходном токе.

Во втором такте открываются тиристоры 5,6 и ток, протекает по контурам: конденсатор 29 — тиристор 5-— конденсатор 19 — дроссель 22 — конденсатор 20 — тиристор б †. дроссель

25 — первичная обмотка 33 — конденсатор 29, конденсатор 30 первичная обмотка 34 — дроссель 26 — ти., ристор 5 — конденсатор 19 — дроссель 22 — конденсатор 20 — тиристор б.— ,конденсатор 30. Во второй половине полупериода тока под действием . напряжения на дросселях 22, 25, 26 открываются диоды 15, 16 и ток сброса избыточной реактив-. ной энергии н указанных дросселях протекает по контурам1 дроссель

22 †. диод 15 — конденсатор 30 — дроссель 25, — первичная обмотка 33 диод 16 дроссель 23, дроссель

22 — диод 15 — первичная обмотка

34 — дроссель 26 — конденсатор 29 диод 16 — дроссель 22, .Во втором такте осуществляется формирование второй полунолны выходного тока, т,е. за два такта работы инвертора формируется полный период выходного тока. Симметричная подпитка нагрузки высокочастотным током позволяет существенно снизить уровень гармони- ческих составляющих в выходном токе, что обеспечивает устойчивую работу инвертора в условиях низкой добротности нагрузки или ее нелинейного. характера. В последующих тактах работы, когда открываются тиристоры

3,4 и 7, 8; инвертор работает аналогично описанному, С ростом эквивалентного сопротивления нагрузки возрастает выходное напряжение и напряжение на первичных обмотках выходного трансформатора, которое прикладывается к мостам инвертора. Критическое значение амплитуды этого напряжения при конечной кратности фильтровых конденсаторов, когда время, предоставляемое для восстановления свойств управляемости тиристоров., резко снижается, составляет 0,8-0,9 от питающего напряжения. Для ограничения нап1О ряжения на первичных Обмотках на заданном уровне дополнительные вен1

/ тили 41-44 подключаются к вольтодобавочным обмоткам этих обмоток. Та.кое подключение позволяет ограничить

13 амплитуду напряжения на первичной обмотке с вольтодобаночными витками на уровне, равном питающему напряжению, при этом ток рекуперации энергии, запасенной н нагрузке, проте20 кает по контурам: первичная обмот. ка 31 — конденсатор 27 — вентиль 41; первичная обмотка 32 — вентиль 42 конденсатор 28; первичная обмотка

33 - нентиль 43 — конденсатор 29; перничная обмотка 34 — конденсатор-30 — вентиль 44. В этом случае напряжение, которое прикладывается к мостам инвертора, составляет лишь часть питающего напряжения, которое можно регулировать соотношением витков первичной обмотки и вольтодобавочных витков, 836740

10 ствующего тиристорного моста, а две другне первичные обмотки соединены, каждая, одним концом со второй обкладкой фильтрового конденсатора, а другим через другой иэ укаэанных. дросселей — с катодной группой тиристорного моста, 2. Инвертор по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения устойчивости работы при расширении функциональных возможностей, он снабжен четырьмя дополнительными вентилями, а первичные обмотки выходного трансформатора снабжены вольтодобавочными обмотками, первые концы которых соединены с указанными другими концами первичных обмоток, а вторые концы двух из них через дополнительный вентиль, включенный в обратном направлении, соединены, каждый, со второй обкладкой дополнительного фильтрового конденсатора, причем вторые концы двух других вольтодобавочных обмоток через другой дополнительный вентиль соединены, каждый, с первой обкладкой фильтрового конденсатора.

Источники информации, принятые Во внимание при экспертизе .1, Авторское свидетельство СССР

М 486439 кл. Н 02 М 7/537, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

9 647817, кл. Н 02 М 7/515, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2730527,кл. Н 02 М 7/515, 1979.

ВНИИПИ Заказ 3170/42

Тираж 730 Подписное

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