Мостовой резонансный инвертор

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е ««741397

ЙЗОБРЕТЕИ ЙЯ (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22)Запвлено 27.05.77(2l) 2492155/24 0 (51) М. Кл.

2 с присоединением заявки ¹â€”

Н 02 М 7/515

Гесударстеанньй квинтет

СССР (23) Приоритет— оо делам . изобретений и отхрытнй

0"Ублн "овано 15.06.80. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 18 06 80 (53) Уд K 621.314. .58(088.8) В. В. Смородинов, Б. М. Старунов и К. К. Фролов (72) Авторы изобретения

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М. H. Калинина (71) Заявитель (54) МОСТОВОЙ РЕЗОНАНСНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразовательной текнике, а именно к области статических преобразователей повьппенной частоты для электротехнических установок.

Известны различные варианты испол5 нения силовых схем резонансных инверторов, работающих на повышенной частоте при изменении параметров нагрузки.

В одник схемак ограничение напряже10 ния на коммутирующих элементах при работе на переменную нагрузку осуществляется путем встречно-параллельного включения управляемык и неуправляемык дополнительных вентилей 1) и $2)1 или за счет разделения цепей заряда и разряда коммутирующих емкостей (3 .

Известны также схемы, где ограничение напряжения осуществляется с по

20 мощью диодов обратного тока, через, которые происходит сброс излишней реактивной энергии коммутирующик индуктивноотин иоточнииу l4).

Каждый из этик вариантов схем имеет свои определенные недостатки, ограничи вающие область их применения. В частности для схем с диодами обратного тока этим недостатком является неустойчи вость инвертирования на повышенной час тоте при увеличении тока нагрузки из-ва наличия существеннык коммутациониых перенапряжений, которые имеют место в этих схемак при обрыве обратных токов тиристоров и диодов в момент их выключения. Существуют различные меры по ограничению этих коммутационных перенапряжений, однако использование этик мер может привести к ухудшению технико-экономическик показателей преобразователя.

Наиболее близким к изобретению является мостовой резонансный инвертор, каждый ключ которого выполнен в виде мостовой тиристорной ячейки с коммутирующим. конденсатором и последовательно включенной с этой ячейкой ограничительной индуктивностью, содержащий

3 74 коммутирующие индуктивности, диоды об ратного тока, соответствующий силовой электрод которых соединен с соответствующим ключом и через упомянутую индуктивность связан с выходным выводом иниерторе f5). Огреничение номмутенионных перенапряжений в этом инверторе осуществляется эа счет вынесения части коммутирующей индуктивности из контура сброса излишней реактивной энергии и включение ее в виде ограничительной индуктивности непосредственно последовательно с мостовой тиристорной ячейкой.

1397 4 степени снижает технико»экономические показатели резонансного инвертора.

Цель изобретения - упучшение технико-зкономических показателей за счет уменьшения напряжения на коммутирующих конденсаторах.

Укаэанная цепь достигается тем, что дополнительные дроссепи насыщения включены и каждое плечо моста инвертора последовательно с коммутирующими индук» тивностями между ключом и выходным .выводом инвертора.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема .предлагае15

25 зо

Недостатком этого инвертора является высокий уровень- ограничения напряжения на коммутирующих конденсаторах при изменении параметров нагрузки, так как ограничительная .индуктивность не входит в контур сброса излишней энергии, а процесс коммутации рабочих,тиристоров на соответствующие диоды обратного тока затягивается. С увеличением рабочей чистоты и выходной мощности инвертора резко возрастают коммутационные перенапряжения, которые зависят от скорости спада и амплитуды обратных токов включения тиристоров и диодов, что приводит к сгыву инвертирования. Ограничение амплитуды обратных токов включения полупроводниковых вентилей осуществляется путем включения последовательно с ними дросселей насыщения. Эффективность ограничения коммутационных перенапряжений увеличится, если в известном устройстве включить непосредственно последовательно диодам обратного тока дополнительные дросселя насыщения, а ограничительные индуктивности также выполнить в виде дросселей насыщения. Кроме того недостатком также является относительно высокий уровень ограничения напряжения на коммутирующих конденсаторах, включение диодов обратного тока происходит с задержкой, равной времени перемагничивания дросселей насыщения, включенных последовательно этим диодам. Время ае перемагничивания обратно пропорционально приложенному к обмотке дросселя напряжению, которое и момент включения диодов мало и равно разности напряжений на конденсаторе фильтра и коммутирующем конденсаторе, т. е. процесс коммутации тока рабочих тиристоров на отсекаю щие диоды затянется. Это является при чийой увеличения напряжения на коммутирующих конденсаторах, что в значительной мого мостового резонансного инвертора; . на фиг, 2 - временные диаграммы, пояс пяющие процессы в инверторе.

Устройство содержит ключи 1»4, каждый из которых выполнен в виде мостовой тиристорпой ячейки с управляющими вентилями 5-8 и коммутирующим кон денсат ором 9, последовательно соеди-. ненной с дросселем 10 насышения, коммутирующие индуктивности 11-14, дополнительные дросселя насыщения 15-18, диоды обратного тока 19-22, конденса тор 23 фильтра и выходные выводы 24 и 25. .Формирование одной полуволны выходного тока нагрузки осуществляется одновременным включением противофазных ти ристоров нечетных ключей мостового ре» зонансного инвертора, формирование другой полуволны - одновременным включением противофазных тиристоров четных . ключей. Лиоды обратного тока 19 и 21 (20 и 22) совместно с дополнительными дросселями пасьпцения 16 и 18 (15 и 17) и кочденсатором 23 фильтра образуют контур сбросов излишней реак» тивной энергии коммутирующих индуктивностей 12 и 14 (11 и 13) источнику

23-21-12-1 6-25-24-18-14-1 9 23

{23-22-11-15-24-25«17-13-20 23).

Включение диодов обратного тока 20 и

22, (19 и 21) происходит в тот момент, когда напряжение на зажимах цепи ll15-24-? 5-1 7-1 3 (14-1 8-24-25»1 6»

12) станет равно или больше напряженич на конденсаторе фильтра 23. К моменту включения диодов обратного тока

22 и 22 (19 и 21) дросселя насьпцения (14 и 16) находятся уже в насы» щенном состоянии и поэтому задержки на включение не,происходит. В результате осуществляется более жесткое ограм ничение напряжения на коммутирующих конденсаторах.

Формула изобретения

Мостовой резонансный инвертор, «аж дый ключ которого выполнен в виде мос товой тиристорной ячейки с коммутирую щим конденсатором и последовательно щ включенным с этой ячейкой дросселем насыщения, содержащий коммутирующие индуктивности, диоды обратного тока, соответствующий силовой электрод кото» рых соединен с соответствующим ключом

1 и через упомянутую коммутируинцую ин дуктивность связан с выходным выводом инвертора, а также дополнительные дрос сели насыщения по числу диодов обратно готока, отличающийся тем, щ что, с целью улучшения техникоекономических показателей за счет уменьшении напряжения на коммутирующих конденсаторах, упомянутые дополнительные дросселя насыщения включены s каждое пле-.

25 чо моста инвертора последовательно с коммутирующими индуктивностями между ключом и выходным выводом инвертора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

ЗО . 1. Патент США Ж 321 45, Ъй 3406327, 1968.

2. Патент США М 321 45, %3487289, 1969.

3. Патент Англии, Н 2

З5 М 1157813, 1969.

4. Авторское свидетельство СССР

% 52521 3в кл. Н 02 М 7/5 15, 1 976.

5. Патент Австрии 21 18, М 255572, 1967, 5 74

Таким образом, включение дополнительных дросселей насыщения последовательно коммутирующим индуктивностям между ключом и выходным выводом мос тового резонансного инвертора дает возможность улучшить технико-экономические показатели за счет уменьшения напряжения на коммутирующих конденсаторах и одновременно обеспечить устойчивую работу инвертора при изменении параметров нагрузки от номинальных до коротко- го замыкания.

На фиг. 2 представлена диаграмма тока 26 через тиристоры инвертора и нап ряжения 27 на коммутирующем конденсаторе, иллюстрирующие эффект ограничения на коммутирующем конденсаторе в режиме 28, когда отсутствует ограничение, в режиме 29; когда используются ограничительные индуктивности, в режиме 30, когда используются дросселя наСыщения, включенные по схеме известного устройства, в режиме 31, Фогда дросселя насыщения включены по схеме предлагаемого изобретения. Напряжение на коммутирующем конденсаторе показа» но на диаграмме в относительных единицах, где базовой величиной является напряжение источника питания мостового резонансного инвертора.

Испытания статического преобразователя 100 кВт частоты 10000 Гц, собранного по предлагаемой схеме мостового резонансного инвертора подтверждают надежность его работы в качестве источ» ника питания закалочной установки. Напряжения на коммутирующих конденсато-оах инвертора не превышает 120Ь нап ряжения источника питания при измене

1397. 6 нии параметров нагрузки в процессе нагрева детали.