Автономный последовательный инвертор

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в тиристорных преобразователях частоты. Цель изобретения - расширение частотного диапазона и повышение надежности. Инвертор содержит встречно-параллельно включенные пары прямых 1, 2 и встречных 3, 4 вентилей, средние точки которых связаны через LC-контур смещения 5. Входной фильтр состоит из дросселей 6, 7 и конденсаторов 8, 9, между которыми включены первичные обмотки выходного трансформатора 10. Общая точка первичных обмоток соединена с общей точкой встречных вентилей 3, 4 через LC-коммутирующий контур 11. Цепи управления прямых вентилей содержат импульсные трансформаторы 13, 14, развязывающие диодно-резистивные цепи 15 - 18, транзисторные ключи из основных 19, 20 и вспомогательных 21, 22 транзисторов. Трансформаторы тока 29, 30 включены в анодные цепи прямых вентилей 1, 2. Благодаря сокращению времени выключения расширяется диапазон рабочих частот и повышается надежность инвертора. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51 ) 5 Н 02 М 7/523, я!1; g ь 1Ь. 1 АЛ i

„1

Ef I

1„.1

1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4410723/24-07 (22) 15.04.88 (46) 15.04,90. Бюл. М- 14 (71) Уральский политехнический институт им. С.N.Êèðîâà (72) В.В. Шипицын, В.А.Глухин, В.И.Лузгин, С .N.Кропотухин, A .À.Рухман, В.И.Дягилев, И.Н.11!кут, А.А.Сычев, Д.Ф.Такки и В.А.Фоменко (53) 621.314.572(088.8) (56) Беркович Е .И. и др. Тиристорные преобразователи повьппенной частоты.

Л.: Энергоатомиздат, 1983, рис.2.26.

Авторское свидетельство СССР

II- 657549, кл. Н 02 М 7/523, 1 976. (54) АВТОНОМНЫЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ

ИНВЕРТОР (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в тиристорных преобра„.,Я0„„355 654 А1

2 зователях частоты. Цель изобретения — расширение частотного диапазона и повышение надежности. Инвертор содержит встречно-параллельно включенные пары прямых 1,2 и встречных

3,4 вентилей, средние точки которых связаны через LC-контур смещения 5.

Входной фильтр состоит из дросселей

6,7 и конденсаторов 8, 9, между которыми включены первичные обмотки выходного трансформатора 10. Общая точка первичных обмоток соединена с общей точкой встречных вентилей 3, 4 через LC-коммутирующий контур 11.

Цепи управления прямых вентилей содержит импульсные трансформаторы 13, 14, развязывающие диодно-резистивные цепи 15-18, транзисторные ключи из основных 19, 20 и вспомогательных

2l, 22 транзисторов. Трансформаторы

1557654 тока 29, 30 включены в анодные цепи прямых вентилей 1, 2 ° . Благодаря сокращению времени выключения расши1

Изобретение относится к преобразовательной техйике и может быть использовано в тиристорных генераторах и преобразователях частоты, применяемых в системах электропитания технологических установок.

Целью изобретения является расширение частотного диапазона и повышение надежности.

На Фиг. 1 и 2 представлены принципиальные схемы автономного последовательного инвертора, на фиг. 3— диаграммы напряжения на элементах инвертора на фиг . 4 — примеры схем исполнения инвертора.

Автономный последовательный инвер- 25 тор (фиг,l) содержит встречно-параллельно включенные пары прямых 1,2 и встречных 3,4 вентилей, средние точки которых связаны через LC-контур 5 смещения, входной фильтр состоящий из дросселей 6,7 и конденсаторов 8, 9 между которыми включена первичная обмотка выходного трансформатора 1 О, средняя точка которой через коммутирующий ЬС-контур 11 соединена с общей точкой встречных вентилей вторич35 ная обмотка выходного трансформатора связана с нагрузкой 1 2. Цепи управления прямых вентилей содержат импульсные трансформаторы 13 и 14,. развязывающие диодно-резистивные цепи

15-18, транзисторные ключи, состоя.щие из основных 1 9, 20 и вспомогатель. ных 21, 22 транзисторов, ограничительных резисторов 23-26, отсекакнцих диодов 27 и 28 и трансформаторов 29 и

30 тока и источников питания 31 и 32.

Вентили 33 и 34; соединяющие обмотки трансформатора 1 0 с выводами дросселей 6 и 7, осуществляют ограничение напряжения на нагрузке в случае . резкого увеличения ее сопротивления.

На фиг.. 2 источники 31 и 32 выполнены в виде выпрямителей, подсоединенных к вторичным обмоткам трансфор55 матора 35 тока.

На фиг. 3 приведены диаграммы им.пульсов управления 1, i поступающих на вентили 1,2 тока управляюряется диапазон рабочих частот и повышается надежность инвертора . 1 з .и .

Ф-лы, 6 ил.

1 щего перехода i „ „òîêà i«a коммутирующей ЬС-цепи и напряжения U на вентиле 1.

На Фиг, 4 изображен пример реализации изобретения в инверторе без контура смещения, на Фиг ° 5 — то же, в мостовом инверторе; на фиг. 6 — схема подключения цепей управления при использовании комбинированно включае-. мых тиристоров.

Инвертор работает следующим образом, В первом такте при подаче импульса управления на первичную обмотку импульсного трансформатора 13 происходит отпирание вентиля 1 (верхняя первичная обмотка трансформатора 13).

При этом по контуру 8-29-1-5-11 -1 0 (верхняя полуобмотка выходного трансформатора 10) — 8 протекает близкий по форме к синусоидальному импульс прямого тока, при этом конденсаторы контуров коммутирующего 11 и смещения 5 заряжаются в сумме до напряжения U, которое примерно равно двойному напряжению на фильтровом конденсаторе 8. Это напряжение распределяется между конденсаторами контуров обратно пропорционально их емкости, причем левые обкладки будут иметь знак -, правые "+, что обеспечивает выключение основного вентиля 1. г

Одновременно с управляющим переходом вентиля 1 импульс управления за счет нижней вторичной о мотки импульсного трансформатора .13 подается на эмиттерно-базовый переход основного транзистора 1 9, смещая его в обратном направлении, на время, равное длительности управляющего импульса, тем самым разрывая цепь протекания обратного управляющего тока через управляющий переход вентиля 1 (плюс источника 31 питания — эмиттерно-кол-лекторный переход транзистора 19— резистор 23 — катод-управлякщий переход вентиля 1 — импульс источника 31 питания). Кроме того, с началом формирования импульса прямого инверти1557654 6

t0 !

5 рованного тока через вентиль 1 и в течение всего времени его протекания с помощью трансФорматора 29 через эмиттерно-базовый переход вспомогательного транзистора 21 протекает ток, смещая его в прямом направлении.

При этом по цепи: плюс источника питания 31 — эмиттерно-коллекторный переход транзистора 21 — резистор

25 — минус источника 31 питания протекает импульс тока с длительностью, равной длительности импульса тока через прямой вентиль 1, причем открытый и насыщенный транзистор 21 шунтирует эмиттерно-коллекторным переходом эмиттерно-базовый переход транзистора 1 9, тем самьпч удерживая его в закрытом состоянии, т.е. с момента подачи управляющего импульса на вентиль 1 и в течение всего времени протекания импульса прямого инвертированного тока транзистор 19 выключен и разрывает цепь протекания обратного управляющего тока через управляющий переход вентиля 1.

При включении обратного вентиля

3 по контуру 11-3-8-10 (верхняя полуобмотка выходного трансформатора

l0) — 11 протекает близкий по Форме к синусоидальному импульс обратного тока, при этом конденсатор коммутирукщего контура 11 частично разряжается, а конденсатор контура смещения не перезаряжается и обеспечивает повьппенное обратное напряжение на прямом вентиле 1 в течение всего времени протекания тока через встречный вентиль 3. Длительность тока через встречные вентили при этом равна длительности тока через основные вентили.

Одновременно с окончанием импульса прямого тока через вентиль 1 выходит из насьш;ения транзистор 2), а эмиттерно-базовый переход транзистора 19 смещается в прямом направлении по цепи: плюс источника 3! питания— эмиттерно-базовый переход транзисто. ра 19 †. резистор 25 — минус источника Зl.пиления, удерживая его во включенном и насыщенном состоянии. При этом по цепи: плкс источника питания — эмиттерно- коллекторный переход транзистора .19 — резистор 23 — катодуправлякщий электрод вентиля 1 — минус источника 31 питания протекает ток, запирающий вентиль 1 до момента прихода очередного управляющего им25

55 пульса в первичную обмотку импульсного трансформатора 13. Величина этого тока определяется величиной ограничительного резистора 23.

Во втором такте с приходом управляющего сигнала на импульсный трансФорматор 14 и вентиль 2 происходят электромагнитные процессы, аналогичные описанным в первом такте, при этом ток прямого вентиля 2 протекает по контуру 9, 10 (нижняя полуобмотка выходного трансформатора !0) — 11-5-2-30 — 9,конденсаторы контуров 5 смещения и коммутирующего контура перезаряжаются, причем амплитуда напряжения на конденсаторах обратно пропорциональна их емкости. Транзистор

20 запирается сначала управляющим импульсом с помопп,ю нижней вторичной обмотки трансформатора 14, а затем вспомогательным транзистором 22 на период протекания тока через прямой вентиль 2. По окончании прямого тока вентиля 2 с включением встречного вентиля 4 протекает импульс встречного тока по контуру 11 10 (нижняя полуобмотка выходного трансформатора

10)- 9-4-11, при этом конденсатор коммутирующего Контура 11 частично разряжается, а конденсатор контура смещения не перезаряжается и обеспечивает повышенное обратное напряжение на прямом вентиле 2 в течение всего времени протекания тока через встречный вентиль 4. Одновременно с окончанием импульса тока через вентиль 2 включается ключ на транзисторах 20, 22 и подключает источник

32 питания к управляющему переходу вентиля 2 во встречном направлении по контуру: плюс источника питания

32 — эмиттерно-коллекторный переход транзистора 20 — ограничительный резистор 24 — катод-управляющий переход вентиля 2 — минус источника

32 питания.

Таким образом, дополнительные цепи позволяют организовать протекание отрицательного тока через управляющий переход прямого вентиля, что дает возможность сократить время выключения вентиля на 1 0-12Х и, как следствие, повысить надежность и расширить частотный диапазон. При этом запирающий ток Формируется путем включения источника постоянного напряжения через ограничительный резистор, величина которого может

1 557654 быть выбрана исходя из ти|1а вентиля и его особенностей, непосредственно

I к управляющему переходу вентиля, а выключение запирающего тока осуще5 ствляется на время работы прямого вентиля током самого вентиля, Формула изобретения .1. Автономный последовательныйинвертор, содержащий встречно-параллельно включенные последовательные пары прямых и обратных вентилей, средние точки которых соединены через LC-контур смещения, и Фильтр, !5 состоящий из двух последовательно соединенных LC-цепей, конденсатор каждой из которых свободным выводом соединен с разноименными выводами первичных обмоток выходного трансфор- 2п матора, другие выводы которых через

LC-коммутирующий контур соединены с общей точкой встречных вентилей,причем общие точки прямых и встречных вентилей соединены через дроссели 25 соответствующих LC-цепей фильтра с входными выводами, о т л и ч а ю— . шийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона и повышения надежности, он снабжен дополнительными .трансформаторами тока, первичная обмотка каждого из которых включена в цепь силового тока соответствующего прямого вентиля, и вспомогательными узлами по числу прямых вентилей, при этом каждый вспомогательный узел состоит из импульсного трансформатора с двумя вторичными обмотками, последовательно с каждой иэ которых включена соответствующая по-, следовательная резистивно-диодная цепочка, двух транзисторов, двух резисторов, одного диода и вспомогательного источника питания, начало первой вторичной обмотки через прямовключенную соответствующую резистивно-диодную цепочку связано с управляющим выводом соответствующего прямого вентиля, а ее конец — с катодом того же вентиля,.начало второй вторичной обмотки через свою прямовключеннук резистивно-диодную цепочку связано с общей точкой, образованной базой первого и коллектором второго транзисторов и подключенной через первый резистор к управляющему выводу упомянутого прямого вентиля и отрицательному выводу вспомогательного источника питания, а конец вторичной. обмотки подключен к эмиттерам упомянутых транзисторов и положительному выводу вспомогательного источника питания, вторичная обмотка трансформатора тока зашунтирована диодом во встречном направлении и подключена к эмиттерно- базовому переходу второго транзистора началом к эмиттеру, коллектор первого транзистора через второй резистор соединен с катодом упомянутого прямого вентиля.

2. Инвертор по и. ), о т л и ч аю шийся тем, что вспомогательный источник питания выполнен в виде выпрямителя, выводы переменного тока которого подключены к вторичной обмотке дополнительного трансформатора, первичная обмотка которого включена последовательно с LC-коммутирующим контуром, ! 557654

1557654

1557654

1557654

Составитель В ..Поляков . Редактор Т.Лазоренко Техред Л. Олийнык Корректор Л. Латай

Заказ 722 Тираж 503 Подписное

ИНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101