Автономный инвертор

 

368699

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 24 Гт/.197i0 (№ 1433187/24-7) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 26.1.1973. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 22.1 I I.1973

М. Кл. Н 02m 5/16

Н 02m 7/72

Комитет оо делам изобретениЯ и открытиЯ ори Совете Иинистров

СССР

УДК 621.314.27 (088.8) Автор изобретения

В. Н. Филатов

Уфимский авиационный институт

Заявитель

АВТОНОМНЫИ ИНВЕРТОР

Известен автономный инвертор, содержащий два соединенных параллельно и подключаемых к источнику питания однофазных тиристорных моста с обратными диодами, причем один,из тиристорных мостов снабжен L почкой, через которую общая точка тиристоров одной ветви моста лодключена к одной из выходных клемм, ко второй из которых подключена общая точка тиристоров другой ветви этого .моста. Однако указанный инвертор не позволяет утроить частоту выходного напряжения и имеет высокую картину нарастания тока тиристоров.

Предлагаемый инвертор отличается от известного тем, что .второй тиристорный мост снабжен также LC-цепочкой, через которую общая точка тиристоров одной ветви данного моста подключена ко второй выходной клемме, к первой из которых подключена общая точка тиристоров другой ветви этого моста.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема инвертора; на фиг. 2 — 4 приведены кривые тока нагрузки инвертора.

Автономный инвертор содержит соединенные параллельно и подключаемые к источнику питания однофазные тиристорные мосты 1, 2. Мост 1 содержит тиристоры 8 — б и обратные диоды 7 — 10, а мост 2 — тиристоры 11—

14 и обратные диоды 15 — 18. Мост 1 снабжен

ЬС-цепочкой, состоящей из дросселя 19 иконденсатора 20, через которую общая точка тиристоров 8, б подключена к выходной клемме

2l. К выходной клемме 22 подключена общая точка тиристоров 4, 5 моста 1.

Тиристорный мост 2 также снабжен LC-цецепочкой, состоящей из дросселя 28 и конденсатора 24, через которую общая точка тиристоров 12, 18 моста 2 подключена к выходной клемме 22, а к выходной клемме 21 подключе10 на общая точка тиристоров 11, 14 моста 2.

На входе инвертора расположен фильтр, содержащий дроссель 25 и конденсатор 2б.

В установившемся режиме конденсатор 2б фильтра заряжен до входного напряжения ис15 точника питания.

Однофазный инверторный мост 1 работает следующим образом. При включении тиристоров 8, 5 происходит перезаряд коммутирующего конденсатора 20. Ток через нагрузку 27

20 течет в прямом направлении, указанном стрелкой на фиг. 1.

После того, как напряжение на коммутирующем конденсаторе 20 станет .выше напряжения источника питания и колебательный

25 ток через тиристоры 8, 5 пройдет через нулевое значение, тиристоры гаснут. Тогда открываются обратные диоды 7, 9, и начинает протекать обратный ток разряда коммутирующего конденсатора 20. При этом емкости конденса30 тора 2б фильтра возвращается избыток реак50

65 тивной энергии, запасенной в коммутирующем конденсаторе 20. Ток через нагрузку 27 протекает в направлении, обратном указанному стрелкой. После того, как коммутирующий конденсатор 20 разрядится до на пряжения, меньшего напряжения источника питания, и ток, текущий через обратные диоды 7, 9, станет равным нулю, эти диоды, гаснут.

В течение промежутка времени, пока диоды

7, 9 проводят ток,на тиристорах 8, 5 имеется небольшое обратное напряжение, и они успевают восстановить свою управляемость. Затем .включаются тиристоры 4, 6 моста 1, и происходит обратный перезаряд коммутирующего конденсатора 20 до напряжения противоположной полярности. Через нагрузку 27 протекает полуволна тока в направлении, обратном указанному стрелкой на фиг. 1. После прохождения тока через нуль тиристоры 4, 6 гаснут, и включаюся обратные диоды 8, 10.

Происходит разряд коммутирующего конденсатора 20. Через нагрузку 27 протекает полуволна тока в направлении, указанном стрелкой на фиг. 1.

Погасанием обратных диодов 8, 10 завершается полный цикл работы инверторного моста 1, и затем процесс повторяется, Таким образом, в течение полного цикла работы инверторного моста 1 через нагрузку

27 протекает один период тока, каждый полупериод которого образован полуволной тока обратных диодов 7 — 10 и полуволной тока тиристоров 8 — 6.

Инверторный мост 2 работает точно так же, как:инверторный мост 1, пропуская через натрузку 27 ток, каждый полупериод которого образован полуволной тока разряда коммутирующего конденсатора 24 при горении обрат:ных диодов 15, 17 или 16, 18 и полуволной тока перезаряда коммутирующего конденсатора 24 при работе тиристоров 11, 18 или

l2, 14.

Инверторные мосты 1 и 2 работают одновременно на общую нагрузку 27, включенную последовательно в коммутирующую цепь каждого моста 1, 2, со сдвигом по фазе на угол, близкий /з (одной трети) периода частоты управления.

На фиг. 2, а показана кривая тока нагрузки

27 при работе только одного инверторного моста 1; на фиг. 2, б приведена кривая тока нагрузки 27:при работе инверторного моста 2.

На фиг. 2, в представлена кривая суммарного тока, текущего через нагрузку .во время работы обоих мостов I и 2.

Эта кривая состоит из двух частот: тока низкой несущей частоты, определяемой частотой управления, и наложенного на нее тока утроенной частоты по форме, близкой к синусоидальной.

:Высокочастотная составляющая суммарного тока напрузки 27 имеет большую амплитуду, в три раза превышающую амплитуду низко частотной составляющей. Поэтому результирующей рабочей частотой тока нагрузки 27

45 является именно эта высокочастотная составляющая. При:работе на индукционный нагрев нагрузка 27 представляет собой колебательный контур, настроенный в резонанс на рабочую частоту, в результате чего это отношение амплитуд еще более увеличивается.

Так, на пример, при нагрузки, имеющей

cosy = 0,15, амплитуда высокочастотной составляю цей тока нагрузки 27 превышает амплитуду низкочастотной составляющей в 18—

20 раз, вследствие чего, потери мощности от низкочастотной составляющей тока незначительны. Эти потери являются также полезными, так как создают дополнительный подогрев заготовок.

На фиг. 3, а, б,в приведены кривые тока нагрузки 27 при работе инвертора в режиме, близком к апериодическому, когда ток через обратные диоды 7 — 10, 15 — 18 мал по амплитуде и его можно условно считать близким нулю.

На фиг, 4, а, б, в приведены кривые тока нагрузки 27 при работе инвертора в режиме, близком к короткому замыканию, когда нагрузка 27 очень мала, потери в колебательных цепях отсутствуют, и вся поступающая в коммутирующие конденсаторы 20, 24 через тиристоры 8 — 6, 11 — 14 энергия возвращается источнику питания обратно через встречно-параллельные диоды 7 — 10, 15 — 18.

Йз крйвых видно, что инвертор устойчиво работает в широком диапазоне изменения нагрузки 27. При этом в любом из крайних возможных режимов работы при сохранении оптимальным угла сдвига фаз отношение составляющих результирующего тока остается по отношению и частот и амплитуд неизменным и кратным трем.

Изменение угла сдвига фаз от оптимальйого приводит к уменьшению амплитуды высокочастотной составляющей тока нагрузки 27.

Это обеспечивает возможность регулирования выходной мощности, что имеет большое значение в технике индукционного нагрева.

Следует отметить, что дроссель 25 служит для ограничения сквозных токов тиристоров

8 — 6, 11 — 14 в момент коммутации тока сдиода на противофазно работающий тиристор.

На известных тиристорах получение высоких частот большой мощности ограничено временем .восстановления их управляемости и .невозможностью пропускать через них токи высокой крутизны из-за ограниченной скорости распространения проводимости и локализации потерь вблизи управляющего электрода.

Схема предлагаемого инвертора имеет пониженную крутизну тока тиристоров, которая определяется не крутизной тока нагрузки, а крутизной тока в его коммутирующих .цепях, которая значительно ниже, что в сочетании с пониженной частотой коммутации, резко снижает коммутационные потери в тиристорах.

368699

Фиг 1

Наряду с этим обеспечивается стабильность напряжения на тиристорах при работе на переменную нагрузку весьма простым способом, а именно включением встречно-.параллельно тиристорам неуправляемых диодов.

Предмет изобретения

Автономный инвертор, содержащий два соединенных параллельно и подключаемых к источнику питания однофазных тиристорных мостов, причем один из тиристорных мостов снабжен LC-цепочкой, через которую общая точка тиристоров одной ветви моста подключена к одной из выходных клемм, ко второй из которых подключена общая точка тиристоров другой ветви этого моста, отличающийся тем, что, с целью утроения частоты выходного напряжения и снижения крутизны нарастания тока тиристоров, .второй тиристорный мост снабжен также 1 С-цепочкой, через которую общая точка тиристоров одной ветви

10 данного моста подключена ко второй из выходных клемм, к первой из которых подключена общая точка тиристоров другой ветви этого моста.

Ю г7

Фи8 4

Составитель Л. Борисова

Редактор В. Фельдман Техред Т. Миронова

Корректоры: Е. Талалаева и И. Божко

Заказ 618/11 Изд. № 174 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2