Последовательный инвертор

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СООКАЛИС ИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 3(я) Н 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3364834/24-07 (22) 16.12.81 .(46) 15.04.83. Бюл. 1) 14 (72) В.В. Шипицин, В.В. Рудный,.

В.И. Лузгин, А.А. Новиков, С.й. Кропотухин, А.В. Абрамов, Д.В. Чуркин и Н.Н. Дробиков (53) 621.314.572(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

)1 525214, кл. H 02 М 7/537, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР и 610266, кл. Н 02 И 7/515, 1976

3. Авторское свидетельство СССР и 484611, кл. Н 02 И 7/515, 1972. (5")(57) ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНИЙ ИНВЕРТОР, содержащий мост, каждое плечо кото.рого состоит. из последовательно соединенных фильтрового дросселя и управляемого вентиля, причем к точке соединения вентилей каждых двух последовательно соединенных плеч моста подключен коммутирующий конденсатор, соединенный другой своей обкладкой с общей точкой двух фильтровых конденсаторов, а к анодам и катодам соответственно анодной и катодной групп вентилей подключены разноименными электродами встречные диоды и первые обкладки дополнительных фильтровых конденсаторов, а также четыре коммутирующих дросселя, отличающийся тем, что, с целью снижения коммутационных перенапряжений и улучвения ус". ловий восстановления управляемости вентилей, он снабжен многообмоточным выходным трансформатором, вспомогательными фильтровыми конденсаторами, отсекающими диодами и дополнительными коммутирующими дросселями, причем упомянутые другие обкладки коммутирующих конденсаторов подключены каждая к общей точке своей пары, фильтровых и соответственно вспомогательных фильтровых конденсаторов, свободные обкладки каждого из которых через последовательно соединенные одну из первых первичных обмоток и дополнительный коммутирующий дроссель соединены с первой обкладкой упомянутого дополнительного фильтрового кон- ® денсатора, соединенного второй обклад- ф кой через последовательно соединенные одну из вторых первичных обмоток и коммутирующий дроссель с точкой со" единения коммутирующего конденсатора с фильтровыми конденсаторами, причем точки соединения фильтровых конденса" торов с первичными обмотками выходного трансформатора каждых двух парал" лельных цепочек соединены между собой через один из отсекающих вентилей, а дополнительные секции первичных обмоток трансформатора включены каждая между свободным электродом встречного диода и точкой соединения коммутирующего дросселя с второй первичной обмоткой трансформатора.

1012410

Изобретение относится к вентильной преобразовательной технике и может быть использовано при разработке генераторов для питания ультразвуковых электротехнологических установок.

Известна схема автономного инвертора, в которой отсечка напряжения на коммутирующей индуктивности осуществляется за счет выполнения последовательно соединенных конденсатора Фильт-10 ра и вынесенной за пределы вентильного моста коммутирующей индуктивности в, виде двух параллельных цепей с про" тивоположным порядком следования указанных элементов, причем, между общими точками указанных элементов включается диод $1).

Такое включение хотя..и приВодит к ограничению напряжений при малых зна чениях сопротивлений нагрузки, вместе 2, с.тем дает затяжку токов в контуре стабилизации, что, в свою очередь, вызывает нежелательное повышение скорости нарастаний тока тиристоров в момент включения. .. 25

Известна также схема инвертора, в которой с целью снижения коммутационных перенапряжений и повышения предельной частоты выходного напряжения коммутирующая индуктивность и на- З0 грузка включены последовательно в рассечку Фильтрового конденсатора и введены дополнительные фильтровые конденсаторы и вентили, обеспечивающие рекуперацию излишней энергии., запасен- 35 ной в контуре коммутации, обратно в фильтр за счет отсечки второй полуволны напряжения на коммутирующей индуктивности и нагрузке (2).

Односторонняя подпитка нагрузки то- ками контура коммутации приводит к значительной несинусоидальности выходного напряжения, что, в свою очередь, увеличивает потери в нагрузке за счет

45 высших гармоник.

Наиболее близким к предлагаемому является инвертор, содержащий вентильный мост, каждое плечо которого содержит последовательно соединенные входной дроссель и управляемый вентиль, встречный вентиль и Фильтровый кон" денсатор, подключенные к общему узлу элементов каждого плеча, а также два коммутирующих конденсатора, каждый из которых подключен к общему узлу . одной пары последовательно соединенных управляемых вентилей, и нагрузНедостатком известного инвертора является то, что малое обратное на" пряжение, приложенное к управляемо— му вентилю, приводит к значительно- му увеличению времени, необходимому для восстановления управляемости.

Цель изобретения - снижение коммутационных перенапряжений и уменьшение времени необходимого д щ восстановления управляемости вентилей.

Для достижения этой цели после довательный инвертор, содержащий мост, каждое плечо которого состоит из последовательно соединенных Фильтрового дросселя и управляемого венти" ля, причем к точке соединения венти" лей каждых двух последовательно со- . единенных плеч моста подключен комму" тирующий конденсатор, соединенный Другой своей обкладкой с общей точкой двух Фильтровых конденсаторов, а -к анодам и катодам соответственно анодной и катодной групп вентилей подключены разноименными электродами встречные диоды и первые обкладки дополнительных Фильтровых конденсаторов, а также четыре коммутирующих дросселя, снабжен многообмоточным выходным трансформатором, вспомогательными фильтровыми конденсаторами, отсекающими диодами и дополнительными коммутирующими дросселями, причем упомянутые другие обкладки коммутирукнцих конденсаторов подключены каждая к об щей точке своей пары фильтровых и соответственно вспомогательных Фильтровых конденсаторов, свободные обкладки каждого из которых через последовательно соединенные одну из пер" вых первичных обмоток и дополнительный коммутирующий дроссель соединены с первой обкладкой упомянутого до- . полнительного Фильтрового конденсатора, соединенного второй обкладкой через последовательно соединенные одну из вторых первичных обмоток и коммутирующий дроссель с точкой соединения коммутирующего конденсатора с Фильтровыми конденсаторами, причем точки соединения Фильтровых конденсаторов с первичными обмотками выходного трансформатора каждых двух параллельных цепочек соединены между собой через оди,. из отсекающих вентилей, а дополнительные секции первичных обмоток трансформатора включены каждая между свободным электродом встречного диода и точкой соединений коммутирую.3 щего дросселя с второй первичной обмоткой трансформатора.

На чертеже изображена схема уст-, ройства.

Инвертор содержит управляемые вен- S тили 1-4, Фцльтровые конденсаторы 5-6, дополнительные Фильтровые конденсаторы 7-10., вспомогательные фильтровые конденсаторы 11 и 12, коммутирующие. конденсаторы 13 и 14, дроссели 15-18, 1о дополнительные коммутирующие дрос" сели t9-22,. первичные обмотки выходного трансформатора 23-30, дополни-тельные секции первичных обмоток вы= ходного трансформатора-31-34, вто- .1 ричную обмотку выходного трансформа.- тора 35, нагрузку 36, отсекающие диоды 37-40, встречные .вентили (диоды ) 41-44 для ограничения напряжения на нагрузке и фильтровые дроссели 45- З1

48.

1012

Вентили 1-4 с включенными последовательно с ними Фильтровыми дросселями 45-48 соединены в иост, причем об=

js щие выводы этих дпосселей подключены к вйводам источника питания, а к общим выводам вентилей в диагонали переменного тока подключены одним вы". водом коммутирующие конденсаторы 13 и 14, к вторым выводам которых подключены по две пары цепочек со. взаимно противоположным в пределах каждой .пары следованием последователь": но включенных коммутирующих дросселей 15-22, первичных обмоток выходно- 3S го трансформатора 23-30, Фильтровых . конденсаторов 5-12, причем вторые вы" воды пар цепочек подключены к общим. выводам вентилей 1-4 и дросселей 4548, а диоды 41-44 через дополнитель- 40 ные секции первичных обмоток вйходного трансформатора 31-34 подключе" ны параллельно каждой из четырех це" почек, содержащих Фильтровые конден..саторы 7-10 и первичные обмотки выход ау ного трансформатора 23, 24, 29 и 30..

Обмотки 23-34 и 36 выходного тране форматора выполнены на одном сердеч-нике. Направление вклочения обмоток должно обеспечивать встречное протекание импульсов тока через нагруз" ку 36 при очередной подаче импульсов управления. на вентили 1-4 правой и левой половины схемы;

Инвертор работает следующим образом .

От входного источника через Фильтровые дроссели 45-48 заряжаются фильтровые конденсаторы 5-12 до половины напряжения питания. При отпирании управляемого вентиля 1 импульс тока протекает по цепям: вентиль 1 " конденсатор 13,:параллель" но по дросселю 15 - обмотке 23 - кон-. денсатору 7 и конденсатору 5 - обмотке 25 - дроссель 19 и-.снова вен-. тиль 1 и одновременно в выходном контуре. После того как суммарное напряжение на обмотке 23 и дросселе 15 оказывается выше, чем напряжение на конденсаторе 5,отсекающий диод 37 открывается и избыточная энергия, запасенная 8 контуре коммутации,расхо-. дуется частично на подзаряд конденсаторов 5 и 7, а частично в нагрузке 36 по контурам: дроссель 15 - об" мотка 23 - диод 37 - конденсатор 5дроссель 15 и обмотка 25 - дроссель 19 - конденсатор 7 - диод 37обмотка 25. При этом ток в контуре коммутации быстро прекращается, обеспечивая тем самым ограничение пере- напряжений. Если в описанном интервале времени суммарное напряжение на обмотке 23 и секции 31 оказывается выше напряжения на конденсаторе 7, открывается диод 41 и.течет ток в. контуре: обмотка 23 - секция обмотки 31 - диод 41 - конденсатор 7 - об-. мотка 23 и одйовр менно в контуре:.обмотка 2 4 - конденсатор-8 - диод 42секция 32 - сбмотка 24, обеспечиваю-. щий ограничение напряжения на нагрузке. Следующим тактовым импульсом от" . пирается вентиль 4 и близкий по фор-. ме к синусоидальному импульс тока протекает по цепям: вентиль 4, параллельно по конденсатору 10 - обмотка 30 - дросселю 18 и дросселю 22обмотка 28 " конденсатору 12 и далее конденсатор 14 - вентиль 4. Одновре" менно в выходном контуре течет им-. пульс тока той же амплитуды, что и во время предыдущего такта, но про- тивоположной полярности. После. того, как напряжение на диоде 40.принимает положительное значение, ток рекупера ции излишней энергии течет по конту" рам . дроссель 22 " обмотка 28 - ди- .од 40 - конденсатор 10 — дроссель 22 и обмотка 30 .- дроссель 18 - конденсатор 12 - диод 40 - обмотка 30, а ток в контуре коммутации быстро прекращается.- Если в описанном интервале времени суммарное напряжение на элементах 30 и 34 выше напряжения на конденсаторе 1.О, диод 44 открывается и

5 101?410 4 течет ток ограничения напряжения на встречное протекание токов контуров, . нагрузке по контуру: секция 34 - об- содержащих вентили 1 и ? и 3 и 4, чемотка 30 — конденсатор 10 - диод 44 - рез нагрузку. Поочередное включение секция 34 Одновременно течет Tok в вентилей правой и левой половин схемы контуре: обмотка 29 — секция 33 - ди- обеспечивает перезаряд коммутирующих од 43 - конденсатор 9 обмотка ?9. .конденсаторов 13 и 14 с частотой далее импульсы управления подаются вдвое ниже выходной. сначала на вентиль ?, а затем на вентиль 3. Процессы в контурах, связан- Таким образом, при работе на переных с этими вентилями, протекают ана- 1е менную нагрузку в предлагаемой схеме логично. В следующем такте импульс обеспечивается снижение коммутационуправления снова поступает на вен- — ных перенапряжений, улучшается форма тиль 1 и процессы в схеме повторяютс выходного напряжения и условия восВключением первичных обмоток выход- становления управляемости прямых вен ного трансформатора обеспечивается . тилей.

ВНИИПИ Заказ 2786/68 Тираж 685 Подписное филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. роектная, ч