Резонансный высоковольтный инвертор

 

Союз Соавтскмк

Соцмалмстнческии

Респубпмк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено01.08.77 (21) 2510588/24-07 с присоединением заявки Ие(23) Приоритет

Опубликовано 05,08 79,Бюллетень № 29

Тосударстаеинв|й комитет

СССР оо делам иэобретеиий и открытий

Дата опубликования описания 08.08.7 (72) Авторы изобретения

С. М. Кацнельсон и И. Ф. Антонов (71) Заявитель (54) РЕЗОНАНСНЫЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти применение в качестве источника питания индукционHhrx нагревательных печей и других потребителей тока высокой частоты.

Известны резонансные инверторы, со- 5 держашие тиристорные инвертируюшие мосты с обратными диодами и коммутируюшими с

L С -цепочками, подключенные к источнику питания через свои входные дроссели, а также разделительные конденсаторы, подключенные одной обкладкой к анодной вершине своего моста, при этом, свободные обкладки разделительных конденсаторов, либо объединяются и совместно с катодными вершинами мостов образуют выходные выводы (1а, либо подключаются пере крестно к катодным вершинам смежного моста и образуют выходные выводы (21.

Недостатком известных инверторов является низкое выходное напряжение, со» ставляюшее 250-500 В при питании от промышленной сети напряжением 380 В через мостовой выпрямитель, в то время

2 как ГОСТ 20982-75 предусматривает выходное напряжение статических источников повышенной частоты до 1600 B.

Наиболее близким по технической сушности к предложенному изобретению является HHBepTop содержаший однофазные инверторные ячейки|каждая из которых выполнена в виде подключенных через дроосели ко входныМ выводам инвертора и сое диненных встречнопараллельно тиристорного и диодного однофазных мостов с коммутируюшими,K С -цепочками, включенными между выводами переменного тока этих мостов, а также разделительные конденсаторы по числу инверторных ячеек, одной из своих обкладок подключенные к первому из выводов постоянного тока соогветствуюших тиристорного и диодного мостов f3).

Однако в атом решении достигается лишь удвоение выходного напряжения по отношению к выходному напряжению каждого из мостов, что приблизительно состав ляет 500 В. Для питания ряда индукцион678617 ных нечей требуется напряжение 8001600 В. Такое же напряжение требуется для питания печей, удаленных от инвертора на значительное расстояние (40

100 м), так как передача энергии высо- 5 кой частоты на такие расстояния при низ« ком напряжении источника питания сопровождается повышенными потерями и снижением KIID установки.

Цель изобретения - расширение функци- ональных возможностей инвертора за счет повышения его выходного напряжения и Kljll.

Поставленная цель достигается тем, что в известном инверторе вторые обкладки разделительных конденсаторов кроме первого йодключены ко вторым выводам постоянного тока мостов предшествующих ячеек, а выходные выводы инвертора образованы второй обкладкой первого конденсатора и вторым выводом постоянного тока мостов последней ячейки.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема резонансного высоковольтно25 го инвертора.

Высоковольтный инвертор содержит инверторные ячейки 1, 2, 3, собранные на тиристорах 4-15, диодах 16-27 с коммутирующими LC цепочками в диагоналях зо переменного гока, выполненными на конденсаторах 28-30 и катушках индуктивности 31-33, входные дроссели 3439, через которые тиристорные и диодные мосты подключены к источнику питания, разделительные конденсаторы 40-42, при

35 этом одна обкладка конденсатора 40 и один вывод постоянного тока моста 3 образуют выходные выводы инвертора, к которым подключают нагрузку 43.

Разделительные конденсаторы 4042 нормально заряжены через входные дрос»сели 34-39 до напряжения источника пи тания, Импульсы управления поступают на тиристоры всех мостов @ ep>>p> синфазно 4>

Тогда во время работы тиристоров 4, 7, 8, 11, 12, 1,5 коммутирующие конденсаторы 28-30 колебательно перезаряжаюх» ся по цепи 4-28-31-7-41-8-29-32-1 1»

-42-1230-33-15-43-404, при этом

50 через нагрузку 43 протекает импульс тока в направлении, указанном,на чертеже стрелкой. После прохождения колебатеш ного тока через нуль, открываются обратные диоды 16, 19, 20, 23, 24, 27 и

55 процесс перезаряда коммутирующих конденсаторов продолжается по цепи 27-33 0-244223 32-29 20-41-1 9-31

-28-16-4043-27, при этом через на грузку 43 протекает импульс тока в направлении противоположном, указанному на чертеже стрелкой. Аналогичный процесс перезаряда.коммутирующих конденсаторов

2830 происходит при работе тиристоров

5, 6, 9, 10, 13, 14 и диодов 17, 18, 21, 22, 25, 26. Во время работы инвертора разделительные конденсаторы 4042 непрерывно подзаряжаются от источника питания.

Полярность коммутирующих конденсаторов 28-30 к моменту включения тирис» торов 4, 7, 8,. 11, 12, 15 показана на чертеже откуда видно, что напряжения; на конденсаторах складываются. Волновое сопротивление конденсатора перезаряда конденсаторов 28-30 также складывается из волновых сопротивлений коммутирующих цепочек и тиристорных мостов, что позволяет пропорционально увеличивать сопротивление нагрузки и получить на выходе инвертора напряжение, превышающее выходное напряжение каждого инвертирующего моста в л раз, где n - число. инверторных ячеек.

Описанный высоковольтный инвертор ! позволяет путем подбора числа ячеек получить на выходе требуемое высокое напряжение, что обеспечивает высокий KIIll ин,вертора, особенно при питании удаленных нагрузок.

Следует заметить, что в высоковольт ном инверторе, при срыве инвертирования в одном иэ мостов, исключается возможность непосредственного разряда разделительного конденсатора через тиристоры коротко замкнутого моста, что воэмож-< но в известных инверторах. Скорость нарастания тока короткого замыкания через тиристоры моста не превышает в высоковольтном инверторе скорости нарастания импульса рабочего тока. Ситема защиты при этом безаварийно отключает инвертор от исрочНика питания.

Высокое выходное напряжение и повышенная надежность позволяет испольэовать высоковольтный инвертор для питания мощных индукционных нагревательных установок. Наиболее целесообразным является применение предлагаемого инвертора для питания удаленных нагрузок. Расчет показывает, что при удалении нагрузки до

lOO м от инвертора КПБ последнего с учетом потерь в линии не ниже 0,88 при выходном напряжении 1600 В, в то вре мя как КПД известного инвертора в аналогичных условиях составляет 0,82 0,84.

678617

Составитель Г. Мыцык

Редавтор I1. Зубов Текред,M. Петко оорректор A. 3л севко

Заказ 4577/46 Тираж 857 Подгаовое

11НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Резонансный высоковольтный инвертор, содержаший однофазные преобразовательн-

ыее ячейки, каждая из которых выполнена в виде подключенных через дроссели ко входным выводам инвертора и соединенных встречно-параллельно тиристорного и диодного однофазных мостов с коммутируюшими LC -цепочками, включенными между выводами переменного тока этих моо- Io тов, а также резделительные конденсаторы по числу ячеек, одной иэ своих обкладок подключенные к первым выводам постоянного тока соответствуюших тиристорного и диодного мостов, о т л и ч а юш и и с я тем, что, с целью повышения

КПБ и расширения функциональных возмож6 ностей вторые обкладки разделительных конденсаторов, кроме первого, подключены ко BTopbIM выводам постоянного тока мостов предшествуюших ячеек, а выходные выводы инвертора образованы соответст» венно, второй обкладной первого конденсатора и BTopbIM выводом постоянного тока мостов последней ячейки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Труды Уфимского. авиационного ино» титута. Уфа. Вып. 48, с. 46.

2. Авторское свидетельство СССР

hb 486439, кл. Н 02 М 7/537, 1976, 3. Васильев A. С. Статистические преобразователи частоты IIIIs индукционного нагрева. М., "Энергия", 1974, с. 173.