Последовательный автономный инвертор
Союз Советскнх
Соцналнстнчесннх
Республнн
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Sl ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22)Заявлено 26.02.7g (2l) 2730527/2Ц-07 (5I }M. Кл. Н 02 M 7/515 с прнсоеднненнем заявки М Гввуиратвеввыв квкитвт СССР вв делам кэовретеккя я вткрыткк (23) Приоритет Опубликовано 28. 02. 83. Бюллетень М 8 (5З} УДК Ь2.31<. .572(088.8) Дата опублнковання опнсання 01. 03. 83 В.В. Шипицын, В.И. Лузгин, А.А . Новиков;":А.А; Рух ан, B.Â. Дрягин, А.В. Абрамов, O.Ë. : Кузнецов, В.Г. Сфин, Г.Н. Ягодов, В.Н. Макаров, Д.В.- Чуркин и Ф.H. ларичев с Уральский ордена Трудового Крачного Знамени политехнический институт им. С.М. Кйровэ-=-,.... / (7Я) Авторы нзобретення (71) Заявитель (54) ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫИ АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для индукционного нагрева металлов. Известна схема последовательного двухмостового инвертора с вентилями встречно-параллельного включения fig. Такая схема способна работать в об-, ласти малых эквивалентных сопротивлений нагрузочного контура, поскольку осуществляется рекуперация избыточной реактивной энергии, запасенной в коммутирующем контуре посредством встречных вентилей. Однако в области высоких значений сопротивления нагрузки происходит резкое снижение времени, предоставляемого для восстановления управляемости прямых вентилей, что снижает устойчивость zo работы инвертора. Помимо этого, на указанном интервале времени к прямым вентилям прикладывается малое обратное напряжение, что приводит 2 к возрастанию времени, необходимого для восстановления управляемости прямых вентилей и снижению предельной частоты инвертирования. Наиболее близко к предлагаемому последовательный автономный инвертор,содержащий связанные с входными выводами через фильтровые дроссели два тиристорных моста с коммутирующими LC-контурами в диагоналях, . причем каждый фильтровый дроссель, подключенный к положительному входному выводу, выполнен с отпайкой, связанной через конденсатор с одним выходным выводом и через диод, включенный в обратном направлении, с другим выходным выводом, а каждый тиристорный мост шунтирован соответствующей последовательной цепочкой, состоящей из фильтрового конденсатора, коммутирующего дросселя и выходных выводов (2 . В известной схеме сброс избыточной реактивной энергии, запасенной 10013 в коммутирующих контурах, осуществляется непосредственно с коммутирующих дросселей на вспомогательные конденсаторы, заряженные до напряжения питания, и нагрузку. Однако эффективное ограничение напряжения на элементах инвертора, когда сопротивление нагрузки мало, достигается при вынесении всего коммутирующего дросселя из моста инвертора и !0 охвате его контуром рекуперации. При этом к прямым вентилям моста инвертора в момент включения проти-. -вофаэных вентилей прикладывается полное напряжение коммутирующего кон- 1 денсатора, которое оказывается высоким. С возрастанием эквивалентного сопротивления на нагрузке возрастает и выходное напряжение. Критическая величина амплитуды выходного 20 напряжения, когда резко снижается время, предоставляемое для восстановления управляемости прямых вентилей, составляет при конечных кратностях фильтровых и вспомогательных конденсаторов 0,8-0,9 от питающего напряжения. В связи с этим ограничение напряжения на нагрузке на уровне, равном питающему, оказывается недостаточно эффективным. Цель изобретения — повышение надежности. Для достижения поставленной цели инвертор снабжен двумя дополнительными коммутирующими конденсаторами, двумя мостами обратных вентилей, ком- "5 пенсирующим конденсатором и двумя дополнительными дросселями, включенными каждый последовательно с упомянутым диодом, а каждый дополнительный каммутирующии конденсатор соеди40 нен последовательно с дросселем коммутирующего LC-контура, включенным в диагональ переменного тока моста обратных вентилей, анодная группа которого соединена с общей точкой конденсатора и дросселя последовательной цепочки, а катодная - с отпайкой фильтрового дросселя другого моста, причем параллельно выходным выводам подключен компенсирующий конденсатор. Кроме того, инвертор снабжен дополнительным конденсатором, включенным последовательно с компенсирующим конденсатором, причем точка соединения последних подключена к выходным выводам и отрицательному вход ному выводу. 83 4 На фиг. 1 и 2 изображена с ема инвертора.. Инвертор содержит два тиристорных моста, собранных на тиристорах 1-8, в диагонали которых включены коммутирующие конденсаторы 9-12 и коммутирующие дроссели 13-16, фильтровые конденсаторы 17 и 18, конденсаторы 19 и 20, фильтровые дроссели 21, мосты обратных вентилей, собранные на вентилях 22-29,индуктор 30, зашунтированный компенсирующими конденсатором 31, диоды 32 и 33 и включенные последовательно с ними насыщающиеся дроссели 34 и 35, а также дополнительный конденсатор.36. Схема, изображенная на фиг. 1, работает следующим образом. В первом такте открываются тиристоры 1 и 2 и ток протекает по конгуру: 17- 1-9- 13-10-2-31- 15-17. В момент включения тиристоров 1 и 2 вся сумма напряжений на коммутирующих конденсаторах 9 и 10, фильтровом конденсаторе 17 и нагруэочном контуре: 30-31 прикладывается к коммутирующим дросселем 13 и 15. Величина индуктивности дросселя, включенного в диагональ моста, выбирается равной величине индуктивности дросселя, включенного последовательно с фильтровым конденсатором . 8 этом случае, в момент включения тиристоров 1 и 2 вентили 22 и 24 остаются закрытыми, поскольку в контуре: 13-9-20-31-15-24-13 напряжения на дросселях 13 и 15 (полярность указана на фиг. 1) взаимно компенсируются, а к вентилям 22 и 24 прикладывается обратное напряжение, равное питающему, до которого заряжен конденсатор 20. Во второй половине полупериода тока моста, когда напряжение на коммутирующих дросселях 13 и 15 принимает полярность, указанную на фиг. 1 (в скобках ), и сумма этих напряжений превосходит напряжение на конденсаторе 20, открываются вентили 22 и 24. С этого момента прекращается ток через тиристоры 1 и 2, прекращается перезаряд конденсаторов 9, 10 и протекает ток сброса избыточной реактивной энергии, запасенной в коммутирующих дросселях 13 и 15 по контуру: 13-22-20-30-15-24-13. Во втором такте открываются тиристоры 5 и 6 и ток протекает по контуру: 18-5-11-14- 12-6-30-16- 18, а затем во второй половине полупериода 1001 S тока - по контуру: .14-26-19-30-16-28-14. По нагрузке этот ток протекает в другую сторону по отношению к току первого такта, т.е. за два такта работы инвертора формируется S полный период выходного тока. В последующих тактах, работы, когда открываются тиристоры 3, 4 и 7, 8, схема работает аналогично описанному. С возрастанием эквивалентного сопротивления нагрузки, когда амплитуда выходного напряжения достигает напряжения питания, до которого заряжены конденсаторы 19 и 20, открываются диоды 32 и 33 протекает ток сброса избыточной реактивной энергии, накопленной в нагрузке по контурам: 31-35 33-19-31 и 31-34-32 20-31. Уровень ограничения напряжения на на- 20 грузке при таком сбросе может быть равен питающему напряжению и выше его. На фиг. 2 приведена схема инвертора, в которой уровень ограничения амплитуды напряжения на нагруз- 33 ке, прикладываемого к мосту инвертора, может изменяться от половины питающего напряжения и выше в зависимости от времени перемагничивания насыщающихся дросселей 34 и 35, поскольку сумма напряжений на конденсаторах 31 и 36 ограничена в контурах: 36-35-33-19-31 36 и 31 -34-32-20-36-31 на уровне, равном питающему ыапряжению и выше, а к 33 каждому мосту инвертора приложено напряжение лишь на одном компенсирующем конденсаторе. 383 налях, причем каждый фильтровый дроссель, подключенный к положительному входному выводу, выполнен с отпайкой, связанной через конденсатор с одним . выходным выводом, и через диод, включенный в обратном направлениис другим выходным выводом, а каждый тиристорный мост шунтирован соответ" ствующей последовательной цепочкой, состоящей из фильтрового конденсатора, коммутирующего дросселя и вы" ходных выводов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен двумя дополнительными коммутирующими конденсаторами, двумя мостами обратных вентилей, компенсирующим конденсатором и двумя дополнительными дросселями, включенными каждый последовательно с упомянутым диодом, а каждый дополнительный коммутирующий конденсатор соединен последовательно с дросселем коммутирующего LC-контура, включенным в диагональ переменного тока моста обратных вентилей, анодная группа которого соединена с общей точкой конденсатора и дросселя последовательной цепочки, а катодная - с отпайкой фильтрового дросселя другого моста, причем параллельно выходным выводам подключен компенсирующий конденсатор. 2. Инвертор по и. 1, о т л и чающий с я тем, что он снабжен дополнительным конденсатором, включенным последовательно с компенсирующим конденсатором, причем точка соединения последних подключена к выходным выводам и отрицательному входному выводу. Формула изобретения 1. Яоследовательный автономный инвертор, содержащий связанные с входными выходами через фильтровые дроссели два тиристорных моста "с коммутирующими LC-контурами в диаго" Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 1 аз и 486439, кл. Н 02 Н 7/537, 1971. 2. Авторское свидетельство СССР 11 647817, кл. Н 02 Н 7/515, 1977. 1001383 1001383 1439/70 писное Патент", жгорсд,ул.Проектная,4
