Резонансный последовательный инвертор

 

Изобретение позволяет обеспечить возможность согласования параметров нагрузки и выходных параметров резонансного последовательного инвертора путем повьпиения уровня его предельно допустимого выходного напряжения. Инвертор работает в двухтактном режиме управления, что позволяет в нагрузке инвертора формировать полный период высокочастотного тока, В каждом такте работы все коммутирующие конденсаторы и фильтровые конденсаторы ячеек включаются последовательно по отношению к нагрузке. Напряжение питанияв четырехячеечном инверторе при формировании импульсов высокочастотного тока равно учетверенному напряжению на фильтровых конденсаторах. ЭтО достигается тем, что инвертор состоит из тиристорных мостов, вентильных ячеек, подключенных к выходным выводам через фильтровые дроссели, параллельно тиристорным мостам каждой ячейки подключены по две последовательные цепочки из фильтровых конденсаторов и коммутирующих дросселей а также коммутирующие конденсаторы, коммутирующие дроссели LC-контуров, Упомянутые последовательные цепочки

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4 H 02 M 7/515

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3643807/24-07 (22) 22,09.83 (46) 30,12.85. Бюл. ¹ 48. (71) Уральский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. С. М, Кирова (72) В, В., Пипицын, В. И. Лузгин, А, А. Новиков и В ° А. Глухих (53) 62 1 . 3 1 4. 572 (088 . 8) (56) Тиристорные преобразователи частоты для индукционного нагрева металлов. Уфа, Труды УАИ, сб. 5, 1976,. с. 8-12.

Авторское свидетельство СССР №- 954922, кл. Н 02 М 7/515, 1981. (54) РЕЗОНАНСНЫЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ

1iHBEPT0P (57) Изобретение позволяет обеспечить возможность согласования параметров нагрузки и выходных параметров резонансного последовательного инвертора путем повышения уровня его предельно допустимого выходного напряжения. Инвертор работает в двухтактном режиме управления, что позволяет в нагрузке инвертора формировать полный период высокочастотного тока. В каждом такте работы все коммутирующие конденсаторы и фильтровые конденсаторы ячеек включаются последовательно по отношению к нагрузке. Напряжение питания в четырехячеечном инверторе при формировании импульсов высокочастотного тока равно учетверенному напряжению на фильтровых конденсаторах, Это достигается тем, что инвертор состоит из тиристорных мостов вентильных ячеек, подключенных к выходным выводам через фильтровые дроссели, па- Е раллельно тиристорным мостам каждой ячейки подключены по две последовательные цепочки из фильтровых кон- С денсаторов и коммутирующих дросселей.

/ а также коммутирующие конденсаторы, Е коммутирующие дроссели LC-контуров, Упомянутые последовательные цепочки связаны между собой через обратные диоды. К выходным выводам инвертора .подключена нагрузка 58. Сброс. избы1201998 точной энергии, накопленной в коммутирующем контуре, осуществляется, посредством диодов 48-57. 2 ил, 1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в установках для ин .дукционного нагрева металлов.

Целью;изобретения является обеспечение возможности согласования параметров нагрузки и выходных параметров инвертора путем повьппения уровня его предельно допустимого выходного напряжения, На фиг. 1 и 2 представлены ва. рианты схем предлагаемого инвертора.

На фиг. 1 приведен четырехячеечный инвертор, Тиристорные мосты вентильных ячеек собраны на тиристорах 1-16 и подключены к входным выводам через фильтровые дроссели

17-24. Параллельно тиристорным мостам каждой ячейки подключены по две последовательные цепочки, состоящие из фильтровых конденсаторов

25-32 и коммутирующих дросселей 3340, а также коммутирующие конденсаторы 41, 42, дополнительные коммутирующие конденсаторы 43-45, коммутирующие дроссели 46, 47 !.Сконтуров.

Упомянутые последовательные цепочки связаны между собой через обратные диоды 4 -51 и дополнительные обратные диоды 52-57. Одни из общих анодов и катодов тиристоров крайних ячеек подключены к выходным выводам через цепочки, состоящие из коммутирующих конденсаторов 41, 42 и коммутирующих дросселей 46, 47, а общие аноды и катоды тиристоров промежуточных ячеек соединены между собой через дополнительные коммутирующие, конденсаторы 43-45. К выходным выводам инвертора подключена нагрузка

58. Сброс избыточной энергии, накопленной в коммутирующем контуре, осуществляется посредством диодов 4857.

Инвертор работает в двухтактном режиме управления. При отпирании тиристоров 1 3, 5, 7, 9, 11, 13 и

15 ток будет протекать по контуру: тиристор 1 — конденсатор 41 - дроссель 46 - нагрузка 58, дроссель 47конденсатор 42 - тиристор 15 - конденсатор 31 в дроссель 39 и дроссель

40 — конденсатор 32 — тиристор !3— конденсатор..44 — тиристор ll — дроссель 38 — конденсатор 30 и конденсатор 29 — дроссель 37 — тиристор 9— конденсатор 43 — тиристор 7 — дроссель 36 - конденсатор 28 и конденсатор 27 — дроссель 35 — тиристор

5 — конденсатор 45 - тиристор 3— конденсатор 25 - дроссель 33 и дроссель 34 — конденсатор 26 †. тиристор 1.

На интервале первой половины полуволны тока обраТные диоды закрыты, поскольку коммутирующие дроссели распределены по схеме таким образом, что напряжение на коммутирующих дросселях 46 и 47 равно сумме напряжений на коммутирующих дросселях 33-.

40, включенных последовательнЬ с фильтровыми конденсаторами, причем напряжения на коммутирующих дросселях, включенных в диагональ переменного тока и в диагонали постоянного тока мостов инвертора, имеют противоположные полярности, При этом напряжения на коммутирующих дросселях скомпенсированы, а к обратным диодам прикладывается напряжение источника питания.

Во второй половине полуволны тока, когда напряжение на коммутирующих дросселях меняет знак (на фиг. 1 обозначено +, -) и сумма напряжений на этих дросселях превосходит напряжение на фильтровых конденсаторах, к обратным диодам 49, 50, 54, 52, 56 прил. кладывается прямое напряжение, при отпирании которых протекает ток сброса по контуру: дроссель 46 - нагрузка 58 - дроссель 47 - диод 50 - дроссель 39 - конденсатор 32 и конденса тор 31 -:дроссель 40 - диод 541201998 4 полный период высокочастотного тока.

В каждом такте работы инвертора все коммутирующие конденсаторы и фильтровые конденсаторы ячеек включаются последовательно по отношению к нагрузке. Из анализа работы инвертора:

Ф взятого в качестве прототипа, известно, что устойчивая коммутация его тиристоров возможна при выходном

10 напряжении не вьппе 0,8 от питающего, Напряжение питания в четырехячеечном инверторе при формировании импульсов высокочастотного тока равно учетверенному напряжению на фильтl5 ровых конденсаторах, а напряжение на одном фильтровом конденсаторе равно примерно 500 В при питании преобразователя от сети 380 В. Следовательно, максимально возможное на-:

20 пряжение на выходе четырехячеечного инвертора примерно равно 1600 В, что соответствует одному из стандартных значений напряжений, на которые выпускается электротермическое обору25 дование.

Для создания преобразователей частоты с выходным напряжением

800 В достаточно применить двухячеечный инвертор, схема которого при30 ведена на фиг, 2. Инвертор работает анапогично описанному четырехячеечному.

35 дроссель 37 - конденсатор 30 и конденсатор 29 — дроссель 38 — диод 52 ° дроссель 35 — конденсатор 28 и конденсатор 27 — дроссель 36 — диод

56 - дроссель 33 - конденсатор 26 и конденсатор 25 — дроссель 34 — диод

49 - дроссель 46.

При этом выключаются тиристоры

t и прекращаются перезаряды коммутируницих конденсаторов на уровне, примерно равном двойному по отношению к питающему напряжению, а ток сброса по нагрузке 58 протекает в том же направлении, что и ток тиристорных мостов. Последнее позволяет повысить уровень первой гармоники выходного тока при сопротивлениях нагрузки ниже номинального, что позволяет улучшить энергетические показатели инвертора при работе на изменяющуюся в широких пределах нагрузку и повысить эффективность использования его оборудования.

Во втором такте работы, когда отпираются тиристоры 2, 4, 6, 8, 10, 12, )4 и 16, ток протекает вначале по контуру: тиристор 2 — конденсатор

45 — тиристор 8 — конденсатор 26— дроссель 35 и дроссель 36 — конден\ сатор 28 — тиристор 6 - конденсатор

43 — тиристор 12 - конденсатор 29дроссель 37 и дроссель 38 - конденсатор 30 — тиристор 10 — конденсатор 44 — тиристор 16 - конденсатор

31 - дроссель 39 и дроссель 40 - конденсатор 32 — тиристор 14 - конденсатор 45 - дроссель 47 — нагрузка

58 — дроссель 46 — конденсатор 41 тиристор 4 — дроссель - конденсатор

26 - конденсатор 25 — дроссель 33.— тиристор 2, а затем, при включении обратных диодов 48, .57, 53, 55 - по контуру: дроссель 46 — диод 48дроссель 33 - конденсатор 26 и конденсатор 25 - дроссель 34 - диод

57 — дроссель 35 - конденсатор 28— конденсатор 27 — дроссель 36 — диод

53 - дроссель 37 - конденсатор 30 и конденсатор 29 - дроссель 38— диод " 55 — дроссель 39 - конденсатор 32 и конденсатор 31 — дроссель

40 - диод 51 - дроссель 47 - нагрузка 58 - дроссель 46, При этом ток тиристоров и ток обратных диодов протекает через нагрузку в обратном направлении,.

Таким образом, за два такта работы в нагрузке инвертора формируется

Формула изобретений

Резонансный последовательный инвертор, содержащий две вентильные ячейки, состоящие каждая из подклю- ченного к входным выводам через филь»40 тровые дроссели тиристорного моста

1 в диагональ постоянного тока которого включены две последовательные цепочки, состоящие каждая из фильтрового конденсатора и коммутирующего

45 дросселя, причем коммутирующие дрос сели соединены с разноименными выводами постоянного тока тиристорного моста, а также два последовательных коммутирующих LC-контура, коммути50 рующие конденсаторы которых подключены к первым выводам-переменного тока тиристорных мостов ячеек, и две пары последовательно соединенных об» ратных диодов, каждая из которых

55 включена между общими точками коммутирующих дросселей и фильтровых конденсаторов последовательных цепочек одной из ячеек, соединенных с вы12019

Составитель И, Жеребина

Редактор М. Бандура Техред А.Ач Корректор М. Самборская

Заказ 8102/57 Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4 ходными выводами, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью обеспечения возможности согласования параметров нагрузки и выходных параметров инвертора путем повышения 5 уровня предельно допустимого напряжения на выходных зажимах, он снабжен п -, 2 дополнительными промежуточными вентильными ячейками, дополнительными коммутирующими конденсатора- О ми и дополнительными обратными диодами, причем выводы переменного тока тиристорного моста каждой промежуточной ячейки соединены через дополнительные коммутирующие конденсаторы с выводами переменного тока тиристорных мостов предыдущей и последующей ячеек, а каждая точка сое98 6 динения фильтрового конденсатора и коммутирующего дросселя, соединенно го с одним выводом постоянного тока тиристорного моста каждой промежуточной ячейки, подключена через дополнительные диоды к точкам соединения фильтровых конденсаторов и коммутирующих дросселей, соединенных с другими выводами постоянного тока тиристорных мостов предыдущей и последовательной ячеек, причем коммутирующие дроссели 1С "контуров подключены к выходным выводам, а точка соединения коммутирующих конденсатора и дросселя каждого из указанных

LC-контуров подключена к общей точке соответствующей указанной пары обратных диодов,