Автономный инвертор

 

АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий две ячейки, каждая из которых включает в себя последовательную цепочку, состоящую из индуктивного элемента, двух тиристоров и включенного между ними конденсатоЕха , причем катод тиристора первой ячейки, подключенного к положительному входномувыводу, связан через первый дополнительный тиристор с первым выходным выводом и анодом второго дополнительного тиристора, связанного с анодом тиристора второй ячейки, подключенного к отрицательноиу входному выводу,а катод тиристора второй ячейки, подключенного к положительному входному выводу , через третий дополнительный тиристор связан с вторым выходным выводом и анодом четвертого дополнительного тиристора, подключенного к аноду тиристора первой ячейки , связанного с отрицательным входным выводом, отличающийс я тем, что, с целью повышения выходного напряжения в расширенном диапазоне изменения нагрузки и частоты , он снабжен четырьмя дополнительными дросселями, а в каждую ячейку введено п-1 дополнительных идентичных последовательных цепочек и вспомогательных тиристоров,причем индуктивный элемент каждой цепочки выполнен в виде двух дросселей, че .рез которые основные тиристоры подключены к -входным выводам, а допол (Л нительные дроссели включены последовательно с дополнительными тиристорами , причем с первым выходным выводом через дополнительные тиристоры и дпоссели соединены катод тиристора первой цепочки первой ячейки и анод тиристора последней цепочки второй ячейки, а с вторым выходным выводом - анод тиристора последней цепочки первой ячейки и катод тиристора первой цепочки втоО рой ячейки, причем в каждой ячейке ot катод тиристора анодной группы каждой последующей цепочки соединен 4 через вспомогательный тиристор с анодом тиристора катодной группы предыдущей цепочки.;

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ(НИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) H 02 М 7 515

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .

К ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3331054/24-07 (22) 24. 08. 81 (46) 23. 11. 83. Бюл. 9 43 (72) A.È. Худотеплов и В.С. Третья ков (71) Волжское объединение по производству легковых автомобилей (53) 621.314.572 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 286042, кл. Н 02 М 7/515, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

9 629614, кл. Н 02 М 7/515, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР

9 678617, кл. Н 02 М 7/515, 1979.

4. Авторское свидетельство СССР по заявке М 3222459/07, кл. Н 02 M 7/515, 1890. (54) (57) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий две ячейки, каждая из которых. включает в себя последовательную цепочку, состоящую из индуктивного элемента, двух тиристоров и включенного между ними конденсатора, причем катод тиристора первой ячейки, подключенного к положительному входному. выводу, связан через первый дополнительный тиристор с первым выходным выводом и анодом второго дополнительного тиристора, связанного с анодом тиристора второй ячейки, подключенного к отрицательному входному выводу,а катод тиристора второй ячейки, подключенного к положительному входному выводу, через третий дополнительный

„„SU„„105 401 A тиристор связан с вторым выходным выводом и анодом четвертого дополнительного тиристора, подключенного к аноду тиристора первой ячейки, связанного с отрицательным

ВХОдным ВыВОдОм, О т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения выходного напряжения в расширенном диапазоне изменения нагрузки и час- тоты, он снабжен четырьмя дополнительными дросселями, а в каждую ячейку введено и-1 дополнительных идентичных последовательных цепочек и вспомогательных тиристоров,причем индуктивный элемент каждой цепочки выполнен в виде двух дросселей, че.рез которые основные тиристоры подключены к -входным выводам, а дополнительные дроссели включены последовательно с дополнительными тирнсторами, причем с первым выходным выводом через дополнительные тиристоры и Ооссели соединены катод тиристора первой цепочки первой ячейки и анод тиристора последней цепочки второй ячейки, а с BTopb!M Bblходным выводом — анод тиристора последней цепочки первой ячейки и катод тиристора первой цепочки Второй ячейки, причем в каждой ячейке катод тиристора анодной группы каждой последующей цепочки cîåäèíåí через вспомогательный тиристор с анодом тиристора катодной группы предыдущей цепочки.

1056401

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в преобразователях для питания индукционных нагревательных установок и других. потребителей тока повышенной частоты. 5

Известны инверторы, содержащие вентильные мосты с обратными диодами и коммутирующими LC-цепочками в диагоналях переменного тока и нагрузкой, включенной между обкладками 10 разделительных конденсаторов, подключенных перекрестно к катодным вершинам смежных мостов 1, либо в диагональ постоянного тока через дополнительно введенные диоды и )S конденсаторы Г2 ).

Недостатком таких инверторов является низкое (200-400 В) выходное напряжение при питании от промышленной сети 380 В через мостовой выпрямитель, Известны также инверторы с повышенным выходным напряжением, содержащие однофазные преобразовательные ячейки, каждая из которых выполнена в виде подключенных через дроссели к входным выводам инвертора и соединенных встречно-параллельно тиристорного и диодного однофазных мостов с коммутирующими LC-цепочками, включенными между выводами переменного тока этих мостов, а также разделительные конденсаторы по числу ячеек, одной из свбих обкладок подключенные к первым выводам постоянного тока соответствующих тиристорного и диодного мостов, а второй обкладкой;. к вторым выводам постоянного тока мостов предшествующих ячеек, а выходные выводы инвертора образованы соответственно второй обкладкой 40 первого конденсатора и вторым выводом постоянного тока. мостов последней ячейки (3 ) °

Эта схема, имеющая повышенное выходное напряжение, обладает таким недостатком: ток заряда коммутирующих контуров является одновременно током, протекающим через нагрузку, что влияет на время, представляемое для восстановления запирающих свойств тиристоров при изменении параметров нагрузки в процессе нагрева, и это не позволяет обеспечить работоспособность инвертора в широком диапазоне изменения нагрузки и частоты.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является автономный инвертор, устойчиво работающий в широком диапазоне изменения нагрузки и частоты, содержа- 6О щий две коммутирующие LC-цепочки, подключенные, каждая, к источнику питания индуктивностью, через встречно включенный тиристор — к положительной клемме и через встречно 65 включенный диод — к отрицательной, а конденсатором — к отрицательной клемме через включенный в прямом направлении тиристор и к положительной — через прямой диод, один вывод нагрузки подсоединен через встречно включенный тиристор к индуктивности первой коммутирующей

LC-цепочки и через включенный в. прямом направлении тиристор — к конденсатору второй коммутирующей

LC-цепочки, а другой вывод нагрузки через включенный в прямом направлении тиристор — к конденсатору первой коммутирующей LC-цепочки и через встречно включенный тиристор — к индуктивности второй коммутирующей LC-цепочки (4 ).

Недостатком известного инвертора является низкое (200-400 B) выходное напряжение при питании от промышленной сети 380 В через мостовой выпрямитель, в то время как статические преобразователи частоты мощностью свыше 100 кВт должны иметь выходное напряжение 8001600 В, Целью изобретения является повышение выходного напряжения в расширенном диапазоне изменения нагрузки и частоты работы инвертора.

Поставленная цель достигается тем, что автономный инвертор, содержащий две ячейки, каждая из которых включает в себя последовательную цепочку, состоящую иэ индуктивного элемента, двух тиристоров и включенного между ними конденсатора, причем катод тиристора первой ячейки, подключенного к положительному входному выводу, связан через первый дополнительный тиристор с первым выходным выводом и анодом второго дополнительного тиристора, связанного с анодом тиристора второй ячейки, подключенного к отрицательному входному выводу, а катод тиристора второй ячейки, подключенного к положительному входному выводу, через третий дополнительный тиристор связан с вторым выходным выводом и анодом четвертого дополнительного тиристора, подключенного к аноду тиристора первой ячейки, связанного с отрицательным входным выводом,cHa6жен четырьмя дополнительными дросселями, а в каждую ячейку введено и-1 дополнительных идентичных последоват льных цепочек и вспомогательных тиристоров, причем индуктивный элемент каждой цепочки выполнен в виде двух дросселей, через которые основные тиристоры подключены к входным выводам, а дополнительные дроссели включены последовательно с дополнительными тиристорами, причем с первым выходным выводом через дополнительные тиристоры и дроссели

1056401

ВНИИПИ Заказ 9334 53 Тира>к 687 Подписное

4илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 соединены катод тиристора первой цепочки первой ячейки и анод тиристора последней цепочки второй ячейки, а с вторым выходным выводом— анод тиристора последней цепочки первой ячейки и катод тиристора первой цепочки второй ячейки, причем в каждой ячейке катод тиристора анодной группы каждой последующей цепочки соединен через вспомогательный тиристор с анодом тиристора катодной группы предыдущей цепочки.

На чертеже изображен предлагаемый инвертор (n=3). е

Инвертор содержит ячейки 1 и 2, состоящие из параллельно соединен. ных цепочек 3-5 и 6-8, содержащих управляемые вентили — тиристоры

9-20, дроссели 21-32, конденсаторы 33-38, тиристоры 39-46, дополнительные дроссели 47-50, фильтровой конденсатор 51, фильтровые дроссели 52 и 53, компенсирующий конденсатор 54 и нагрузку-индуктор

55, которые образуют нагрузочный контур.

В установившемся режиме управляющие импульсы подаются поочередно на одновременно работающие тиристоры 9-14, 43-46 или 15-20, 39-42, при этом на нагрузке формируются колебательные импульсы тока в обоих направлениях с частотой, определяемой частотой переключения . тиристоров.

При отпирании тиристоров 9-14 в первом такте работы инвертора происходит заряд конденсаторов 33-35 по замкнутым контурам: 51-21-9-3310-22-51, 51-23-11-34-12-24-51, 51-25-.13-35-14-26, образованным фильтровым конденсатором 51 и цепочками 3-5. В это же время отпираются тиристоры 43-46, и происходит разряд конденсаторов 36-38 на нагрузку 55, 54 по контуру 36-49-45-55;

54-46-50-38-44-37-43-36.

Во втором такте работы инверто10 ра отпираются тиристоры 15-20,39-42 и происходит заряд конденсаторов

36-38 по замкнутым контурам:

51-27-15-36-16-28-51; 51-29-17-37-18=

30-51; 51-32-19-38-20-32-51 и раз>5 ряд койденсаторов 33-35 на нагрузку

55, 54 по контуру 33-47-41-55, 54-42-48-35-40-34-39-33.

Полярность конденсаторов 33-35 к моменту включения тиристоров 39-42 показана на чертеже, откуда видно, что напряжения на конденсаторах складываются.

Таким образом, в предлагаемом инверторе ток заряда коммутирующих 5 контуров не зависит от параметров контура нагрузки, что обеспечивает устойчивую работу инвертора в.широком диапазоне изменения нагрузки и позволяет поднять верхнюю границу диапазона рабочих частот инвертора, но это же отключение контура нагрузки запертыми дополнительными тиристорами от коммутирующего кон- . тура в момент его заряда .позволило в предложенном инверторе повысить

35 выходное напряжение за счет изменения схемы выполнения коммутирующих ячеек.