Инвертор

 

ИНВЕРТОР, содержащий ячейку, состоящую из подключенных через .сель фильтра к положительному входному выводу коммутирующего конденсатора и последовательной цепочки из коммутирующего дросселя и встречнопараллельно вкл1Ьченных тиристора и вентиля, связанных с выходными выводами , отличающийся тем, что, с целью увеличения выходного напряжения при одновременном повышении надежности при перегрузках, .он снабжен дополнительной идентичной ячейкой, подключенными к входньм выводам последовательно соединенными вспомогательным дросселем и конденсатором фильтра, двумя дополнительными .фильтровыми дросселями и последова .тельно соединенными дополнительным вентилем и нелинейным дросселем, включенными между общей т,очкой вспомогательного дросселя и конденсатора фильтра и точкой соединения вентилей второй ячейки с одЬим выходным выводом , причем анод дополнительного, вентиля соединен с катодом тиристора „ второй ячейки, соединенным через, 59 первый дополнительней .Фильтровой (Л дроссель с катодом тиристора первой ячейки, подключенным через второй (фильтровой дроссель к своему коммутирующему конденсатору, соединенному с конденсатором фильтра, отрицательнЕзм входным выводом и другим ,выходным выводом. О1 оо К) 4 IsD

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.(19) (И) 3(5Р, Н 02 И 7/515

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ )) (21:) 3476031/24-07 - го напряжения при одновременном по(22) 30.07.82. вышении надежности при перегрузках, (46) 07.11.83. Вюл. М 41 . .он снабжен дополнитеяьной идентичной, (72) В.В. Шипицын„ И.С. Ухов, : ....ячейкой, подключенными к входным

В.И. Лузгин и A.À. Новиков выводам последовательно соединенными (71) Уральский ордена .Трудового ; вспомогательным дросселем и конденса»

Красного Знамени политехнический : . тором фильтра, двумя дополнительньими институт им. С.М. Кирова фильтровыми дросселями.и последова(53).621.314.572(088.8) . :тельно соединенными дополнительным (56) 1. Авторское свидетельство СССР .; вентилем и нелинейным дросселем, В 535695, кл. H 02 M 7/515, 1973. включенными .между общей точкой вспо 2. Беркович Е.И. Тиристорные ": могательного дросселя и конденсатора преобразователи высокой частоты. Л.,; фильтра и точкой соединения вентилей

"Энергия", 1973, с. 96, рис., 3-45. . второй ячейки с одним выходным выводом, причем анод дополнительного (54)(57) ИНВЕРТОР, содержащий ячейку, . . вентиля соединен с катодом тиристора состоящуЮ из подключенных через щэос . второй ячейки, соединенным через Е

Ф сель фильтра к положительному входно-. первый дополнительный фильтровой му выводу коммутирующего конденсатора дроссель с катодом тиристора первой и последовательной цепочки иэ ком- -. ячейки, подключенным через второй мутирующего дросселя и встречно-. . : фильтровой дроссель к своему компараллельно включенных тиристора и " .мутирующему конденсатору, соединенвентиля, связанных с выходными вы- ; "- ному с конденсатором фильтра, отри- .Я водами, отличающийся :.;--- цательним входным выводом и другим тем, что, с целью увеличения выходно- .;выходным выводом.

1053242

Изобретение относится к тиристорным преобразователям частоты и предназначено для необратимого преобразования энергии постоянного тока на входе в энергию переменного тока повышенной частоты на выходе и может 5 найти применение в тиристорных преобразователях частоты для питания током повышенной частоты однофазной. .переменной нагрузки, например, индукционной нагревательной установки. )Q

Известен автономный последовательный инвертор,содержащий инвертирующий вентильный мост с узлом коммутации из конденсатора и дросселей, подключенную параллельно мосту последовательную цепь из нагрузки и двух разделительных (фильтровых) конден .саторов, а также двух диодов, причем. каждый из диодов подключен между . общей точкой нагрузки и разделитель-, ного конденсатора и между зажимом другого разделительного конденсатора.

К зажимам источника постоянного тока мост подключен через дроссели фильтра. Каждый фильтровый конденсатор заряжается от источника питания лишь до половины напряжения.

Через диоды напряжение на нагрузке ограничивается по амплитуде на уровне напряжения фильтровых конденсато- . ров,.т. е. на уровне 0,5 от напряжения источника питания. Допустимый уровень амплитуды выходного напряжения 0,6 — 0,7 от напряжения источ- ника питания. Инвертор может устойчино работать при любом сопротивле- 35 нии нагрузки 1 1.

Наиболее близким к изобретению является инвертор, содержащий комМутирующий колебательный контур из последовательно соединенных .коммути- 4g рующего конденсатора, коммутирующего дросселя и встречно-параллельно включенных .тиристора и вентиля. Контур подключен к входным зажимам через фильтровый дроссель. К выходным за- 45 жимам инвертора подключена нагрузка.

В,общем случае нагрузка может быть любого вида. В частном случае нагрузка может быть представлена нагруэочным колебательным контУРом, в котором активно-индуктивный элемент, например индуктор, зашунтирован компенсирующим конденсатором. Это наиболее распространенный вид нагрузок для высокочастотных инверторов.

Инвертор может питать переменную нагрузку, сопротивление .которой может меняться от 0 (короткое замыкание) до некоторой номинальной величины (2 .

Однако при увеличении сопротивле 60 ния нагрузки, а следовательно и выходного напряжения, сверх номинальной величины резко снижается время для восстановления управляемости тиристоров, и инвертор перестает Р4 ° 65 ботать. Амплитуда выходного напряже ния не должна превышать величины

0,6-0,7 от напряжения источника питания. Дальнейшее увеличение выходного напряжения является для инверто ра перегрузкой. Таким образом, инвертор имеет относительно невысокое выходное напряжение и неустойчив при перегрузках, что ограничивает. область его применения.

Цель изобретения состоит в увели-" чении выходного напряжения и повыше.нии надежности при перегрузках.

Для достижения цели инвертор, со.держащий ячейку, состоящую иэ подключенных через дроссель фильтра к положительному входному выводу коммутирующего конденсатора и последовательной цепочки из коммутирующего дросселя и встречно-параллельно включенных тиристора и вентиля, связанных с выходными выводами, снабжен дополнительной идентичной ячейкой, подключенными к входным выводам последовательно соединенными вспомогательным дросселем и конденсатором фильтра, двумя дополнительными фильтровыми дросселями и последова" тельно соединенными дополнительным вентилем и нелинейным дросселем, включенными между общей точкой вспомогательного дросселя и конденсатора фильтра и точкой соединения вентилей второй ячейки с одним выходным выводом, причем анод дополнительного вентиля соединен с катодом тиристора второй ячейки, соединенным через .-первый. дополнительный фильтровый дроссель с катодом тиристора первой ячейки, подключенным через второй фильтровый дроссель к своему коммутирующему конденсатору, соединенному с конденсатором фильтра, отрицательным входным выводом и другим. выход" ням выводом..

На фиг. 1 приведена схема инвертора; на фиг. 2 — 4 - схемы вариантов включения предлагаемого инвертора.

Инвертор содержит тиристоры 1 и

2, встречно-параллельные вентили. 3 и 4,: коммутирующие кондейсаторы 5 и 6, коммутирующие дроссели 7 и 8, Фильтровый конденсатор 9, нелинейный дроссель 10, дополнительный вентиль 11, вспомогательный дроссель

12 фильтра, дроссели 13 и 14 фильтра, дополнительные фильтровые дроссели 15 и 16, активно-индуктивную нагрузку 17, например индуктор, компенсирующий конденсатор 18, инверторный блок 19.

Инвертор имеет следующее исполнение.

Основная ячейка состоит из последовательно соединенных конденсатора 5, дросселя 7 и встречно-параллельно включенных тиристора 1 и

1053242 вентиля 3. Вторая ячейка состоит иэ последовательно соединенных конденсатора б, дросселя 8 к.встречно-па,раллельно включенных ткркстора 2 и вентиля 4. Выводы конденсаторов 5 и б, связанные с дросселями 7 и 8, $ и вывод конденсатора 9 через дроссели 12 - 14 соединены с одним входным выводом. Цругке выводы конденсаторов 5 и 9 соединены вместе и образуют первый выходной вывод и )0 другой входной вывод инвертора.

Крайние выводы тиристора 2 и вентиля 4 образуют второй выходной вывод .инвертора. Точка соединения конден-" сатора 9 с дросселем 12 через нелинейный дроссель 10 и вентиль 11 соединена с вторым выходным выводом.

Точка соединения элементов 1, 3 и

6 через дроссели 15, и 16 соединена с первым и вторым выходными зажимами инвертора.

Перечисленные и определенным образом соединенные элементы 1 - 16 образуют инверторный блок. К выходным выводам подключена нагрузка иэ элементов 17 к 18. В приведенной схеме нагрузка выполнена в виде колебательного контура, как наиболее часто встречающаяся.

Инвертор работает следующим образом. 30

От источника питания через дроссели 12 - 16 заряжаются конденсаторы

5, 6 и 9 до .напряжения:источника.

При отпирании тиристоров 1 и 2 протекает импульс высокочастотного тока )5 по цепит 5-7-1-6-8-2-17 и 18»5. После.прекращения тока через тиристоры за счет переэаряда конденсаторов в этой же цепи, но в обратную сторону через вентили 3 и 4 протекает обратный импульс высокочастотного тока, тоже выделяющий в нагрузке полезную .мощность. Одновременно конденсаторы

5 и 6 подзаряжаются от источника питания. После заряда конденсаторов снова отпираются тиристоры 1 и 2, .45 и процесс повторяется аналогичным, образом. При этом через нагрузку протекает переменный высокочастотный ток. Описанный электромагнитный про- . цесс,имеет", место при номинальной 50 нагрузке {при номинальном сопротивлении нагрузки).

При увеличении сопротивления нагрузки увеличивается величина выходного напряжения. Если амплитуда 55 выходного напряжения станет выше иап ряжения на фильтровом конденсаторе 9,: откроется вентиль 11, и через него и через Ъ россель 10 будет протекать ток, возвращающий избыточную реактив-Я) ную энергию из контура нагрузки в источник питания, ограничивая тем,самым выходное напряжение кквертора, что сохраняет его работоспособность при перегрузке. Применение нелинейного дросселя 10 позволяет ограничивать амплитуду выходного напряжения для каждой ячейки (напряжение на выходных выводах каждой ячейки) на реко- " мендуемом уровне 0,6 - 0,7 от напря.жения источника питания. Веэ нелинейного дросселя 10 уровень ограничения напряжения составил бы только вели чину 0,5 в расчете на один колебательный контур, что ограничило бы мощ,ность инвертора. Амплитуда выходного напряжения может достигать величины

1,2-1,4 от напряжения источника питания, Фтъ.в. 2 раза выше,чем выходное напряжение в известном инверторе.

Таким. образом, в инвертбре увеличено в 2 раза выходное напряжение и увеличена надежность работы при перегрузках. Инвертор может устойчиво работать при изменении сопротивления нагрузки от нуля (короткое замыкание) до бесконечности (индуктор пуст).

Предлагаемый инвертор как инвер:торный блок может. входить в состав более сложных инверторав, схемй ко торых приведены на фиг. 2 - 4. В схеме (фкг. 2) блоки включены по напряжению питания последовательно и питают током высокой частоты общий нагрузочный колебательный контур из элементов 17 и 18.

В схеме (фиг. 3) блоки включены .по напряжению..питания параллельно и позволяют получить на нагрузочном контуре удвоенное выходное напряжение.

В схеме (фиг. 4) четыре блрка включены попарно последовательнопараллельно. В такой схеме на иагрузочном контуре также удвоенное выход. ное напряжение. В зависимости от частоты и требуемой мощности инверторные блоки могут работать (пропускать импульсы высокочастотного тока) клн одновременно, или поочередно, что дополнительно позволяет регулировать выходную мощность при питании пере менной нагрузки.

Благодаря ограничению выходного напряжения на определенном уровне исключается черезмерное сйижение времени для восстановления управляемос ти тиристоров и сохраняется работоспособность инвертора при переменкой нагрузке, сопротивление которой может изменяться от нуля (короткое замыкание) до величин, значительно превышающих номинальную (перегрузка) .

Увеличение выходного напряжения позволяет получить разную мощность в нагрузке при меньшем токе, что снижа, ет потери в инверторе и повышает его

КПД.

1053242

Составитель И. Жеребина

Редактор P. Цицика Техред С.Мигунова Корректор О. Тигор:

Заказ 8897/54 Тираж 687 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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