Последовательный автономный инвертор

 

ОПИСАНИЕ (и>657549

Союз Советскы»

Соцыавыстыыескы»

Ре уел.к

ИЗОВРЕТВН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ (61} Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 11. 10.76(21) 2409802/24-07 с присоединением заявки №

8 (51) И. Кл.

H 02 М 7/515 (23} ПриоритетГаеударстевеьФ вемпет

СССР

»а д»»зк»звбр1т»н»а

N юткрит»к (53) УДК К621.314.. 57 {088,8) Опубликовано 15.04.79Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 18.03.79

B. B. Шнпицын, B. И. Лузгин, А. А. Новиков, B. В, Рудный, А. А. Рухман, Л. Г. Гаев, B. Н. Антонова и B. А. Самородов (72) Авторы изобретения

Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С. М. Кирова (71) Заявитель (54) ПОС ЛЕД ОВАТЕ ЛЪ НЫ Й АВТОНОМНЫЙ И Н ВЕ Р ТОР

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано, например, для индукционного нагрева металлов.

Известные схемы мостовых последовательных инверторов, в которых основные вентили зашунтированы обратными диодами (или тиристорами), имеют малое обратное напряжение, прикладываемое к основным вентилям в процессе выключения, что увеличивает время восстановления их управляемости.

11елью изобретения является повышение надежности и KALl инвертора. Цель достигается тем, что инвертор снабжается дополнительнымЬС -контуром, один вывод которого подключен к обшей точке последовательно соединенных лротивофазных основных вентилей, a его второй вывод - к общей точке соответствуюших обратных вентилей.

Кроме того, конденсатор указанного

LC-контура подсоединен ко вторичной обмотке дополнительного трансформатора, первичная обмотка которого включена последовательно с дросселем того же контура, причем в мостовом исполнении вторичные обмотки дополнительных трансформаторов противофазных вентильных групп моста соединены параллельно и подключены к общему конденсатору 1 С -хоатура.

На фиг. 1 - основная двухмостовая схема; на фиг. 2 и 3 приведены варианто

TI I ПОЛУМОСт овОГо и оцномоотовогО иснолнения (инвертора), где:

1-8 - основные вентили инвертора;

9-16 — обратные вентили инвертора; 1720 — обратные вентили, шунтируюшие нат 35 рузку с фильтровыми конденсаторами; 21коимутируюшие дроссели, включенные последовательно с коммутируюшими конденсаторами; 22 — коммутируюшие дроссели, включенные в анодные цепи вентилей инвертора; 23 - коммутируюшие конденсаторы; 24-27 — фильтровые конденсаторы; 28 - фильтровые дроссели; 29нагрузка; 30 - нелинейные дроссели, включенные последовательно с обратными вентилями, шунтируюшими нагрузку с фильтровыми конденсаторами; 31 - дополнительные конденсаторы; 32 - дополнитель ные дроссели; ЗЗ - дополнительные транс- 5 форматоры.

Поясним принцип работы предложенно го устройства сначала по наиболее простой схеме инвертора (фиг, 1 ), в которой дополнительный дроссель 32 зашунтирован.

При отпирании прямого вентиля 6 по контуру 24-22-6-31-23-21-34 (верхняя половина нагрузочного трансформатора

34) - 24 протекает близкий по форме к синусоидальному импульс прямого тока, цри этом конденсаторы 23 и 31 заряжаются в сумме до напряжения U „, которое примерно равно двойному напряжению на фильтровом конденсаторе 24, Это напряжениеЦ „распределится на конденсаторах 2 3 и 31 обратнопропорционально их емкости, причем правые обкладки будут иметь знак "+", левые -", что обеспечивает выключение основного вентиля

6; При включении обратного вентиля 14 по контуру 24-34-21-23-14-22-24 протекает близкий по форме к синусоидальному импульс обратного тока, при этом конденсатор 23 частично разряжается, а конденсатор 31 не разряжается а o6ecrieчивает повышенное обратное напряжение на основном вентиле в течение всего вре меня протекания тока через встречный вентиль 14. На нагрузке при этом форми.р ется полный период выходного тока прямая и обратная полуволны). Для обеспечения протекания тока через обратный вентинь 14 необходимо, чтобы соблюдалось неравенством @ >Д,что выполниСИЗ 7 мо при С@ > С2, т.е. дойслнительный конденсатор 31 обязательно должен иметь большую емкость, чем конденсатор 23.

Однако это не вызывает увеличения его установленной мощности, так как при уве45 личении его емкости на нем снижается максимальное напряжение.

При включении противофазного основного вентиля 7 процесс повторяется, при

50 этом прямой ток протекает по контуру

27-34 (нижняя лолуобмотка нагруэочного трансформатора 34)-21-23-31-7-2227 и левые обкладки конденсаторов 23 и 31 становятся положительными, а пра55 вые - отрицательными., При включении обратного вентиля 16 конденсатор 23 будет частично разряжаться но контуру

27-22-16 23-21-34-27, а конденсатор 31 будет обеспечивать повышенное обратное напряжение на прямом вентиле

7 и течение всего времени протекания тока через вентиль 16, Нагрузка в схеме (первичная обмотка нагруэочного трансформатора 34) эашунтирована с.каждым из фильтровых конден-, саторов 24 и 27 обратными вентилями

l8 и 19, для облегчения работы которых последовательно с ними включены нелинейные дроссели 30. При резком возрастании сопротивления нагрузки 29 резко возрастает напряжение на ней (на перви чной обмотке трансформатора 34 ) и > снижается время, предоставляемое для восстановления управляемости основных вентилей. Для предотвращения этого включаются вентили 18 и 19, которые снижают напряжение на нагрузке до требуемого уровня и поддерживают на заданном уровне время, предоставляемое для восстановлениФ управляемости основных вентилей. Если в технологическом процессе резкого увеличения сопротивления нагрузки не происходит, обратные вентили 1 8 и 19 шунтирующие нагрузку, могут отсутствовать.

В качестве обратных вентилей (например 14 и 16) могут применяться как управляемые, -так и неуправляемые вентили. В последнем случае при включении очередного прямого вентиля„например вентиля 7, конденсатор 31 помимо церезаряда по основному контуру 27-34-21-23-31-7-22-27 может разряжаться по контуру 31-7-16-31, что может привести к дополнительной загрузке током вентилей 7 и 16. . Для предотвращения этого разряда последовательно с дополнительным конденсатором 31 включен дополнительный дроссель 32, величина которого должна выбираться из условия, чтобы ток по контуру 31-7-16-32-31 был равен нулю или был значительно меньше, чем цо основному контуру 27-34-21-23-32-31-7-2227. Включение дополнительного дросселя

32 не влияет на процесс восстановления управляемости основного вентиля 7, так как при протекании тока по обратному венти« лю 16 ток по контуру 32-31-7-16-32 равен нулю, и следовательно, напряжение на дросселе 32 также равно нулю.

В ряде случаев оказывается целесообразным подключать дополнительный конденсатор 31 через дополнительный трансформатор 33 для облегчения согласования величин емкостей конденсаторов 23

657549 и 31, Вариант с таким подключением дополнительных конденсаторов в мостовом инверторе показан на фиг. 3, Изменяя соотношение витков первичной и вторичной обмоток трансформатора 33, можно изменять соотношение между емкостями конденсаторов 23 и 31, при использовании одного типа конденсаторов. В схеме (фиг. 3) процессы протекают аналогично рассмотренным в схеме на фиг. 2. При включении основных вентилей 5 и 8 прямой ток протекает по контуру 24-22-5-33-32-2 1-23-32 33-8-22-2 7-29-24, при атом эаряжактся конденсатор 23 и конденсаторы 31. При включении обратных вентилей 13 и 16 встречный ток протекает по контуру 24-29-27-22-16-23-21-13-22-24, при атом конденсатор 23 обеспечивает протекание тока через обрат ные вентили 13 и 16, а конденсаторы

31 через трансформаторы 33 обеспечивают в течение времени протекания тока через вентили 13 и 16 повышенное о6ратное напряжение на основных вентилях

5 и 8. При работе вентилей 5, 8 и 13, 16 через нагрузку 29 протекает переменный ток {полный период). Затем включаются основные вентили 6, 7 (ток протекает по контуру 24-22-6-33-32«23-21-32-33-7-22-27- 29-24) и обратные

14, 15 (ток протекает поконтуру24-29--27-22-15-21-23-14-22-24), при этом процессы повторяются. Вентили 18 и 19 (в схеме фиг. 3) служат для ограничения напряжения на нагрузке 29 и предотврашения снижения времени, предоставляемого для восстановления управляемости основных вентилей.

В ряде случаев целесообразно обьединять дополнительные конденсаторы проти40 вофаэных групп вентилей. Такой вариант двухмостового инвертора показан на фиг.l.

Здесь обьединены дополнительные конденсаторы 31 вентилей 1,3,9,11 и 2,4,10, 12 в левом мосту, а также вентилей

5,7,13,15 и 6,8,14,16 в правом мосту инвер тора.

Схема работает следуюшим образом, При включении основных вентилей 1, 4-, Ю прямой ток протекает по контуру: 24-22-1-33-32-21-23-32-33-4-22-2 7-,29

24, при этом заряжаются конденсаторы

23 и 31. При включении обратных вентилей 9, 12 встречный ток протекает, по контуру 23 21 9 22-24-29 27-22И

-12-23, при этом конденсатор 23 обеспечивает протекание встречного тока через обратные вентили 9 и 12, а конденcarhop 31 через трансформаторы 33 обеспечивает в течение времени протекания тока через вентили 9 и 12 повышенное обратное напряжение на основных вентилях 1 и 4. В следуюшем такте работы инвертора включаются основные вентили

5 и 8 и обратные 13, 16, затем основные вентили 2 и 3 и обратные — ll, 10.

В последнем такте работы включаются основные вентили 6, 7 и обратные 15, 14. В каждом такте работы процессы в схеме повторяются аналогично описанным.

Таким образом, в предлагаемых схем:ах ннверторов к основным вентилям прикладывается повышенное обра ное напряжение во время работы соответствуюших обратных вентилей, что снижает время

/ необходимое для восстановления их управляемости, а, следовательно, расширяет частотный диапазон работы инвертора.

Предлагаемый контур может быть использован и в других схемах со встречно-параллельными вентилями.

Формула изобретения

1. Последовательный автономный инвертор, содержаший встречно-параллельно включенные последовательные пары основных и обратных вентилей, связанные с коммутируюшим LC -контуром, и фильтр, состояший иэ двух последовательно соединенных1С -цепей, конденсатор каждой иэ которых соединен с выходными выводами инвертора через цепочку из нелинейного дросселя и дополнительного обратного вентиля, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью увеличения надежности и повышения КПИ,он снабжен дополнительным .С -контуром, включенные между обшими точками указанных пар вентилей.

2. Инверторпоп. 1, отли чаюш и и с я тем, что дополнительный „Сконтур выполнен в виде последовательно соединенных дросселя и конденсатора.

3. Инверторпоп. I, отли чаюш и и с я тем, что последовательно с дросселем дополнительного 1 С-контура включена первичная обмотка вспомогательного трансформатора, вторичная обмотка которого зашунтирована конденсатором этого контура.

4. Инвертор по п. 3, о т л и ч а юш и и с я тем, что при мостовом исполнении вторичные обмотки дополнительных трансформаторов противофазных вентильных групп моста инвертора соединены параллельно и подключены к общему кон,денсатору дополнительного L С-контура.

Ф с

657549

Составитель Г. Вотчицев

Техред О. Андрейко Корректор Г. Назарова

Редактор Л. Баглай

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 1818/54 Тираж 856 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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