Инвертор
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛ И СТИЧ Е СКИХ
РЕСПУБЛИК (я)я Н 02 М 7/523
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ",.! r u393IIN
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
К ПАТЕНТУ (21) 4935436/07 (22) 12.05.91 (46) 07,01.93, Бюл, ¹ 1 (71) Опытно-конструкторское бюро "Параметр" при Коммунарском горно-металлургическом институте (72) С.ЛЛаманов, Ю,С.Ткаченко, В.И.Ушаков, Г,Н,Горбачев, В,Н.Кривоносое, Б,Г.Игнатьев и А,И.Комиссаренко (73) Малое внедренченское предприятие
"Стимул" (56) Справочник по преобразовательной технике, Под ред. И.M,×èæåíêî, — К.: Техника, 1978, рис. 3. 32 а, Авторское свидетельство СССР
N 1327253, кл. Н 02 М 7/523, 1986, Авторское свидетельство СССР
N1513596,,кл, Н 02 М7/523,,1988.
Авторское свидетельство СССР
N. 1591162, кл. Н 02 М 7/523, 1988, Чебовский С.Г., Моисеев Л.Г., Недошивин P.Ï. Силовые полупроводниковые приборы, Справочник, — М.: Энергоатомиздат, 1985, с, 285, рис, 13. 44. (54) ИНВЕРТОР Ю
ЯХ 1787311 А3 (57) Использование: в преобразовательной технике для индукционного нагрева металлов. Сущность изобретения: устройство содержит тиристоры (1-4) и обратные диоды (5 — 8), соединенные с полуобмотками (19, 20, 26, 27) фильтровых дросселей 18, 25, Параллельно обратным диодам подключены фил ьтровые конденсаторы (12, 13). К дополнительным тиристорам (14, 15) подключены дополнительные обратные диоды (16, 17).
Магнитные сердечники дросселей работают с полным циклом перемагничивания, при этом благодаря дросселям создается запирающее напряжение на тиристорах на интервале восстановления их управляемости.
1 ил.
1787311
10
Предлагаемое изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для индукционного нагрева металлов.
Известен инвертор, содержащий тиристорный мост, подключенный диагональю постоянного тока к выводам источника питания, причем в диагонали переменного тока моста включена последовательная цепочка иэ коммутирующего дросселя, конденсатора и цепи нагрузки, а встречно-параллельно тиристорному мосту включен мост обратных диодов.
Недостатком инвертора является низкое выходное напряжение и низкая надежность ввиду того, что схема не обеспечивает паспортное время восстановления тиристоров из-за нулевого обратного напряжения на тйристорах в интервале восстановления управляемости.
Найболее близким по технической сущности к предлагаемому является инвертор с повышенным выходным напряжением, содержащий две цепочки из двух последовательно соединенных тиристоров, зашунтированных обратными диодами, общие точки тиристоров обеих цепочек соединены между собой через последовательно подключенные коммутирующий конденсатор, коммутирующий дроссель и цепь нагрузки, первая последовательная цепочка тиристоров подключена в прямом направлении к входным выводам и снабженный двумя фильтровыми дросселями, а также двумя дополнительными тиристорами, зашунтированными обратными диодами и фильтроBblM конденсатором, подключенным параллельно второй последовательной цепочке тиристоров, причем первая и вторая последовательные цепочки тиристоров соединены одноименными выводами через фильтровые дроссели, а разноименными выводами через дополнительные тиристоры, каждый из которых подключен к соответствующему входному выходу в прямом направлении.
Недостатком мостового инвертора является то, что напряжение на тиристорах в интервале восстановления близко к нулю, что увеличивает вдвое их реальное время восстановления и снижает надежность работы инвертора.
Целью изобретения является повышение надежности путем создания обратного напря>кения на тиристорах в интервале восстановления управляемости.
Поставленная цель достигается тем, что инвертор, содержащий две цепочки из двух последовательно соединенных тиристоров и две цепочки иэ двух последовательно со15
55 единенных обратных диодов, причем общая точка каждой диодной последовательной цепочки соединена с общей точкой одной из тиристорных последовательных цепочек, а общие точки тиристорных последовательных цепочек соединены через последовательно включенные коммутирующий конденсатор, коммутирующий дроссель и цепь нагрузки, параллельно каждой цепочке диодов включены фильтровые конденсаторы, причем последовательные цепочки обратных диодов соединены между собой разноименными выводами через дополнительные тиристоры, подключенные встречно по отношению к обратным диодам, а к катоду каждого дополнительного тИристора подключен дополнительный обратный диод, катод которого соединен с анодным выводом соответствующей тиристорной цепочки, а также два фильтровых дросселя; инвертор снабжен фильтровыми дросселями, которые выполнены на магнитных сердечниках и включены между одноименными выводами последовательных диодных цепочек, причем средние точки обмоток дросселей подключены к соответствующим выводам источника питания, а первые и вторые полуобмотки каждого фильтрового дросселя снабжены дополнительными промежуточными выводами, которые соединены с соответствующими выводами тиристорных цепочек.
Заявителю и авторам известно включение дополнительного коммутирующего трансформатора, первичная обмотка которого включена параллельно диагонали переменного тока моста для создания запирающего напряжения. Однако для этого необходимо применение специального коммутирующего трансформатора, что увеличивает массогабаритные показатели установки, Известно также для создания запирающего напряжения на тиристорах применение фильтрового дросселя, выполненного на магнитном сердечнике, имеющего кроме двух основных обмоток шесть дополнительных, Однако и в таком варианте массогабаритные показатели и стоимость установки остаются черезмерно большими, В предложенном инверторе для этих целей используются два фильтровых дросселя, являющиеся органическими частями схемы инвертора, части обмотки которых включены последовательно с тиристорами, Число витков. частей обмоток, включенных последовательно с тиристорами, определяется по формуле
Чобр,т.
ГО Oi о
1787311 где Vog>,т — оптимальная величина обратно- Инвертср работает следующим обраго запирающего напряжения на тиристоре зом, согласно справочным данным V
\4 — напряжение, прикладываемоекоб- 5 коммутирующего конденсатора 9 до помотке, равное входному напряжению ин- лярности указанной на схеме f ".рхними вертора; знаками "+" и "-" в контуре 12-21-1 -9-10Wo — число витков обмотки. 11 — 4 — 31 — 13 — 15 — 12. При этом к обмотке
На чертеже представлена принципи- фильтрового дросселя 18 прикладывается альная электрическая схема инвертора. 1р напряжение фильтрового конденсатора 12
Инвертор содержит две цепочки из по- в контуре 12 — 19 — 20-15 — 12, а к обмотке следовательно соединенных тиристоров 1, фильтрового дросселя 25 — напряжение
2 и 3, 4, две цепочки из последовательно фильтрового конденсатора 13 в контуре 13в соединенных обратных диодов 5, 6 и 7, 8. 15 — 26-27-13, Общие точки тиристоров 1, 2 и обратных 15 К концу первого полупериода собствендиодов 5, 6 соединены между собой. Соеди- ной частоты коммутирующего LC-контура 9, нены также между собой общие точки тири- 10, коммутирующий конденсатор 9 заряжасторов 3, 4 и обратных диодов 7, 8, Между ется до напряжения большего, чем сумма общими точками тиристоров 1, 2 и 3, 4 вклю- напряжений фильтровых конденсаторов 12, чены последовательно коммутирующий 2р 13, ток тиристоров 1, 4 и дополнительного конденсатор 9, коммутирующий дроссель тиристора 15 спадает до нуля, Во второй
10 и цепь нагрузки 11. Паоаллельно обрат- полупериод происходит частичный разряд ным диодам 5, 6 подключен фильтровый коммутирующего конденсатора 9 в контуре конденсатор 12, а параллельно обратным 9 — 5 — 12 — 17 — 24 — 13 — 8 — 11 — 10 — 9. диодам 7, 8 — фильтровый конденсатор 13. 25 При этом к полуобмотке 19 и к части
Катоды обратных диодов 5, 7 соединены че- обмотки 23 фильтрового дросселя 18 прирез обмотку фильтрового дросселя 18. а кладывается напряжение фильтрового конаноды обратных диодов 6, 8 — через обмотку денсатора 12 и в контуре 12-19 — 23 — 17 — 12, а . фильтрового дросселя 25. Средняя точка к обмотке фильтрового дросселя 25 приклаобмотки фильтрового дросселя 18 подклю- 3р дывается напряжение фильтрового конденчена к положительному выводу источника сатора 13 за вычетом падения напряжения питания, а средняя точка обмотки фильтро- на части обмотки 24 фильтрового дросселя вого дросселя 25 — к отрицательному выводу 18 в контуре 13 — 24 — 17-26 — 27 — 13. Эти наисточника питания, Дополнительный тири- пряжения трансформируются в части обмостор 14 подключен анодом к катоду обрат- 35 ток 21, 31 и 24 и прикладываются к ного диода 5, а катодом — к аноду обратного дополнительным тиристорам 1, 4, 15 в запидиода 8. Дополнительный тиристор 15 под- рающей полярности через открытые обратключен анодом к катоду обратного диода 7, ные диоды 5, 8; и дополнительный обратный а катодом — к аноду обратного диода 6, До- диод 17 в контурах 21 — 5-1 — 21. 31-4-S-31, полнительный обратный диод 16 и обрат- 4p . 24 — 17-15-24. К концу второго полупериода ный диод 8 соединены .анодами. Также частичныйразрядкоммутирующегоконденсоединены анодами дополнительный об- сатора 9 заканчивается и обратные диоды 5, ратный диод 17 и обратный диод 6. Катод 8 и дополнительный обратный диод 17 задополнительного обратного диода 16соеди- крываются, нен с анодом тиристора 1, а катод дополни- 45 При включении тиристоров 2, 3.и дополтельного обратного диода 17 — с анодом нительноготиристора 14 начинается третий тиристора 3. полупериод, в течение которого происходит
Анод тиристора 1 подключен к дополни- перезаряд коммутирующего конденсатора тельному промежуточному выводу полуоб- 9 до полярности указанной на схеме нижнимотки 19 (21 и 22 — части обмотки фильт- 50 ми знаками "+" и "-" в скобках в контуре рового дросселя 18), а анод тиристора 3 — к 13 — 24 — 3-11 — 10 — 9 — 2 — 28 — 12 — 14-13. Полярпромежуточному дополнительному выводу ность напряжения на обмотках фильтровых полуобмотки 20 (23 и 24 — части. обмотки дросселей 18, 25 меняет свой знак, так как фильтрового дросселя 18). Катод тиристора к обмотке фильтрового дросселя 18 прило2 подключен к промежуточному дополнй- 55 жено напряжение фильтрового конденсатотельному выводу полуобмотки 26 (28 и 29 — ра 13 в контуре 13 — 20-19 — 14-13, а к обмотке части обмотки фильтрового дросселя 25); а фильтрового дросселя 25 — напряжение катод тиристора 4- промежуточномудопол- фильтрового конденсатора 12 в контуре 12— нительному выводу полуобмотки 27(30 и 31 — 14 — 27-26-12. Этим обеспечиваегся работа части обмотки фильтрового дросселя 25). магнитных сердечников фильтповых дрос1787311 подбора оптимального числа витков частей обмоток 21, 24, 28, 31.
Составитель Л. Зуевская
Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н, Гунько
Редактор
Заказ 1275 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ CCCP
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 с лей с полным циклом перемагничивания.
К концу третьего полупериода коммутирующий конденсатор 9 перезаряжается до напряжения большего, чем сумма напряжений фильтровых конденсаторов 12, 13, ток тири- 5 сторов 2, 3 и дополнительного тиристора 14 . спадает до нуля, В четвертый полупериод происходит частичный разряд коммутирующего конденсатора 9 в контуре 9 — 10 — 11 — 7 — 13-16- 10
21 — 12-6 — 9. При этом в части обмотки 22 и к полуобмотке 20 фильтрового дросселя 18 прикладывается напряжение фильтрового конденсатора 13 в контуре 13-20-22 — 16 — 13, а ко всей обмотке фильтрового дросселя 25 15 прикладывается напряжение фильтрового конденсатора 12 за вычетом падения напряжения на части обмотки 21 фильтрового дросселя 18 в контуре 12 — 21-16-27-26 — 12, Эти напряжения трансформируются в части 20 обмоток 28, 24 и 21 и прикладываются к тиристорам 2, 3 и дополнительному тиристору 14 через открытые обратные диоды 6, 7, и дополнительный обратный диод 16 в запирающей полярности в контурах 28-2- 25
6-28, 24-7 — 3-24, 21 — 16-14 — 21. К концу четвертого полупериода частичный разряд коммутирующего конденсатора 9 заканчивается и обратныедиоды 6,7идополнительный обратный диод 16 закрываются. 30
При отпирании тиристоров 1, 4 и дополнительного тиристора 15 процессы в схеме инвертора повторяются.
Таким образом, благодаря использованию фильтровых дросселей, выполненных 35 на магнитных сердечниках, части обмоток создают напряжение на тиристорах на интервале восстановления их управляемости представляется возможным существенно уменьшить время восстановления управ- 40 .ляемости тиристоров и, как следствие, по-высить надежность работы инвертора, Максимальный эффект обеспечен путем
Формула изобретения
Инвертор, содержащий две цепочки из двух последовательно соединенных тиристоров и две цепочки из двух последовательно соединенных обратных диодов, причем общая точка каждой диодной последовательной цепочки соединена с общей точкой одной из тиристорных последовательных цепочек, а общие точки тиристорных последовательных цепочек соединены через последовательно включенные коммутирующий конденсатор, коммутирующий дроссель.и цепь нагрузки, параллельно каждой цепочке диодов включены фильтровые конденсаторы, причем последовательные цепочки обратных диодов соединены между собой разноименными выводами через дополнительные тиристоры, подключенные встречно по отношению к обратным диодам, а к катоду каждого дополнительного тиристора подключен дополнительный обратный диод, катод которого соединен с анодным выводом соответствующей тиристорной цепочки, а также два фильтровых дросселя, о тл и ч а ю щи и с я тем; что, с целью повышения надежности путем создания обратного напряжения на тиристорах на интервале восстановления управляемости, фильтровые дроссели выполнены на магнитных сердечниках и включение между одноименными выводами последовательных диодных цепочек, причем средние точки обмоток дросселей подключены к соответствующим выводам источника питания, а первые и вторые полуобмотки каждого фильтрового дросселя снабжены дополнительными промежуточными выводами, которые соединены с соответствующими выводами тиристорных цепочек,
