Автономный инвертор

 

;оюз Советскин

Социалистических

Республик (>>) 5252 14

K жвтоискомж свидипльствт (6l) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 30.01,74 (21) 1995362/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 15 09,76.Бюллетень № 30 (И) М. Кл.

Н 02 М 7/537

Гасударственный наинтет

Саввтв Мнннетрав СССР аа делам изобретений и атнрытий (53) УДК 621,314, 572 (088 8) (45) Дата опубликования описания102.11.76 (72) Авторы С, М, Каинельсон, Ю. М. Зинин, Л. В. Иванов, изобретения B. А. Пацкевич, А, М. Уржумсков и П. С. Ройзман

Предлагаемое устройство .о птосится к силовой преобразовательной технике и может найти применение в качестве источни,ков питания электротермических установок повышенной частоты.

Известен автономный инвертор, содержаф ший подключенные последовательно к выхо дным зажимам через дроссель фильтра исторные мосты с коммутирующим кон,денса ором в диагонали и нагрузку, а так1 же две последовательные цепи иэ конценса

:торов фильтра и коммутирующих дросселей.

Недостатком известного инвертора яв:ляется повышение напряжения на элемента при расстройке нагрузочного колебательно-, ;Го контура.

Ограничение напряжекия на элементах инвертора для повышения к.п,д. обеспечивается тем, что автономный инвертор дополнительно снабжен диодом, включенным между обшими точками конденсаторов филь-

;тра и коммутируюших дросселей, выполнен ных магнитосвязанными, причем один из

1 коммутируюших дросселей присоединен со

2 стороны положительного входного зажима, ;а другой коммутируюший дросселя со сто> роны отрицательного входного зажима, Нв фиг. 1 и 2 иоивеиеиы соответствев(5,,но принципиальные схемы автономного ин:;вертора с магнитной связью и без магнитной связи между обмотками коммутируюших дросселей; на фиг. 3 представлены о осциллограммы напряжений иэ элементах тО инвертора; на фиг. 4 даны графики эави,симости амплитуды напряжения на коммути1 рующем инверторе и тока в нем от экви, валентного сопротивления агрузки. д Автономный инвертор содержит два ,тиристорных моста, выполненных на тиристорах 1 - 4 и 5 -8 ссответствечно с, коммутируюшими конденсаторами 9, 10 в диагоналях,конденсаторы фильтра 11, 1, 20 последовательно с которыми включены сО,,ответственно обмотки коммутируюшнх: дрос1селей 13, 14; дросселя фильтра 15 и на-1

1 грузку 16.

Устройство работает следуюшим обра1 зом, 525214

Тиристорные мосты 1-4 и 5-8 могут работать как параллельно, так и по многоячейковой схеме с фазовым сдвигом.

Рассматривается работа инвертора I rrpu параллельной работе мостов при этом oreJoвременно включаются тиристоры 1, 3 и6, „ а затем 2,4 и 5,7.

При указанной на фиг. 1 полярности напряжения на коммутирующих конденсаторах 9, 10 включают тиристоры 2,4 и 10

5,7, При этом ток перезаряда коммути рующих конденсаторов 9 и 10 протекает по цепи, образованной тиристорами 2,4 и 5,7, нагрузкой 16, и двум параллельным ветвям

14-11 и 12-13.

Параметры указанной цепи должны быть выбраны так, чтобы ток перезаряда коммутирующего конденсатора имел колебательными

f характер.

Когда ток в указанной цепи пройдет чех рез максимальное значение, напряжения на обмотках 13, 14 меняют полярность и нарастают по абсолютной величине. В момент времени, когда напряжения на обмотках 13

14 сравниваются с величиной напряжений а конденсаторах фильтра 11 и 12, отгп ается диод 17. Электромагнитная энергия, апасенная в обмотках 13, 14, переходит энергию конденсаторов 11 и 12, При про одимости диода 17 напряжение на коммул rrrrrx конденсаторах 9 и 10 равно сумме апряжений на конденсаторах фильтра 13 и

12 и нагрузке 16.

К моменту выключения тиристоров 2,4 и ,7 и диода напряжения на коммутирующих онденсаторах 9, 10 достигает максимального значения, равного сумме напряжений а конденсаторах фильтра 11, 12, которое почти не зависит от параметров нагрузки 16.)

Таким образом осуществляется ограниче- ние напряжения на коммутирующих конденсаторах 9, 10 и на тиристорах инвертор4 ного моста.

При проводимости тиристоров 2, 4 и 5,7 конденсаторы 9 и 10 перазаряжаются и троисходит подготовка для включения проти вофазных тиристоров 1,3 и 6,8, После окончания проводимости диода 17 включаются тиристоры 1,3 и 6,8 инверто- 5О ра и рассмотре пгые процессы повторяются.

При каждом включении тиристоров инверrropà в нагрузке протекает полпый период

1 тока.выходной частоты. Нагрузка представ- ( йяет собой колебательпый контур, настроен- М

1й на резонанс на первую гармонику выходного тока инвертора.

Если инвертор работает по многоячейко вой схеме, го есть поочередно включаются гиристоры 2,4 первого моста, тиристоры Ю

5,7 второго моста, тиристоры 1,3 первого моста, тиристоры 6,7 второго моста, огра- ничение напряжения на коммутирующих конденсаторах 9,10 происходит аналогично рас смотренному, I

Параллельная работа нескольких тиристо х мосгов осуществляется для повышения ошности инвертора. В случае поочередной аботы тиристорных мостов по многоячейновой схеме имеется возможность повыше пи выходной частоты инвертора. Для рас- . смотренных обоих случаев дроссель и конден саторы фильтра, коммутирующие дроссели являются общими элементами обоих тиристорных мостов и меняется только порядок вклн чения тиристоров.

Напряжения на элементах предлагаемого инвертора не зависяг от степени магнитной связи между обмотками коммутирующей ин.

rr5" åòHÂH ocòrr .Выполнение. обмоток магнитосвязанными, целесообразно для экономии материала, рас4 ! ходуемого на .изготовление коммутирующей индуктивности и для . соответствующего. уме r щения потерь, причем коммутирующий дрос сель может быть выполнен как без сердечника, так и с ферромагнитным сердечником, для упрощения конструкции, коммутирующиее дроссели rrrrrrepvopa могут быть выпал-1 иены из двух обмоток, не имеющих магнит-1 ной связи (фиг, 2).

Осциллограммы напряжений на элемен-, тах схемы, полученные экспериментально при работе инвертора на нагрузку в виде колебательного контура, приведены нафиг.З.

На фиг. 3,а показано напряжение на тирис- торах при работе инвертора на колебатель-, ной контур, не настроенный в резонанс с вы-:, ходным током инвертора; на фиг. З,б- напря-. жение на тиристорах при работе инвертора на колебательный контур, настроенный в резонанс с первой гармоникой выходного тока; фиг. 3, в иллюстрирует напряжение на коммутирующем gpoccene 13 (14) инвер-

Tope.

Напряжение на диоде 17 инвертора повторяет кривую фиг, 3,в с учетом постоян-. ,ной составляюшей, равной напряжению ис1 гочника питания. Этому соотвегсгвуег сме шение оси времени, показанное на фиг. 3, в пунктирной линией.

Из сравнения фиг, З,а и фиг. З,б можно видеть, что амплитуда напряжения на тиристорах инвертора практически не зависит от коэффициента мощности или расстройки нагрузки.

1 зафики зависимости амплитуды напряжения на коммутирующем конденсаторе

525214

5 6

:,инвертора и тока в нем от эквив алентного,(рывается зна нтельно больше, чем индуктндой его бмоткн. Таким образом, сопротивления нагрузки приведены на фиг.4, алость одной, ри сохранении заданной индуктивностн чис для инвертора без диода (пунктирные ли17 по витков магнитосвязанных обмоток мо нин) и при подключенном диоде, где . ет быть снижено и соответственно уменьЯ - налряжение на коммутирующем конр 9 (1О) денсаторе

Ф ены активные потери.

На повышенных частотах возможно вы; I - амплитудное значение тока в конден -, На павы еннь

9 (1Q). волнение эффективно магнитосвязанных ин-. сато е (). !.

График приведен в относительном мас- дуктивностей без ферромагнитных сердеч штабе, базисной величиной для напряжения Ю: гиков, При реальном исполнении снижение

,поте ь по -казанным пончинам составляет принято напряжение, источника питания потерь по у пр .

Ц,, для сопротивления нагрузки - вол- !Величину, примерно равную 2О-25 %,, новое сопротивление коммутирующего кон тура инвертора Я, для тока базисной:Шей индУктивности из двУх магР тосвизан величиной является величина Щ

15 жх обмоток включенных последовательно

1 сконденсаторами фильтра,,одна из которых

Графики приведены для инвертора ttoEgaab-, гмеет общую точку с плюсовой шиной пигаБенного к источнику постояннса о наприже- ния, а другая с минусом источника питания ограниченной мощности. «щя, и включение между общими точками

При изменении эквйвалентного сопротив- 0;конденсаторов фильтра и обмоток коммутиления нагрузки в широких пределах амппи- руюшей индуктивности диода позволяет поР туда напряжения на коммутирующем конден- высить к,tt,ä. инвертора и эффект ективность саторе и тока через него остается пример- ограничения налряжения на его элементах. но постоянной (фиг. 4 ). Это выгодно от-, Если обмотки коммутирующей индуктивличает едпагаемын инверто от лич е дл мь" инвертор от прототипа, )ности выполнить без магнитной связи, это

К оме достаточно жесткого ограничения позволит упростить конструкцию инвертора на яжений на элементах схемы предпагае- Инвертор испытан на макете преобразоватемый инвертор обладает повышенным к,п.д, ля мощностью

Ыри малых сопротивлениях и низком коэффи- Испытания показали оз о возможность о аничеЗО ния напряжения на элементах инвертора,чтс асиенте мощности нагрузки, При уменьшении сопротивления нагрузки:позволило уменьшить установленную мош1 а известных инверторах выходной ток уве- ность элемент элементов и повысить к,п.д. инверто личивается в несколько раз вследствие эффе4-:ра, ,га раскачки напряжения на коммутируюш х

35 элементах и увеличения добротности после овательного коммутирующего колебатель|

Фс рмул м ла изо6 етения

P ого контура. При этом существенное возрастание потерь в элементах инвертора по Автономный инвертор, содержашнй подннжает его к,п.д. относительно номиналь-;ключенные последовательно к входным заной нагрузки. жимам через дроссель фильтра тиристорные

Наличие диода 17 в предлагаемом авто--, моеты с коммутирующим конденсатором в омном инверторе позволяет стабилнзиро- (диагонали, а также две последовательные ать напряжения в колебательном контуре;цепи из конденсачоров фильтра и коммутивертора и поддерживать его к.п.р на неиз - (руюшнх дросселей, о т л и ч а ю ш и и ленном уровне прн достаточно широком дна -:с я тем, что, с цел ю

45 елью повышения КПП

Разоне изменения эквивалентного сопротив- путем огранич ння пр

I е на яжения на элеменгления нагрузки, тах ннвертора он дополнительно снабжен

Дополнигельное повышение к,п.д. дости iднoдом включенным между обшимн точкарается при магнитной связи коммутируюши«(;мн конденсаторов фильтра н коммутнруюшн индуктивностей 13 .и 14 инвертора (рис,1)) дросселей, последние выполнены магннто: Зквивалентная HH KTHBHoc t b,ïðîïoäÊèo-, связанными, причем одн) гу пэ„ нчем один нз коммут уюшнх нальна квадрату числа ее витков, поэтому дросселей присоединен со стороны положи индуктивность полученного указанным об- тельного входно .. * -, го зажима а поугой - со то оны от ицательного входного зажима. разом коммутирующего трансформатора окат- стор нь р

525214

Фиг,2 е

ЦНИИПИ Заказ 5097/594

1 ираж 882 Подписное

)Филиал ППП "Патент», К Ужгород, ул.Проектная,4

08 18 ZI