Инвертор

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке регулируемых источников питания повышенной частоты для электротехнологических установок большой мощности. Целью изобретения является расширение диапазона регулирования выходной мощности. Инвертор содержит четыре тиристорных моста 22-25, соединенных попарно-последовательно через катодный и анодный коммутирующие дроссели 6-9. Каждый дроссель зашунтирован парой диодов 13-20. Общие точки диодов 13-20 связаны соответственно с отрицательным и положительным входными выводами через дроссель фильтра 10. Нагрузка 21 включена между общими точками соединения дросселей 6-9. Диоды 13-20 обеспечивают снижение мощности, потребляемой от источника, и предотвращают раскачку напряжения на элементах. При сдвиге в работе мостов 23,25 относительно 22,24 приводит к плавному уменьшению выходной мощности и разгрузке устройства. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

15300 А1 (19) (ll) (50 4 Н 02 М 7 523

ОПИСАНИЕ HSOEPETEHHR

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) ИНВЕРТОР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4367364/24-07 (22) 26.01,88 (46) 15,10,89, Бюл. и 38 (75) Е.М,Силкин (53) 621.314.572(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 530405, кл. Н 02 М 7/515, 1974, Авторское свидетельство СССР

В 1457127, кл. Н 02 М.7/523, 1987. (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и м,б, использовано при разработке регулируемых источников питания повьппенной частоты для электротехнологических установок большой мощности. Целью изобретения является расширение диапаэона регулирования выходной мощности. Инвертор содержит четыре тиристорных моста 22-25, соединенных попарно-последовательно через катодный и анодный коммутирующие дроссели 6-9.

Каждый дроссель зашунтирован парой диодов 13-20, Общие точки диодов !320 связаны соответственно с отрицательнь.м и положительным входными выводами через дросель фильтра 10.

Нагрузка 21 включена между общими точками соединения дросселей 6-9, Диоды 13-20 обеспечивают снижение мощности, потребляемой от источника, и . предотвращают раскачку напряжения на элементах. Сдвиг в работе мостов 23, 25 относительно 22, 24 приводит к плавному уменьшению выходной мощности и разгрузке устр-ва, 1 ил, 151

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке регулируемых источников питания повышенной . частоты для электротехнологических установок большой мощности, Целью является расширение диапазона регулирования выходной мощности, На чертеже представлена принципиальная схема тиристорного инвертора, Инвертор содержит четыре инверторных моста, каждый из которых состоит иэ четырех тиристоров 1-4 с коммутирующим конденсатором 5 в диагонали, Мосты соединены попарно-последовательно через катодный 6, анодный 7 и катодный 8, анодный 9 коммутирующие дроссели соответственно. Пары. мостов подключены к источнику через дроссель 1О фильтря, Параллельно парам мостов включена цепь из конденсатора 11 фильтра и коммутирующего дросселя 12. Катодные и анодные дроссели зашунтированы парами диодов 1320, причем для катодных дросселей диоды пар соединены один с другим . анодами, а для анодных катодами, Общие точки диодов цепей связаны соответственно с отрицательным и положи" тельным входными выводами через дроссель 10 фильтра, Нагрузка 21 включена между общими точками соединения катодных и анодных дросселей, Тиристорный инвертор работает следующим образом, При работе в режиме максимальной выходной мошности осушествляется попарное включение тиристорных мостов

22-25. Полный цикл работы инвертора определяется частотой управления тиристорами 1-4 всех четырех мостов и состоит из двух тактов (периодов), За цикл работы всех тиристоров в на- грузке 21 получаем два полных периода переменного напряжения, В течение каждого такта работа инвертора разбивается на девять интервалов, При этом в каждой полутакте работы (работают 22, 25 или 23, 24) процессы в инверторе повторяются, Рассмотрим работу в первом полутакте.

Первый интервал, Отпираются тиристоры i и 4 инверторных мостов 22-25 и начинается колебательный перезаряд коммутирующих конденсаторов 5(полярность напряже—

5300

5 (10

55 ния на них при отпирании тиристоров

1 и 4 показана на чертеже) по контуру 5(22)-4(22)-6-21-9-,1(25)-5(254(25)-12-11-1(22)-5(22) (цифры в скоб-. ках определяют принадлежность элемента соответствующему инверторному мосту). Ток через нагрузку протекает в направлении, условно принимаемом за положительное. Так только сумма напряжений.на коммутирующем конденсаторе 5(22), катодном коммутирующем дросселе 6 станет положительной для диода 15, а сумма напряжений на анодном коммутирующем дросселе 9 и коммутирующем конденсаторе 5(22) — положительной для диода 18, они отпираются, С момента отпирания диодов

15 и 18 начинается второй интервал в работе инвертора, Второй интервал, Ток переэаряда коммутирующих конденсаторов 5(22) и 5(25) инверторных мостов 22 и 25 замыкается по дополнительным контурам 5(22)-4(22)-6-151(22)-5(22) и 5(25)-4(25)-18-9-1(25)5(25), При работе диодов 15 и 18 существуют замкнутые контуры, отделенные от источника питания, в результате чего снижается и потребление энергии от источника питания ° Параметры схемы выбиваются так, чтобы в номинальном режиме работы инвертора рассмотренные контуры существовали малое время, а ток диодов 15 и 18 был незначительным, После запирания диодов 15 и 18 начинается третий интервал в работе инвертора, Третий интервал.

Ток переэаряда 5(22) и 5(25) продолжатся по основному контуру 5(22)4(22)-6-21-9-1(25)-5(25т4(25)-12-111(22)-5(22). После того, как колебательный ток переэаряда достигает максимума и начинает спадать, изменяется полярность напряжения на катодном 6 анодном 9-коммутирующих дросселях. Напряжение на указанных дросселях с уменьшением тока основного контура возрастает. Как только напряжение на Ь и 7 превысит сумму напряжений на конденсаторе фильтра 11 и коммутирующем дросселе 12, происходит включение диодов 15 13 и 18, 20 ° С этого момента начинается четвертый интервал в работе инвертора, 1515300 туров существует до тех пор, пока не израсходуется электромагнитная энергия, накопленная в поле дросселей 6 и 9. При этом происходит подэаряд конденсатора 11 фильтра током контуров, а также током, протекающим через дроссель 10 фильтра от источника питания, Таким образом пополняется израсходованная в нагрузке энергия ° Параметры иннертора таковы, что ток рассмотренных контуров существует малое время и амплитуда его невелика в номинальном режиме работы. После выключения диодов 15, 13 и 18, 20 начинается пятый интервал в работе инвертора, Пятый интервал характеризуется бестоковой паузой в работе инвертора, которая длится до включения тиристоров 1(23), 4(23) и 1(24), 4(24), второго 23 и третьего 24 тиристорных мостов, Пауза обеспечивает увеличение времени, предоставляемого тиристорам для восстановления управляющих свойств, Принципиально пауза может отсутствовать, следовательно, будет отсутствовать и пятый интервал в работе инвсртора, В этом случае сразу после выключения диодов в четвертом интервале включаются тиристоры 23 и 24 мостов, В паузе происходит подзаряд конденсатора

11 фильтра от источника питания через дроссель 10 фильтра, По истечении паузы начинаются второй полутакт в работе инверто. ра и шестой интервал, происходящие в котором процессы полностью повторяют процессы первого интервала за исключением того, что ток нагрузки

21 протекает в отрицательном направ- лЕнии; в седьмом интервале работают диоды 19 и 14, а в девятом интервале - 19, 17 и 14, 16, Второй такт начинается с момента отпирания тиристоров 3(22), 2(22) и 3(25), 2(25). Процессы, првисхо15

3S

Четвертый интервал, Ток тиристоров 1(22), 4(22) и

4(25) быстро спадает до нуля, и тиристоры выключаются, Энергия, нанакопленная в магнитном поле катод5 ного 6 и анодного 9 коммутирующих дросселей, возвращается в источник, что обеспечивает протекание тока по контурам 6-15-11 — 12-13-6 и

9-20-11-12-18-9, Ток укаэанных кондящпе в инверторе, полностью аналогичны процессам, происходящим в первом такте работы, Ток через нагрузку

2l снова протекает в положительном направлении.

HHKJI работы заканчивается в момент отпирания тиристоров l(22)>

4(22) и 1(25), 4(25).

Таким образом, за пслный цикл работы всех тиристоров 1-4 ч=.тырех иннерторных мостов 22-25 в нагр.эке получаем два полных периода .: ремсиного напряжения, 1- абота диодов 13-20 обеспе чивает жесткость внешней харэктеви .„ки тирпсторного инвертора (стабп..п11; пю напряжения на элемепгах) в г„,-ком диапазона изменения параметров . а. рузки, вплоть до КЗ, При регулировании выходной мощности осущестнляют сдвиг. фазы импульсов управления тиристорами мостов?3 и 25 относительноо 22 и 24 от протпвсфаэной работы до сипфазной. При синфазной работе происходит одновременное включение мостов 22-25. Сдвиг по фазе управляющих импульсов между т грист.— рами первой (22,24) и второй пары (23, 25) мостов остается постоянным и равным 180 эл,град, во всем диапазоне регулирования. В интервалах одновременной работы мостов 22-25 образуются внешние контуры переэиряда коммутирующих конденсаторов, например 5(22)-4(22)-6-7-1(23)-5(23)4(23) †!2-11"1(22)-5(22) или 5(22)—

2(22)6-7-3(23)-5(23)-?(23)-!2-ll—

3(22)-5(22) ° минуя нагрузку, в результате чего снижается выходная мощнссть (от !007. до нуля) при регулировании угла сдвига фазы импульсов управле)п.я тиристогами мостов 23 и

25 относительно 22 и.24 (от гротивоФазной, т,е, от нуля, до синфазной, т,е, до 180 эл.град,, подачи)

Режим спнфазной работы эквивалентен режиму К3 инверторных мостов 2225, Однако диоды 13-20 обеспс"чинают снижение мощности, потребляемой от источника питания, и предотвращают раскачку напряжения на элементах.

При этом регулирование угла фазового сдвига в работе мостов 23 и 25 о гносительно 22 и 24 приводит к плавному уменьшению выходной мощности и разгрузке тиристорного ннвертора.

В данном инверторс время, предоставляемое тиристорам для выклю.) 515300

Формула из обретения

Инвертор, содержащий подключенные к положительному входному выводу через дроссель фильтра анодные группы первой пары тиристорных мостов с коммутирующими конденсатораии в диагоналях переменного тока и последовательную цепь иэ конденсатЬра фильтра и коммутирующего дросселя, соединенную свободным концом с отри1

Составитель И.Жеребина

Редактор Л.Веселовская Техред А.Кравчук

Корректор В, Гирняк

Заказ 6289/53 Тираж 648 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 чения инверторных мостов обеих групп, с увеличением глубины регулирования возрастает, так как мосты смещаются к режиму КЗ. Известно, что время, предоставляемое тиристорам для восстановления управляющих свойств, для последовательных инверторон увеличивается при изменении режима в сторону КЗ, Данные инвертор обеспечивает регулирование выходной мощности от 100 до нуля при сохранении устойчивой работы на повышенных частотах, Таким образом, диапазон регулирования расширяется в l 4-1,6 раза, При этом частота инвертора может быть постоянной, что требуется н ряде технологических процессов, Иннертор при регулировании обеспечивает симметричную загрузку оборудования мостов по току и напряжению, а также имеет улучшенный гармонический состав тока нагрузки эа счет симметрии импульсов тока и более жесткую ннешнюю характеристику. цательныи входным выводом, катодные группы второй пары тиристорных мостов с комиутирующиии конденсаторами н диагоналях переменного тока подключены к отрицательному входному выводу, первый катодный коммутирующий дроссель, соединенный одним концом с катодной группой тиристорного моста первой пары, а другим концом — с первым выходным выводом, причем второй выходной вывод соединен с одним концом первого анодного коммутирующего дросселя, подключенного другии

15 концом к анодной группе тиристорного моста второй пары мостов, а также два диода и йторые анодные и катодные дроссели, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расши20 рения диапазона регулирования выходной мощности, он снабжен шестью диодами, причем вторые анодный и ка";одный дроссели подключены аналогично первым дросселям к соответ25 с твующим группам свободных мостов первой и второй пары и соединены последовательно с разноименными первыми дросселями, а каждый из указанных дросселей эашунтирован последова30 тельной цепью иэ двух диодов, причем для катодных дросселей диоды соединены друг с другом анодами, соединенными с отрицательным входным выводом, а для анодных — катодами, соединенными с положительным входным выводом через упомянутый Лроссель фильтра, I