Автономный последовательный инвертор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<»i 750685 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 05.04.78 (21) 2599355/24-07 (51) М. Кл.

Н 02 М 7/515 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет (23) Приоритет— по делам изобретений и открытий

Опубликовано 23.07.80. Бюллетень №27 (53) УД К621.314., . 57 2 (088.8) Дата опубликования описания 25.07.80

В. В. Шипипын, А. А. Рухман, А. A. Новиков, В. И. Лузгин, B. В. Рудный и В. Н. Антонова (72) Авторы изобретения

Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С, М. Кирова (71) Заявитель (54) АВТОНОМНЫЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для индукпионного нагрева металлов.

Известен ряд схем последовательных инверторов, в которых сброс избыточной реактивной энергии, запасенной в коммутирующем контуре, осуществляется неподредственно с коммутирующих дросселей в нагрузку и источник питания 11.

В известной схеме сброс избыточной реак1О тивной энергии осуществляется на нагрузку и дополнительные конденсаторы, заряжен ные до половины питающего напряжения, что вызывает затягивание тока сброса и снижение предельной допустимой рабочей

15 частоты, поскольку во время горения встречных диодов к прямым вентилям прикладывается малое обратное напряжение, и как следствие возрастает, интервал времени,необходимый для восстановления управляемости прямых вентилей. Кроме того, при работе на нагрузку, при которой в широких пределах изменяется не только величина нагрузочного сопротивления, но

2 и соотношение между активной и реактивной составляющими (а это может иметь место, например, при работе на магнитсстрикционный или пьезоэлектрический преобразователь, подключенный непосредственно или через разделительный трансформатор) за счет возрастания в выходном напряжении высших гармоник, появления высокочастотных пиков время, предоставляемое для восстановления

: правляемости, снижается еще более. Все это снижает частотный диапазон указат ной схемы.

Наиболее б:птзкой является схема последовательного инвертора, в которой имеется два тиристорных моста, разделенных фильтровыми дросселями, две группы попарно последовательно соединенных фильтровых конденсаторов, между конденсаторами одной из которых включены коммутирующие дроссели, общий вывод которых и общий вывод фильтровых конденса торов другой группы служат для под ключения нагрузки, а отпайки коммутзт750688 ру1ощих дросселей подключены через встречный диод к другим обкладкам фильтровых конденсаторов, первые обкладки которых соединены с этими же дросселямн (2$ . Сброс избыточной реактивной энергии с коммутирующих дросселей осуществляется посредством встречных вентилей на противофазные фильтровые конденсаторы, заряженные до половины питающего напряжения. 10

В этой схеме за счет симметричной подпитки улучшается гармонический состав выходного напряжения при работе на резко переменную нагрузку, уменьшаются пики высокочастотного напряжения на 15 нагрузке, что благоприятно сказывается на величине времени, предоставляемого для восстановления управляемости прямых вентилей. Однако в связи с тем,что сброс напряжения с коммутирующих дросселей 0 осуществляется на конденсаторы, заряженные до половины питающего напряжения, затягивание тока сброса с коммутирующих дросселей по-прежнему остается, а следовательно, остается и ухудшение условий 25 восстановления упра;;ляемости прямых вентилей и снижение частотного диапозона, Е1ель изобретения- повышение надежности и расширения частотного диапазона устройства.

Для этого в автономном последователь-ном инверторе, содержащем два тиристорных моста с коммутирукнцими конденсаторами в диагоналях переменного тока и включенными последовательно с каждым из 35 тиристоров коммутирующими дросселями, причем выводы постоянного тока мостов связаны со входными выводами через фильтровые дроссели с отпайками, две последовательные вспомогательные цепочки, включенные, первая, между первым выходным выводом и анодной группой первого моста, а вторая между первым выходным выводом и катодной группой второго моста и состоящие, каждая, из 45 вспомогательного коммутирующего с отпайкой дросселя и вспомогательного фильтрового конденсатора, к точкам соединения которых подключены одни электроды вспомогательных венти- 50 лей, причем отпайка вспомогательного коммутирующего дросселя первой цепочки подключена через один встречный вентиль к анодной группе первого моста, а отпайка вспомогательного коммутирующего дросселя второй цепочки через другой встречный вентиль — к катодной группе второго моста, два фильтровых конденсатора, 4. включенные между вторым выходным выводом и, соответственно, анодной группой второго и катодной группой первого мосто в, причем указанные группы связаны с первым выходным выводом через цепочки, состоящие, каждая,из вентиля и дросселя сброса, введены ограничительные дроссели, подключенные ко входным выводам, дополнительный конденсатор, соединяющий отпайки фильтровых дросселей, и два дополнительных, вентиля, включенные, ка кдый, между вторым выходным выводом и отпайкой соответствующего фильтрового дросселя, к которой подключен другой электрод соответствующего вспомогательного вентиля.

Схема инвертора представлена на чертеже, Инвертор содержит два вентильных моста, образованных тиристорами 1, 8, пос ледовательно с которыми включены коммутирующие дроссели, (насыщающиеся реакторы) 9-16, в диагонали которых включе-,. ны коммутирующие конденсаторы 17 и 18, фильтровые дроссели 19 и 20;. ограничи- вающие дроссели 21 и 22; фильтровые конденсаторы 23 и 26, коммутирующие дроссели 27 и 28, дроссели сброса 29 и 30, вентили 31 и 32, вспомсгательные вентили 33 и 34; дополнительные вентили

35.и 36, встречные вентили 37 и 38, нагрузку 39, дополнительный конденсатор 40.

Схема работает в установившемся режиме следующим образом.

В первом такте открываются тиристоры

1 и 2 и ток под действием напряжения на коммутирую цем конденсаторе 17 протекает вначале по контуру 17 — 2 — 12— — 26 — 39 — 27 — 37 — 9 — 1 — 17, а затем, когда выключается вентиль 37, по контуру 23 — 9 — 1 — 17 — 2 — 12—

\ — 2G — 39 — 27 — 23. Во второй половине полупериода тока, когда напряжение на коммутирующем дросселе 27 принимает полярность, указанную на чертеже, и превышает напряжение питания, до которого заряжен дополнительный конденсатор 40, открываются вентили 33 и 36.

С этого момента прекращается ток вконтуре23-9- 1- 17-2- 12— — 26 — 39 — 27 — 23, прекращается перезаряд коммутирующего конденсатора на заданом уровне и протекает ток сброса по контуру 27 — 33 — 40 — 36 — 39— — 27. При этом ток сброса по нагрузке протекает в ту же сторону, что и ток моста. Во втором такте открываются вен750685 6 частоты выбирать оптимальное соотношение между напряжением на нагрузке и

24 иа коммутируюшем конденсаторе, чтобы обеспечить Оптимальные условия для восстановления управляемости прямь1х вентипей; в-третьих, симметри 1пая подпитка нагрутд зочного контура током мостов и про1 текание тока сброса согласно с током моста позволяет снизить уровень гарл ot0 нических составлякщих в выходном токе; в — четвертых, изменение отпайки тили 5 и 6 противофазного веитильного моста, и ток протекает вначале по контуру 18 — 6 — 16 — 38 — 28 — 39

13 — 5 — 18, а затем, когда выклю чается вентиль 38, по контуру 24 — 13 — 5 — 18 — 6 — 16 — 25 — 28 — 39— — 24. Во второй половине полупериода, ка, когда напряжение на коммутируюшел дросселе 28 принимает полярность, указанную на чертеже, и превосходит напряжение питания, открываются вентили

34 и 35. С этого момента прекращается ток -по контуру 24 — 13 — 5 — 18 — 6—

1 6 — 2 5 — 2 8 — 39 — 2 4, прекращаетсяя перезаряu коммутирующего конденсато

15 ра 18 на заданом уровне и протекает ток сброса по контуру 28 — 39 — 35 — 4С— — 34 — 28. При этом ток сброса по нагрузке протекает в ту же сторону, что

"0 и ток моста ипвертора. В последующие такты открываются вентили 3. 4 и 7„, 8, при этом коммутационные процессы повторяются.

При возрастании эквивалентного сопро25 тивления нагрузочного контура растет уровень выходного напряжения, при этом, начиная с некоторого критического уровня, резко снижается время, предоставляемое на восстановление управляемости

„З0 прямых вентилей.. Для ограничения такого роста выходного напряжения вклю 1ены вентили 32 и 3.1, которые открываются с момента равенства напряжения на нагрузке 39 и напряжения на фильтровых конденсаторах 24 и 26, заряженных до половины питающего напряжения и протекает ток сброса избыточной энергии, запасенной в нагрузке по контурам 39— — 29 — 31 — 24 — 39 и 39 — 26 — 30— 32 — 39, Изменением величины дроссе40 лей 29 и 30 достигается изменение уровня ограничения напряжения на нагрузке от половины питающего и выше.

Таким образом, схема позволяет . .снизить длительность затягивания тока сброса, поскольку сброс избыточной реактивной энергии осуществляется на дополнительный конденсатор, заряженный до полного напряжения питания, при этом расход избыточной энергии происходит быстрее в два раза, во — вторых, инвертор способен работать на любую нагрузку, эквивалентное сопротивление которой может по величине изменяться от О до о, а по характеру может иметь любое соотношение активной и реактивной составляюших, так, как схема позволяет в зависимости от характера нагрузки и

КО, .л1утиру1Оаих дросселей, к которым подключены встречные диоды, позволяет допол1штельно снизить уровень раскачки начряжения на кол1л1утирукиел1 конденсаторе, увеличивающийся и — з3 паразитньГХ индуктивностей, включенных в контур основного сброса, и сн11зить длительность протекания тока сброса во второй половине полупериодов выходного тока, В целом схел1а позволяет повысить выходную частоту инвертора в 1,5 раза II надеж1:.Ость его работе,.

Фap;,:óëàизобретения

Автономный последовательный инвертор, содержащий два тиристорнь1х MocTQ с комл ут li! у10111ил1и конде1!сято1мми в ди а гоняли .. Оремеиногс тока и вк ИОченныМИ ПОС 1вт1ОВатЫ1ЬПО С Каждь1М ИЗ тИРИСТОРОВ КОМЛ1 ТИРУЮШИл!И ДРОССРЛЯМИ! причем выводы постоянного тока мостов связаны со входными выводами через фильтровне дросселя с отпайками, две последовательные вспомогательные иепочки, включенные, первая, между первым выходным выводом и анодной группой первого моста, а вторая — между первым выходным выводом и катодной группой второго моста и состоящие, каждая, из вспомогательного коммутирующего с отпайкой дросселя и вспомогательного фильтрового конденсатора, K точкал1 соединения которых подключены одни эл ектроды вспомогател ьных вентилей, причем Отпайка вспомогательного Ko!vмутируюшего дросселя первой цепочки подключена через один встречный вентиль к анодной группе первого моста, а отпайка вспомогательного кол1мутирующего дросселя второй цепочки через другой встречный вентиль — к катодной группе второго моста, два фильтровых конденсатора, включенные между вторым выходным выводом и, соответственно, анодной группой второго и катодной груп750685 ным ВыВОдОм и Отпайкой соответствующегО фильтРОВОгО ДРосселЯ к KoToPQ6 IIQIIIUIIo

I чен другой электрод соответствующего вспомогательного вентиля °

16

Составитель И. Жеребина

Техред Н. Ковалева Корректор М, Демчик

Редактор Т,Клюкина

Заказ 4668/44 Тираж 783 Подписное

БНИИПИ 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. пой первого мостов, причем указаннь

Группы связаны с первым выходным выводом через цепочки, состоящие, каждая извентиля идросселя сброса, о т л и ч а ющ и Й с я тем,что,спельюповыщеннянадеж ности и расш ирения частотного диапазона, он снабжен ограничительными дросселями, подключенными ко входным выводам, дополнительным конденсатором, соединяю— щим отпайки фильтровых дросселей и двумя дополнительными вентилями, включеннымв каждый, между Вторым выходИсточники. информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹610266, кл. Н 02 М 7/515, 1976, 1О 2. Авторское свидетельство СССР по заявке N 2308068,кл. Н 02 М 7/515, 1 976.