Последовательный инвертор

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке тиристорных преобразователей частоты для индукционного нагрева металлов. Целью изобретения является повышение .надежности и эффективности использования оборудования. Устройство содержит мосты на тиристорах 4-7, встречных диодах 8-11, выводы переменного тока которых соединены через конденсаторы смещения 12, 13. Последовательно с тиристорами включены нелинейные дроссели смещения 14-17. Нагрузка 18 подключена через LC-контур

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„ЯО„„! 304! 55 (51)4 Н 02 М 7 523

А!

Я» »Р» )сс r -; „

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3923719/24-07 (22) 08. 07. 85 (46) 15.04.87. Бюл. № 14 (71) Уральский политехнический институт им. С.М. Кирова и Волжское объединение по производству легковых автомобилей (72} В.И. Лузгин, А.А. Новиков, Н.Н. Четверня, В.В. Шипицын, А.И. Александров, В С. Третьяков и В.М. Шигин (53) 621.314.572(088.8) (56) Беркович С.И. и др. Тиристорные преобразователи повышенной частоты для электротехнологических установок.

Л.: Энергоиздат, 1983, рис. 2.20а.

Авторское свидетельство СССР № 657549, кл. Н 02 M 7/523, 1979. (54) ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР

1 (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке тиристорных преобразователей частоты для индукционного нагрева металлов. Целью изобретения является повышение,надежности и эффективности использования оборудования. Устройство содержит мосты на тиристорах 4-7, встречных диодах 8-11, выводы переменного тока которых соединены через конденсаторы смещения 12, 13. Последовательно с тиристорами включены нелинейные дроссели смещения 14-17. Нагрузка 18 подключена через LG-контур (19-22),что исключает возможность развития аварийных процессов в случае пробоя изоляции нагрузки на землю 1 ил.

1 130415

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке тиристорных преобразователей частоты для индукционного нагрева металлов. 5

Цель изобретения — повышение надежности и эффективности использования оборудования.

На чертеже приведена схема инвертора. 10

Инвертор содержит подключенный через фильтровые дроссели 1, 2 к входным зажимам фильтровый конденсатор

3, мост на тиристорах 4-7 и мост встречных диодов 8-11, к выводам переменного тока которого подключены конденсаторы 12, 13 смещения, причем последние соединяют вывод переменного тока моста встречных диодов и общую точку нелинейных дросселей 20

14-17 смещения, включенных последовательно с тиристорами. Нагрузка 18 подключена к выводам переменного тока моста встречных диодов через

25 ЬС-коммутирующий контур 19-22, со— стоящий, собственно, из конденсаторов

19 и 22 и дросселей 20 и 2,1. К тиристорам подключены блоки 23 и 24 импульсных трансформаторов, соединенные с системой 25 управления.

Схема работает следующим образом. э

При подаче импульсов управления на тиристоры 4 и 6 ток протекает по контуру 3-4-14-12-19-20-18-21-22- 13-17-6-3, а затем при отпирании диодов 35

8, 10 встречного тока протекает ток частичного разряда коммутирующих кон— денсаторов по контуру: 3-10-22-21-18-20-19-8-3.

При включении тиристоров в первый момент времени практически все напряжение, сдействующее в образовавшемся контуре, прикладывается к нелинейным дросселям 14 и 17, поскольку их индуктивность при ненасыщенном сердечнике значительно больше, чем эквивалентная индуктивность коммутирующего дросселя. По мере перемагничивания сердечника напряжение на нелинейных дросселях уменьшается, причем скорость нарастания напряжения на тиристорах 5 и 7 определяется скоростью спада напряжения на нелинейных дросселях, т.е. регулированием времени перемагничивания сердечников нелинейных дросселей можно задать тре,буемую скорость нарастания напряжения на тиристорах. После перемагничи5 2 вания сердечников дроссели 14 и 17 будут работать как линейные, а их совокупность определяется собственной индуктивностью обмотки. Индуктивность обмотки дросселей 14 и 17 выбирается такой, чтобы собственная частота контуров смещения L С и L С быН 12 7 13 ла равна собственной частоте коммутирующих контуров С L u L С . При таком соотношении исключается возможность протекания реактивного тока при включении тиристоров эа счет энергии, накопленной в конденсаторах

12 и 13 смещения по контурам: 1?-8-4-14-12 и 13-17-6-|0-13, поскольку напряжения на дросселях и конденсаторах контуров смещения сдвинуты по фазе на 180 эл.град„ и равны между собой.

По окончании тока тиристоров происходит обратное перемагничивание сердечников дросселей и на дросселях

14 и 17 появляется повышенное напряжение с полярностью, указанной на чертеже. Это напряжение становится больше чем напряжение на конденсато— рах 12 и 13, которое включает диоды .

8 и 10. С этого момента протекает ток сброса энергии, накопленной в дросселях 14 и 17, н коденсаторы 12 и 13 по контурам: 14-12-8-4-14 и

17-6 — 10-13-17.

По сути сброс энергии, накопленной в дросселях 14 и 17, осуществляется на противоЭДС, которые представляют собой конденсаторы 12 и 13, поскольку их емкость достаточно велика и определяется относительно емкости коммутирующего конденсатора требуемым соотношением напряжений на ком1 муТирующем конденсаторе и конденсаторе смещения. Время протекания тока сброса тем меньше, чем выше уровень напряжения на конденсаторах смещения. Кроме тока сброса, через диоды

8 и 10 протекает тск частичного разряда коммутирующих конденсаторов.

Время, предоставляемое для восстановления управляемости тиристоров, определяется разностью интервалов времени протекания тока частичного разряда коммутирующих конденсаторов и тока сброса энергии, накопленной в дросселях 14 и 17. На интервале времени восстановпения управляемости к тиристорам прикладывается повышенное, обратное напряжение, обусповленное действием напряжения на конденсато1304155

3 рах 12 и 13 смещения по контурам: l2-14-4-8-12 и 13-10-6-17. На интервале восстановления управляемости тиристоров диоды 8 и 10 открыты, а напряжение на дросселях 14 и 17 отсутствует, стало быть обрати >е напря— жение на тиристорах определяется напряжением на конденсаторах смещения, уровень которого принимается равным

50-100  — достаточный по условию наиболее эффективного восстанов тения управляемости тиристоров.

Включение нелинейных дросселей последовательно с тиристорами позволяет исключить повышение прямого на- 15 о пряжения на противофазных тиристорах за счет обратного перемагничивания их сердечников по отношению к вариантам установки этих дросселей вне контура тиристор-диод. Предельный уровень на в 2p пряжения на тиристорах в предлагаемой схеме определяется суммой напряжений на фильтровом конденсаторе и конденсаторе смещения.

Включение нелинейного дросселя в 25 контур тиристор †ди возможно только при наличии конденсатора смещения.

В противном случае значительно возрастает время протекания тока сброса, следовательно, резко уменьшается 30 время, предоставляемое для восстановления тиристоров, при этом энергия, накопленная в непинейных дросселях, расходуется в полупроводниковых структурах диода и тиристоре. 35

Амплитуда импульса тока сквозного разряда фильтрового конденсатора и скорость нарастания анодного тока определяется суммой собственных индукчивностей обмоток нелинейных дросе .ей 14, 15 и 16; 1?.

Таким образом, включение. нелинейного дросселя последовательно с ти;;истором в контуре тиристор-диод оказывается весьма полезным и позво— ляет обеспечить условия работы тиристора как в стационарных режимах (снижение V„„,, dU/dt и.di/dt), так и при срыве процесса инвертирования.

При этом снижение интервала времени, прецоставляемого для восстановления управляемости тиристоров, оказывается несущественным, а эффективность восстановления их управляемости увесличивается за счет повышенного обратного напряжения.

Во втором такте, когда открываются тиристоры 7 и 9, схема работает аналогично огисанному. За два такта работы формируется полный период выходного тока.

Включение цепи нагрузки межцу коммутирующими контурами исключает возможность развития аварийных процессов в инверторе в случае пробоя изоляции нагрузки на землю. В сетях с глубоко заземленной нейтралью это приводит к тому, что на коммутирующих конденсаторах предлагаемого инвертора появляется постоянная составПри работе инвертора в режиме непрерывного выходного тока тиристоры включаются в момент времени, когда ток противофазных встречных диодов 4р еще не окончился, а скорость нарастания анодного тока тиристоров ограничивается нелинейными дросселями, например, при открывании тиристоров 4 и 6 ток протекает по контурам: 3- 45

-4-14-9-3 и 3-11 — 17-6-3 и скорость его нарастания определяется собственной индуктивностью обмоток нелинейных дросселей 14 и 17.

Кроме этого, включение, нелинейного дросселя в цепь тиристоров позволяет ограничить величину импульса тока сквозного разряда фильтрового конденсатора при одновременном отпирании противофазных тиристоров в момент срыва процесса инвертирования по контурам: 3-14-15-5-3 и 3-7-16 †17-6-3. ляющая напряжения, равная половине питающего напряжения, ее полярность на коммутирующих конденсаторах противоположна, поэтому в высокочастотном контуре инвертора постоянная составляющая напряжения оказывается скомпенсированной и на коммутационные процессы она не оказывает никакого влияния.

Таким образом, введение дополнительного LC-коммутирующего контура позволяет повысить устойчивость работы инвертора при нарушениях изоляции нагрузки и обеспечивает нормальную его работу на нагрузку с заземленной точкой.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Последовательный инвер тор, содержащий подключенные через фильтровые дроссели к входным выводам фильтровый конденсатор, мост тиристс ров и мост обратных вентилей, выводы переСоставитель А.А. Рухман

Техред И.Попович Корректор E. Рошко

Редактор М. Товтин

Заказ 1322/56 Тираж 661 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 13 менного тока которого связаны с выводами переменного тока моста тиристоров через конденсаторы смещения, а к одному из выводов переменного тока моста обратных вентилей подключен конденсатор последовательного коммутирующего IC-контура, а также нелинейные дроссели и цепь нагрузки, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы

04155 6 и эффективности использования оборудования, он снабжен дополнительным

LC-контуром, соединенным последовательно с основным через цепь нагрузки и подключенным к другому выводу переменного тока моста обратных вентилей, а нелинейные дроссели включены последовательно с тиристорами мосВ та, образуя выводы переменного тока

10 последнего.