Автономный йослёдовательный инвертор

 

0 П И C А Н Й Е 244487

ИЗОБРЕТЕНИЯ боюа Советских

Социалистических

Республик оесоюзнму латентно-техничеснатв

Яиблиотена Ь БА

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 01ЛХ.1967 (1184096/24-7}

Кл. 21с1г, 12!03

21d-, 14101 с присоединением заявки №

Приоритет

МПК Н 02m

Н 02m

Комитет по делам иаобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Опубликовано 28.Ч.1969, Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 7.Х.1969

УДК 621.314.572:621. .314.27(088.8) Авторы изобретения

С. М. Кацнельсон и В. С, Ухов

Уральский политехнический институт им. С. М. Кирова

Заявитель

A8fOHOMHhIA ЙОСЛЕДОВА1ЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОЁ

Йзвестен автономный последовательный инвертор, содержащий группы из двух тиристоров, подсоединенных к разным полюсам питающего напряжения, диоды обратного напряжения и 1 С.цепочку.

Указанный инвертор не обеспечивает быстрого процесса восстановления запирающих свойств тиристоров и широкого диапазона выходных частот.

Отличием предлагаемого .инвертора являет- 10 ся то, что он снабжен по числу групп трансформаторами, на магнитопроводах которых расположены первичные обмотки,,подсоединенные параллельно указанной 1 С-цепочке, и вторичные обмотки, подсоединенные через диоды обратного напряжения параллельно тиристор ам.

Это ускоряет процесс восстановления свойств тиристоров и увеличивает диапазон выходных частот. 20

На фиг. 1 представлена принципиальная схема мостового последовательного инвертора; на фиг. 2 — принципиальная схема последовательного инвертора на двух тиристорах; на фиг, 3 — график зависимости времени восста- 25 новления управляемости тиристоров.

Автономный последовательный инвертор содержит группу 1 с тиристорами (вентилями)

2, 8; группу 4 с тиристорами (вентилями) 5, б, подсоединенными к разным полюсам, питаю- 30 щего напряжения; диоды 7 — 10 обратного напряжения и 1 С-цепочку, состоящую из дросселя 11 и конденсатора 12.

Кроме того, инвертор снабжен по числу групп 1, 4 трансформаторами 18, 14, на магнитопроводах которых расположены,первичные обмотки 15, lб, подсоединенные параллельно указанной 1 С-цепочке, состоящей из дросселя 11 и конденсатора 12, и вторичные обмотки 17 — 20, подсоединенные через диоды обратного напряжения .7 — 10 параллельно тиристорами 2, 8, 5, б.

Входная емкость 21 инвертора нормально заряжена до,напряжения источника питания.

При включении вентилей 2, 8 происходит заряд коммутирующей емкости (конденсатора) 12 через индуктивность (дроссель) 11 и сопротивление нагрузки 22. Схема инвертора рассчитана так, что процесс имеет колебательный характер. После того как напряжение на емкости 12 станет выше напряжения источника питания, и,колебательный ток, текущий через вентили 2, 8, пройдет через нуль, эти вентили гаснут. Тогда через неуправляемые диоды 7, 8 .и нагрузку 22 начнет протекать ток в обратном направлении до тех .пор, пока емкость 12 не разрядится .до напряжения, меньшего, чем напряжение источника питания, и диоды 7, 8 погаснут. В течение промежутка времени, пока ток проводили диоды 7, 8, на

244487

65 тиристорах 2, 8 будет неболышое обратное напряжение порядка 1,5 — 2,5 в за .счет падения напряжения на диодах 7, 8 и дополнительное обратное напряжение, снимаемое со вторичных обмоток 17, 18 трансформатора 18. После прекращения тока через диоды 7, 8 включаются вентили 5, б, емкость (конденсатор) 12 снова. начинает заряжаться, и через нагрузку 22 потечет ток снова в прямом направлении. После погасания вентилей 5, б включаются обратные диоды 9, 10, и через нагрузку 22 потечет ток снова в обратном, направлении.

Таким образом, в течение одного цикла работы всех вентилей инвертора на выходе его мы получим два полных периода напряжения.

Затем процесс повторяется.

Рассмотрим, как обеспечивается повышение обратного напряжения на тиристорах в течение всего промежутка времени включения неуправляемых диодов. Первичная обмотка 15 трансформатора 18.присоединена параллельно колебательному контуру, состоявшему из последовательно включенных емкости (конденсатора) 12 и индуктивности (дросселя) 11.

Напряжение на этом контуре имеет прямоугольную фрому за счет переключения источника постоянного тока, На это.:прямоугольное напряжение за время включения неуправляемых диодов накладывается положительная полуволна напряжения на нагрузке. Поэтому напряжение на первичных и вторичных обмотках трансформаторов 18, 14 имеет такую же форму, причем это напряжение сохраняет одну полярность в течение всего времени включения неуправляемых диодов.

Вторичные обмотки 17 — 20 трансформаторов 18 и 14 включены последовательно только в цепи тиристоров таким образом, что во время включения соответствующих неуправляемых диодов, например 7, 8, на тиристорах 2, 8 в это время появляется дополнительное обратное напряжение в несколько вольт, что значительно снижает время восстановления управляемости тиристора и дает возможность повысить предельную частоту инвертора.

На фиг. 3 приведены полученные экспериментально зависимости времени восстановления управляемости тир исторов типа

ВКДУ-150-6 от величины дополнительного обратного напряжения по отношению к тому обратному напряжению, которое имеет место в результате естественного падения напряжения на неуправляемых диодах при отсутствии дополнительных трансформаторов 18, 14. Установлено, что с увеличением обратного напряжения на тиристорах в пределах несколько вольт наблюдается значительное сокращение времени восстановления управляемости тиристоров, в то время как дальнейшее повышение обратного напряжения оказывает уже небольшое влияние. В связи с этим разработаны трансформаторы 18, 14, имеющие повышенное рассеяние между .первичными и вторичными обмотками, Вторичные обмотки 17 — 20 этих трансформаторов выполняются в виде одного

45 витка, то есть шинки, проходящей через окнО ферритового сердечника, или нескольких витков, в то время как первичные обмотки 15, 15 имеют большое число витков и рассчитаны так, что индукция в сердечнике имеет небольшое значение,,при котором потери в сердечнике малы. Во время включения управляемого вентиля ток, текущий через вторичные обмотки 17 — 20 трансформатора, задается током тиристора, и в этом режиме первичные обмотки 15, 1б посылают дополнительный ток через колебательный контур, состоящий из дросселя 11 и конденсатора 12. Этот ток очень мал за счет большого рассеяния между обмотками и не вносит существенных изменений в работу схемы преобразователя. После окончания протекания тока через тиристоры в течение всего времени включения неуправляемых диодов вторичные обмотки 17 — 20 оказываются разомкнутыми, и тарнсформаторы 18, 14 работают в режиме холостого хода. Поэтому несмотря на большое рассеяние на вторичных обмотках 17 — 20 трансформаторов 18, 14 появляется напряжение в несколько вольт, которое, складываясь с падением напряжения на управляемом диоде, обеспечивает повышенную величи,ну обратного напряжения на тиристорах и ускоряет восстановление его управляемости.

На фиг. 2 изображен вариант схемы предлагаемого инвертора, выполненный с нулевым выводом трансформатора. Эта схема имеет такой же принцип действия, как и схема на фиг. 1, и отличается от нее в два раза меньшим количеством вентилей и включением нагрузки 28 через инверторный трансформатор 24 с нулевым выводом.

Преимуществом данных тиристорных последовательных инверторов является повышенная частота инвертирования, что позволяет реализовать простые схемы инверторов напряжения повы шенной частоты в одноячейковых исполнениях.

Данные тиристорные последовательные инверторы могут найти себе широкое применение в технике индуктивного нагрева, гидролакационной технике и во всех установках,повышенной частоты.

П р е д м е г и з о б р е г е н и и

Автономный последовательный инвертор, содержащий группы из двух тиристоров, подсоединенных к разным полюсам питающего напряжейия, диоды обратного напряжения и

LC-цепочку, отличающийся тем, что, с целью ускорения про цесса восстановления запирающих свойств тиристоров и увеличения диапазона выходных частот, он снабжен по числу групп трансформаторами, на магнитопроводах которых расположены первичные обмотки, подсоединенные параллельно указанной

LC-цепочке, и вторичные обмотки, подсоединенные через диоды обратного напряжения параллельно тиристорам.