Автономный последовательный инвертор

 

Изобретение относится к преобразовательной технике, может использоваться , например, для питания индукционной нагревательной установки-для стали и является усовершенствованием изобретения по а.с. № 535695. Целью является повышение надежности путем эффективного ограничения перенапряжений на элементах. Устр-во содержит вентильный мост с коммутирующими конденсатором 9 и дросселями 10,11. Параллельно мосту подключена последовательная цепь из разделительных конденсаторов 12, 13 и нагрузки 14. Конденсаторы 12,13 зашунтированы цепочками из варисторов 20,21, дополнитeльныk конденсаторов 22,23 и резисторов 24,25. При появлении на разделительных конденсаторах 12,13 мош,ных перенапряжений, связанных с резким уменьшением потребления мощности инвертором, энергопоглощающая способность варисторов м.б. полность ю использована Для снятия этих перенапряжений . 2 ил. с & (Л ГЧ) фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (111 (51) 4 Н 02 М 7/523

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

tv

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 535695 (21) 4043951/24-07 (22) 27.03.86 (46) 07.08.87. Бюл, № 29 (71) Уральский политехнический институт им.С.M.Êèðoâà и Волжское объединение по производству легковых автомобилей (72) В.В,Шипицын, В.И.Лаугин, В.С.Ухов, А.А.Новиков, А.Ю.Петров, Н,Н.Четверня, И.А.Слепухина, В.С.Третьяков, А.М.Александров и В.M.Øèãèí (53) 621.314.572(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 535695, кл. Н 02 М 7/523, 1973. (54) АВТОНОМНЫЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ

ИНВЕРТОР (57) Изобретение относится к преобразовательной технике, может использоваться, например, для питания индукционной нагревательной установки -для стали и является усовершенствованием изобретения по а.с. ¹ 535695. Целью является повышение надежности путем эффективного ограничения перенапряжений на элементах. Устр-во содержит вентильный мост с коммутирующими конденсатором 9 и дросселями 10, 11.

Параллельно мосту подключена последовательная цепь из разделительных конденсаторов 12, 13 и нагрузки 14.

Конденсаторы 12,13 зашунтированы цепочками из варисторов 20,2 1, дополнительны1 конденсаторов 22,23 и резисторов 24,25. При появлении на разделительных конденсаторах 12,13 мощных перенапряжений, связанных с резким уменьшением потребления мощности инвертором, энергопоглощающая способность варисторов м.б, полностью использована для снятия этих перенапряжений. 2 ил.

1 13289

Изобретение относится к преобразовательной технике с применением полупроводниковых вентилей, предназначено для необратимого преобразования

С 6 энергии постоянного тока на входе в энергию переменного тока повышенной частоты на выходе, кроме того, оно предназначено для питания током повышенной частоты однофазной переменной нагрузки, например индукционной нагревательной установки для стали, и является усовершенствованием изобретения по авт.св. Ф 535695.

Цель изобретения — повышение надежности путем эффективного ограничения перенапряжений на его элементах.

На фиг.f приведена схема инвертора,. на фиг.2 — то же, вариант выполнения.

Тиристоры 1-4 (фиг.1) и вентили 20

5-8 образуют вентильный мост с узлом коммутации, состоящим из конденсатора 9 и дросселей 10-11. Параллельно мосту подключена последовательная цепь из двух разделительных конденса- 25 торов 12 и 13, нагрузки 14 с компенсирующим конденсатором 15 и двух вентилей 16 и 17, причем каждый из указанных вентилей включен между общей точкой нагрузки и разделительного gp конденсатора и между зажимом другого разделительного конденсатора, мост подключен к входным зажимам через дроссели 18 и 19. Параллельно разделительным конденсаторам 12 и 13 подключены соответствующие последовательные цепи, состоящие из варисторов

20; 21 и дополнительных конденсаторов 22 и 23, зашунтированных резисторами 24 и 25.

В установившемся режиме инвертор .работает следующим образом.

При поочередном попарном отпирании тиристоров моста через тиристоры, а затем через встречно-параллельные вентили протекают импульсы прямого и обратного тока. Эти импульсы переменного тока замыкаются по внешней цепи моста через разделительные конденсаторы 12 и 13 и нагрузочный колебательный контур 14 и 15. При этом на контуре нагрузки происходит падение напряжения, определяемое сопротивлением контура. Если сопротивление контура относительно невелико и амплитуда напряжения на контуре нагрузки меньше, чем напряжение на каждом Разделительном конденсаторе 12 и 13, вентили 16 и 17 запер08 2 ты обратным напряжением. При увеличении сопротивления активно-индуктивной нагрузки выше допустимой величины увеличивается сопротивление всего нагрузочнога контура и величина падения напряжения на нем. Если при этом амплитуда напряжения на контуре превышает величину напряжения на разделительных конденсаторах 12 и 13, отпираются вентили 16 и 17 и напряжение на нагрузочном контуре ограничивается по амплитуде на уровне напряжения на конденсаторах 12 и 13, т.е. на уровн 0,5 от величины входного напряжения источника.

В таком режиме на нагрузке выделяется максимальная мощность, а от источника через фильтровые дроссели, 18 и 19 потребляется максимальный ток.

При этом в фильтровых дросселях 18 и 19 запасается весьма большая электромагнитная энергия.

Всякий раз при оперативном выключении инвертора снятием управляющих импульсов с тиристоров моста или при резком уменьшении мощности инвертора, потребление тока от источника резко прекращается, при этом запасенная в дросселях фильтра 18 и 19 электромагнитная энергия превращается в электрическую в виде избыточного напряжения на разделительных конденсаторах 12 и 13, что является перенапряжением для инвертора. Величина перенапряжений, особенно при относительно небольших по величине емкостях фильтровых конденсаторов 12 и 13, может многократно превышать номинальное, что опасно для оборудования инвертора. Особенно опасны перенапряжения при очередном включении инвертора, когда конденсаторы 12 и 13 заряжены до значительно более высокого напряжения по сравнению с номинальным, что резко снижает надежность инвертора и вынуждает применять тиристоры и вентили повышенных классов по напряжению, а это существенно удорожает его стоимость.

Подключение цепей из варистора, дополнительного конденсатора и, резистора параллельно разделительным конденсаторам 12 и 13 позволяет ограничить величину перенапряжений на допустимом уровне, например на уровне 1 5-кратном и, возможно, ниже. Указанные цепи работают следующим образом. При номинальном напряжении на конденсатоз

132890 рах 12 и 13 варисторы 20 и 21 имеют большое электрическое сопротивление и через них не протекает ток (кроме незначительного тока утечки), При этом дополнительные конденсаторы 22

5 и 23, зашунтированные резисторами

24 и 25, остаются разряженными, что позволяет применять импульсные конденсаторы с разряженными, повышенными удельными показателями. При возникновении перенапряжений разделительные конденсаторы 12 и 13 начинают дополнительно заряжаться за счет I запасенной в фильтровых дросселях 18 и 19 электромагнитной энергии по цепи через источник питания. По мере увеличения перенапряжений на разделительных конденсаторах 12 и 13 сопротивление варисторов падает и ток через них растет в соответствии с их вольт-амперной характеристикой. В результате дополнительные конденса-. торы 22 и 23 тоже заряжаются, принимая на себя большую часть электро- 25 магнитной энергии, запасенной в фильт . ровых дросселях 18 и 19, В итоге перенапряжения существенно ограничиваются. Чем круче изгиб вольт-амперной характеристики варистора и чем дб больше емкость дополнительных конденсаторов 22 и 23, тем меньше возможные перенапряжения. Так что уровень перенапряжений зависит в итоге от запроектированных параметров указанных цепей.

По мере заряда дополнительных конденсаторов 22 и 23 ток через варисторы 20 и 21 снижается до нуля, а сами конденсаторы затем разряжают- 4р ся через шунтирующие их резисторы

24 и 25. После этого инвертор готов к очередному включению.

:В защитной цепи, содержащей дополнительные конденсаторы 22 и 23, постоянный ток не протекает, что всякий раз защищает варисторы от перегрева и разрушения при достаточно малых принятых запасах по напряжению.

Так, если напряжение перегиба в вольт-амперной характеристике варистора окажется очень близким от амплитуды пульсаций напряжения на разделительных конденсаторах 12 и 13 в рабочих режимах инвертора, то на дополнительных конденсаторах 22 и 23 появится некоторое небольшое напряжение, что воспрепятствует дальнейшему росту тока через варисторы

4 и сохранит их от разрушения. Это позволяет выбирать варисторы с минимальным запасом по напряжению и, следовательно, получить максимальный эффект по ограничению напряжений при повышенной надежности их работы.

При появлении на разделительных конденсаторах мощных перенапряжений, связанных с резким уменьшением потребления мощности инвертором, энергопоглощающая способность варисторов может быть полностью использована для снятия этих перенапряжений, при этом они нагреваются до предельной температуры, и при отсутствии последовательно с ними включенных конденсаторов могли бы разрушаться остаточным током. Однако при наличии указанных конденсаторов по мере увеличения температуры варисторов ток через них уменьшается за счет увеличивающегося напряжения на конденсаторах, т.е. осуществляется автоматическая защита варисторов ° Таким образом, шунтирование разделительных конденсаторов предлагаемой защитной цепью позволяет эффективно защищать от перенапряжений инвертор и обеспечивать оптимальный режим этой защитной цепи и минимальную стоимость оборудования этой цепи (непосредственное подключение варисторов к разделительным конденсаторам 12 и 13 потребовало бы принимать большие запасы по напряжению, что привело бы к увеличению уровня перенапряжений в инверторе) .

На фиг.2 приведена упрощенная схема устройства, содержащая лишь одну цепь из варистора 20, дополнительного конденсатора 22 и резистора 24, которая подключена параллельно цепи из последовательно соединенных нагрузочного контура 14-15 и двух разделительных конденсаторов 12 и 13. В этой схеме устройства без изменения сущности изобретения также достигается эффект ограничения перенапряжений, правда на несколько более высоком уровне, так как к защитной цепи кроме напряжения на конденсаторах 12 и

13 дополнительно прикладывается напряжение нагрузки 14-15. В этой схеме уровень ограничения напряжения будет больше на величину амплитуды напряжения на контуре нагрузки.Все остальные свойства сохраняются.!

3?8908 формула и з о б р е т е н и я

Составитель И .Жеребина

Техред Л.Сердюкова Корректор Г.Решетник

Редактор С.Пекарь

Заказ 3495/55 Тираж 659

В!П!ИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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

Автономный последов ател ьный и иве ртор по авт.св. Р 535695, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью по.вышения надежности путем эффективного ограничения перенапряжений на его элементах, он снабжен двумя цепями, состоящими из последовательно соединенных варистора и дополнительного конденсатора, эашунтированного резистором, каждая из которых подключена параллельно соответствующему раздели" тельному конденсатору.