Автономный последовательный инвертор

 

1. АВТОНОМНЫЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий подключенные к входным выводам через фильтровые дроссели два последовательно соединенных фильтровых конденсатора фильтра и три полумостовых ячейки, вьгеод переменного тока каждой из которых через соответствующий коммутирующий конденсатор соединен с первым выводом первичной обмотки выходного трансформатора, а каждое плечо состоит из тиристора и коммутирующего дросселя, причем второй вывод первичной обмотки соединен с общей ,: точкой двух указанных конденсаторов фильтра, отличающийся тем, что, с целью снижения перенапряжений и улучшения условий восстановления управляемости тиристоров, он снабженшестью дополнительными фильтровыми конденсаторами, двумя последовательно соединенными обратными вентилями, подключенными параллельно фильтровым конденсаторам, и шестью включенньп и попарно последовательно вентилями, точки соединения которых подключены к первому выводу первичной обмотки выходного трансформатора , соединенному с введенной дополнительной секцией первичной об-, мотки последнего, а крайние выводы Ф указанных вентШ1ей через дополни- . тельные фильтровые конденсаторы подключены к точкам соединения тиристоров с коммутирующими дросселями, соединенными с фильтровыми дросселями, § а через введенные дополнительные коммутирующие дроссели - к крайним выводам фильтровых конденсаторов, причем .крайний вывод дополнительной секции обмотки соединен с общей точш кой двух обратных вентилей. 2. Инвертор по п. 1, отличах ющийся тем, что, с целью улуч о массогабаритных показателей, коммутирующие дроссели и дополнитель ные дррссели, подкл;&ченные к одному и тому же дополнительному фильтровому конденсатору, выполнены попарно магнитосвя з анными.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) SU (11) зyg Н 02 М 7/515 Л ь

r г» б

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

По ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3610154/24-07 (22) 29.06.83 (46) 23.09.84. Бюл. М- 35 (72) В.В. Шипицын, В.В. Рудный, В.И. Лузгин, А.А. Новиков, С.Ю. Кропотухин, А.В. Абрамов и Д.В. Чуркин .(53) 621.314.572(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

М 610266, кл. Н 02 Н 7/515, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

В 733074, кл. Н 02 Н 7/515, 1978.

3. Гельман М.В., Сапрунова Н.M.

Тиристорные генераторы униполярных импульсов для электроимпульсных станков. — Тезисы докладов Всес.совещания "Вентильные преобразователи частоты. Схемы и коммутационный процесс". Свердловск, 1969, с. 56-62. (54) (57) 1. АВТОНОМНЫЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬHblA ИНВЕРТОР, содержащий подключенные к входным выводам через фильтровые дроссели два последовательно соединенных фильтровых конденсатора фильтра и три полумостовых ячейки, вывод переменного тока каждой из которых через соответствующий коммутирующий конденсатор соединен с первым выводом первичной обмотки выходного трансформатора, а каждое плечо состоит из тиристора и коммутирующего дросселя, причем второй вывод первичной обмотки соединен с общей точкой двух указанных конденсаторов фильтра, отличающийся тем, что, с целью снижения перенапря. жений и улучшения условий восстановления управляемости тиристоров, он е снабжен шестью дополнительными фильтровыми конденсаторами, двумя после. довательно соединенными обратными вентилями, подключенными параллельно фильтровым конденсаторам, и шестью включенными попарно последовательно вентилями, точки соединения которых подключены к первому выводу первичной обмотки выходного трансформатора, соединенному с введенной дополнительной секцией первичной об-, мотки последнего, а крайние выводы указанных вентилей через дополни- . тельные фильтровые конденсаторы подключены к точкам соединения тиристоров с коммутирующими дросселями, соединенными с фильтровыми дросселями, а через введенные дополнительные ком. мутирующие дроссели — к крайним выводам фильтровых конденсаторов, при-, чем .крайний вывод дополнительной секции обмотки соединен с общей точкой двух обратных вентилей.

2. Инвертор по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, коммутирующие дроссели и дополнитель ные дроссели, подключенные к одному и тому же дополнительному фильтровому конденсатору, выполнены попарно магнитосвязанными.

1115182

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

Известна схема инвертора, в которой с целью снижения коммутационных перенапряжений и повышения предельной частоты выходного напряжения коммутирующая индуктивность и нагруз. 10 ка включены последовательно в рассеч ку фильтрового конденсатора и введены дополнительные фильтровые конденсаторы и вентили, обеспечивающие рекуперацию излишней энергии, запа- 15 сенной в контуре коммутации, обратно в фильтр за счет отсечки второй полуволны напряжения на коммутирующей индуктивности и нагрузке (1 .

Однако односторонняя нагрузка токами контура коммутации приводит к значительной несинусоидальности выходного напряжения, что увеличивает потери в нагрузке за счет высших гармоник. 25

Известна также схема инвертора, содержащая две группы по три полумоста, собранные попарно по несимметричной схеме с общим коммутирующим конденсатором в каждой паре, 30 причем полумосты первой группы подключены к фильтровым конденсаторам, а второй — минуя эти конденсаторы, к нагрузке .23.

Однако данная схема содержит 35 большое количество тиристоров, что приводит к снижению показателей загрузки высокочастотного оборудования и существенно усложняет систему управления. 49

Наиболее близким к изобретению является инвертор, содержащий два соединенных последовательно фильтровых конденсатора, подключенных через фильтровые дроссели к источнику питания, три полумосга, каждый из которых состоит из соединенных согласно-последовательно тиристоров, крайние выводы которых подключены через коммутирующие дроссели к крайним выводам фильтровых конденсаторов, а средние выводы — через коммутирующие конденсаторы к первому выводу первичной обмотки выходного транс форматора Е33.

Недостатками известного инвертора являются возникновение перенапряжений и ухудшение условий восстановления управляемости тиристоров при работе на нагрузку, параметры которой изменяются в широких пределах.

Цель изобретения — снижение коммутационных перенапряжений, улучшение условий восстановления управляемости тиристоров и массогабаритных показателей.

Для достижения поставленной цели автономный последовательный инвертор. содержащий подключенные к входным выводам через фильтровые дроссели два последовательно соединенных конденсатора фильтра и три полумостовых ячейки, вывод переменного тока каждой из которых через соответствующий коммутирующий конденсатор соединен с первым выводом первичной об. мотки выходного трансформатора, а каждое плечо состоит из тиристора и коммутирующего дросселя, причем вторбй вывод первичной обмотки соединен с общей точкой двух указан- ных конденсаторов фильтра, снабжен шестью дополнительньпки фильтровыми конденсаторами, двумя последовательно соединенными обратными вентилями, подключенными параллельно фильтровым конденсаторам, и шестью включенными попарно последовательно вентилями, точки соединения которых подключены к первому выводу первичной обмотки выходного трансформатора, соединенному с введенной дополнительной секцией первичной обмотки последнего,„ а крайние выводы указанных вентилей через дополнительные фильтровые конденсаторы подключены к точкам соединения тиристоров с коммутирующими дросселями, соединенными с фильтровыми дросселями, а через введенные дополнительные коммутирующие дроссели — к крайним выводам фильтровых конденсаторов, причем крайний вывод дополнительной секции обмотки соединен с общей точкой двух обратных вентилей.

Кроме того, коммутирующие дроссели и дополнительные дроссели, подключенные к одному и тому же дополнительному фильтровому конденсатору, выполнены попарно магнитосвязанными.

На чертеже изображена схема устройства.

Инвертор содержит фильтровые дроссели 1 и 2, фильтровые конденсаторы

3 и 4, нагрузку 5, подключенную к вторичной обмотке 6 выходного транс1115182 форматора с первичной обмоткой 7, обратные вентили 8 и 9, коммутирующие дроссели 10-15, соединенные с ти. ристорами 16-21, подключенными к коммутирующим конденсаторам 22-24, 5 и дополнительные коммутирующие дроссели 25-30, соединенные с дополнительными фильтровыми конденсаторами

31-36 и вентилями 37-42.

Инвертор работает следующим об- 10 разом.

От входного источника через фильтровые дроссели 1 и 2 заряжаются фильтровые конденсаторы 3 и 4 до половины напряжения питания и дополни- 15 тельные фильтровые конденсаторы 3136 до напряжения питания. При отпирании тиристора 16 импульс тока протекает по цепям тиристор 16 — коммутирующий конденса1ор 22 — обмотка 7, 20 параллельно конденсатору 3 — дроссель 10 и конденсатор 4 — дроссель

25 — конденсатор 31, снова тиристор

16 и одновременно в выходном контуре.

После того, как суммарное напряжение 25 на дросселе 10 и обмотке 7 окажется вьппе суммарного напряжения на конден саторах 3 и 31, а суммарное напряжение на дросселе 25 и обмотке 7 вьппе напряжения на конденсаторе 4, 30 вентиль 37 открывается, и избыточная энергия, запасенная в контуре коммутации, расходуется частично на подзаряд конденсаторов 4 и 31 и частично в нагрузке 5 по контурам дрос- 35 сель 10 — конденсатор 31 — вентиль

37 — обмотка 7 — конденсатор 3— дроссель 10 и дроссель 25 — вентиль

37 — обмотка 7 — конденсатор 4— дроссель 25. При этом ток в контуре 40 коммутации быстро прекращается, обеспечивая тем самым ограничение перенапряжений. Если в описанном интервале напряжение на обмотке 7 с дополнительной секцией вьппе напряжения 45 на конденсаторе 3, открывается вентиль 8 и ток протекает в контуре об мотка 7 — вентиль 8 — конденсатор 3 обмотка 7, обеспечивая ограничение напряжения на нагрузке. Следующим тактовым импульсом отпирается тиристор 19, и близкий по форме к синусоидальному импульс тока протекает по цепям тиристор 19 — дроссель 13— конденсатор 4 — обмотка 7 — конденсатор 23 — тиристор 19 и одновременно тиристор 19 — конденсатор 34— дроссель 28 — конденсатор 3 — обмотка 7 — конденсатор 23 — тиристор 19. Одновременно в выходном контуре протекает импульс тока той же амплитуды, что и во время предыдущего гакта, но противоположной полярности. После того, как напряжение на вентиле 40 примет положительное значение, ток рекуперации излишней ,энергии протекает по контурам дроссель 13 - конденсатор 4 — обмотка 7 вентиль 40 — конденсатор 34 — дроссель 13 и дроссель 28 — конденсатор

3 — обмотка 7 — вентиль 40 — дроссель 28, а ток в контуре коммутации быстро прекращается. Если в описанном интервале времени напряжение на вентиле 9 примет положительное значение, он открывается и протекает ток ограничения напряжения на нагрузке по контуру обмотка 7 — конденсатор 4 — вентиль 9 †-обмотка 7. Далее импульсы управления подаются на тиристоры в следующей последовательности: 20, 17, 18, 21. Процесс в кон. турах, связанных с этими тиристорами, протекает аналогично. В следующем такте импульс управления снова поступает на тиристор 16, и процессы в схеме повторяются.

Инвертор может содержать любое нечетное число полумостов. Поочередное протекание тока через обмотку 7 обеспечивает на выходе инвертора напряжение близкое по форме к синусоидальному. Введение магнитной связи между работающими одновременно коммутирующими дросселями не влияет на процессы в схеме, но позволяет с снизить габариты и вес этих дросселей.

Таким образом, при работе на переменную нагрузку в данной схеме обеспечивается снижение коммутационных перенапряжений, улучшаются условия восстановления тиристоров.

1115182

Тираж б6б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ б788/42

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

Составитель И. Жеребина

Редактор И. Николайчук Техред С.Легеза Корректор А. Обручар