Последовательный инвертор

 

Изобретение относится к устройствам ДГ1Я пре- -образования постоянного тока в импульсный и может быть использовано в качестве источников питания для дуговой и плазменнодугозой резки. Целью является повышение выходкой мощности и надежности Устройство содержит четное число ячеек, каждая т которых состоит из Ti-iDticiopa 4, конденсаторов 5 i перзичмь х обмоток 9, 20 траисформзгсрсв (т) 12. И. Допо.пиительные обкотки 21.22 1 12, 14 соединены согласно последовательно t-; .1ог;.л. к входным выводам через обратные В ЗнтинИ 6, 7. Точка соединения обмоток 21,22 под сП Очена к цвул ,цмодам ps c /nerisum В, Э и конденсатора л 15, 1& обмотга- 23, 24 через дроссе.пи 10,11 и р,здепительные диоды 17, 18 подключены к нагрузке. Ве.пичины нзпр,9)кений на тиристорах 4 всегда постоянны по зе.пичине как в режиме короткого замыкания, TSK ii s режиме .холостого хода. В нагрузк) пос-уп-ет попньй ток перезаряда конденсаюрса Tdt pe cy epaции. 2 ил. ,1 UTT . Г fi- . л f. т I Ь- i 1.0 I vi--V Ь / °-т Й4 Ш .Сй ы ф &s и kf

3

Изобретение относится к устройствам для преобразования постоянного тока в импульсный и мажет быть ь спальзавано в качестве источников питания для дугoBQA сварки и плазменна-дуговой резки, Целью изобретения является повышение выходной мощности в цепь нагрузки и надежности.

На фиг,:t изображена электрическая схема паследовательнога инвертора; на фиг. 2 — временные диаграммы токов 1 и напряжений U на элементах схемы; а — напряжения на тиристоре ячейки в режиме холостого хода; б — тока, проходящего через первичную обмотку трансформатора в режиме холостого хода; в — напряжения на первичной обмо ке трансформатора в режиме холостого хода; r — напряжения на тиристоре ячейки в режиме короткого.замь:кания; д — напряжения на первичной обмотке трансформатора в режиме короткого замыкания; е — тока на выходных клеммах инвертора в режиме короткого замыкания; ж- напряжения на дополнительном конденсаторе В режиме холостого хода.

Инвертор содер>кит четное число ячеек

1 и 2, соединенных между собой последовательно-параллельно, первая из которых подкл очена K поло,кительному Выводу источника 3 питания и В каждую из которых

Входят параллельно соединенные тиристар

4 и конденсатор 5, обратные вентили 6 и 7 по числу ячеек, два последовательна соглас«о соединенных диода 8 и 9 рекуперации, Диод 8 рекуперации камрадом подключен к положительному Выводу источника 3 питания.

Кроме того, инвертор содержит дроссели 10 и 11, трансформатор 12, блок управления 13, трансформатор 14, дополнительные конденсаторы 15 и 16, разделительные диоды 17. и 18. При этом дроссели 10 и 11 выполнены однообмотачными, а трансформаторы.12 и 14 трехобмогочными. Лервич.ные обмотки 19 и 2О- соответственно трансформаторов 12 и 14 включены последовательно с тиристорам 4 каждой ячейки

1 и 2 соответственно, дополнительные обмотки 21 и 22 соответственно каждого трансформатора 12 и 14 включены последовательно согласно с сОатветствующими 00ратными вентилями 6 и 7, причем анод вентиля 6 подключен к отрицательному выводу источника 3 питания и общая точка обмоток 21 и 22 трансформаторов 12 и 14 подключена к общей точке диодов S и 9 рекупервции, параллельно которы м включены дополнительные конденсаторы 15 и 16, а вторичные обмотки 23 и 24 соответственно трансформаторов 12 и 14 через соответств ющие дроссели 10 и 11 и диоды 17 и 18 поДключены к зыхОДным Выводам 25 и 26 инвертора, Работа предлагаемого инвертора осуществляется следующим образом. Режим работы — холостой ход (сопротивление нагрузки равно бесконечности). Зеличинэ напряжения нэ конденсаторе

5 (ячейка 1) равна

03 (1+ ), М21 где U3 — величина напря>кения источника 3;

Й 19 числО Витков первичной обмотки трансформатора 12;

#pl — число Витков обмотки рекуперэции трансформатора 12.

Такое гке па величине напряжение приложено к тиристору 4 первой ячейки. 8 момент Времени ц {фиг. 2а) от блока управлейля 13 на тиристор 4 поступает импульс управления„напряжение нэ тиристоре падает ДО нуля (фиг. 28), к первичной обмотке

19 трансформатора 12 (ячейка 1) прикладыВается напряжение U à (фиг. 2B), В момент

Времени т Ъ сердечник трансформатора 12 (фиг. !) насыщается и начинается колебаЗО тельный разряд конденсатора 5 (ячейка 1) врез тиристог> 4 и остаточную индуктиьность первичной Обмотки 19, форма тока приведена на фиг, 2б.

8 момент Времени тз напряжвние на

65 индуктин гости первичной Обмотки 19 становится равным нулю. а ток через нее (фиг, 2б) достигает макслмума. Напряжение на конденсаторе 16 (фиr. 2ж) до момента тз равно Величине напряжения источника 3 с поляриостью, показанной нэ фиг, 1, Напряжение нэ обмотках 19 и 21 меняет знак, вентиль 7 открывается и обмотка 21 нагружаетея на источник 3 и конденсатор 16; напряжения источника 3 и конденсатора 16 равны по Величине и встречно направлены, 4 Так как обмотки "9 и 21 магнитосвязаны, начинается переход тока из обмо ки 19 В обмотку 21, при зтам так обмотки 19 уменьшается до нуля к моменту Времени ta, конденсатор 16 разряжается до нуля (фиг. 2ж), ток рекуперации замыкается до цепи; обмотка 21, вентиль 7, источник 3, диод 9. Ток спадает по линейному закону, электромагнитная энергия Возвращается В источник 3, напряжение на первичной обмотке 19 (фиг.

56 2В), конденсаторе 5 остаются постоянными, к тиристору 4 прикладывается небольшое обратное напряжение в течение ввего интервала рекуперэции энергии, В момент времени ц (фиг. 2а) рекуперация закэнчива1308 {38 ется, напряжение на обмотке 19 (фиг. 1) становится р" âíûì нулю. Обратное напряжение на тиристоре 4 скачком возрастает до напряжения на конденсаторе 5 (фиг. 2а) и остается постоянным по величине до момента включения тиристора 4 второй ячейки: форма его изменения показана на фиг.

2а после момента времени tr, Порядок работы ячейки 2 в режиме холостого хода не отличается от порядка работы первой ячейки в силу симметрии схемы.

Рассмотрим порядок работы инверторов в режиме короткого замыкания. В момент времени t< включается тиристор 4 (ячейка 1), напряжение конденсатора 5 прикладывается к первичной обмотке 19 трансформатора 12, форма напряжения U{g приведена на фиг, 2д.

Ток первичной обмотки 19 повторяет приведенную форму тока (ф«г. 2е) вторичной обмотки 23. TQK вторичной обмотки Bpo" текает через дроссель 10, диод 17.

Колебательный режим перезаряда конденсатора 5 определяется приведенным значением индуктивности дросселя !0. В момент времени t3 (фиг. 2г) напряжения на обмотках 19., 21, 23 трансформатора 12 меняют знак и достигают однозначного кратного урсвня, соответствующего открь{тию вентиля 7 при достижении величины напряжения на обмотке ".1, равного Величине напряже, ния источника питания 3.

Ток первично« обмотки 19 трансформатора 12 прекращается, Знергия, накопленная в дросселе 10, рекуперируетсч в источник 3 по цепи: обмотка 21, вентиль 7, источник 3, диод 9. Токи циркулируют толь«о в цепях обмоток 23 «21, спадают по

Формула изобретения

Последовательный инвертор, содержащий четное число ячеек, соединенных попарно последовательно и подключеннь:х к

СОотввтствующим входным выводам, каждая из которых состоит из последовательно соединенных тиристора и первичной обмотки соответству1ощего электромагнитного эиемента, зашунтирозанных конденсатором, а дополнительные Обмотки указанных электромагнитных элементов каждой пары ячеек соединены согласно последовательно и через соответствующую пару обратных вентилей подключены к входным выводам, соединенным с двумя последовательно включенными диодами рекуперации, точка линейному зако.!у до маме.-:rq времен« t3 фиг. 2Г), Нап ряже{".{я на обмс г- ах {. гановя ся равными нулю, на т«р«сторе 4 появляется обратное напря;кение, равное по

5 величине напряжен«!о на конденсаторе 5 и

\И!0 равное Оз =, Так как сумма;апряжений й!21 на конденсаторах 5 ячеек первой и второй должна быть равна напряжению источника

10 3, то прямое напряжение на т«ристоре 4

Р/1g ячейки второй равно {з(1 - ), Величины напряжений на тиристорах схемы всегда постоянны 110 вел!1!ине как в режиме короткого =-амыкаI «s, Iai; и в режиме холостого хода и равны - прямое напряжение — {.1з,1 + {обрат{{Се {!апряжение (,Р "l, В/.{з

20 — 1-!з —Из{

В нагрузку(к клеммам 25 «26) поступаст полный ток перезаряда конденсаторов ин вертора;а также io!; oo!<уrIÎ{çö««{

25 !

Лзобретение позволяет при тех же выходных !астотах пОВысить вь!ходную мощность в 3 3 5 раза п{р!1 11ГО !их р ьных условиях, регул«го-;а : :.. Ьь х д, ой мощности можно пс ь{!{= ст злят =, л!.. "ю час Готным с! особом. ли 6o II "теv, clось аг11«1чива{я«Я сердечн«,(o{"=. трэн{.:;-1{орматор:". постоянньгм током (увеличен-. тоха хг.лос- -..го . - .Ода. не трансфор{хируема! о В нагруз„ :. (об) Авторское св!1дете{!ьстг{п ..Г;СР

М. 10110 б, кл. Н 02,.1! r/, 5515,. 1 !8д.

Авторское свидательстьо СОCP

М 1132772, кл, H 02 м 7 15 : 5, 1983, 40 соединения ко-орых I-{сдкл,пчана к тачкам соединения указанных дополнительных обмоток, а также дополнительный электромагнитный эл{емент {и блок управленгля, О т л ич а ю шийся тем, чго, с целью г{овышения

45 выходной! Мощности путем тоан{ формации лог{ного тока пврезаряла -.Оис{енс!Торов в цепь нагрузки и повыиа1!1!я надежности, Он снабжен двумя дополнительными конденсаторами и разделительным диодами, в каче50 стве дополнительного электромагнитного элемента использованы дроссели, а в качестве электромагнитных эг{ементов ячеек— трансформаторы, Бторичн "я обмотка каждо го из кОтОрых через соответствующий дрос55 сель и разделительный диод подключена к выходным выводам,