Автономный последовательный инвертор

 

00 752690

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВЙДЕ ТЕЛЬ СТВУ

Союз Сееетских

Социалистических

Ресиублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.03.78 (21) 2588185/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.07.80. Бюллетень ¹ 28 (45) Дата опубликования описания 30.07.80 (51) М. Кл.

Н 02 М 7/515

Государстеенный комитет (53) УДК 621.314.572 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. В. Шипицын, В. И. Лузгин, А. А. Рухман, А. A. Новиков, В. Н. Антонова и В. А. Самородов

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

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к автономным последовательным инверторам, и может быть использовано, например, в установках для индукционного нагрева металлов. Э

Известны автономные последовательные инверторы.

В одном из известных автономных последовательных инверторов ограничение напряжения на элементах при изменении на- )0 грузки достигается за счет дополнительных вентилей и конденсаторов (1).

B другом известном инверторе для дальнейшего улучшения технико-экономических показателей применены вспомогательные и 15 обратные вентили, с помощью которых осуществляется ограничение напряжения на нагрузке и отвод избыточной энергии от коммутирующих и фильтровых дросселей (21. 20

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является автономный последовательный инвертор, содержащий вспомогательные и обратные вентили, с помощью которых осуществляется от- 25 вод избыточной энергии от коммутирующих дросселей и нагрузки (3). Однако в таком инверторе напряжение на тиристорах велико, а время, предоставляемое им для восстановления запирающих свойств, зависит от величины нагрузки.

Целью настоящего изобретения является снижение напряжения на тпрнсторах и повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что автономный последовательный инвертор, содержащий мост силовых тирпсторов с коммутирующим конденсатором в диагонали постоянного тока, причем последовательно с каждым из тпристоров включен насыщающнйся дроссель и соответствующая полуобмотка анодного илп катодного фильтрового дросселя, средние точки обмоток которых связаны через ограничивающие дроссели с соответствующими входными выводами, а крайние выводы — через фильтровые конденсаторы и коммутирующие дроссели с выходными выводами, и содержащий вспомогательные и обратные вентили, снабжен включенным между средними точками обмоток фпльтровых дросселей дополнительным конденсатором, выводы которого через вспомогательные вентили связаны с соответствующими тачками соединения фильтровых конденсаторов и коммутирующих дросселей.

Принципиальная электрическая схема ипвертора приведена па чертеже. На схеме

Э обозначены; 1 — 4 — силовые тиристоры, Бкоммутирующий конденсатор, б, 7 — фильт. ровые дроссели, 8, 9 — коммутирующие дроссели, 10 — 13 — вспомогательные вентили, 14 — 17 †дополнительн вентили, 18—

21 — обратные вентили, 22 †дополнительный конденсатор, 23 — нагрузка, 24 — 27— фильтровые конденсаторы, 28 — 31 — насыщающиеся дроссели, 32, 33 — ограничивающие дроссели.

Инвертор в установившемся режиме работает следующим образом. В первом такте работы отпираются вентили 1, 2 и импульс тока за счет энергии, запасенной в коммутирующем конденсаторе, протекает вначале по контуру: 5 — 2 — 31 — 17 — 8—

23 — 8 — 14 — 28 — 1 — 5, а затем, когда запираются вентили 14 и 17, — по контуру: 24—

28 — 1 — 5 — 2 — 31 — 27 — 8 — 23 — 8 — 24. Во второй половине полупериода тока, когда напряжение на коммутирующем дросселе 8 принимает полярность, указанную на чертеже, и превышает напряжение источника питания, отпираются вентили 10, 13. С этого момента прекращается ток в контуре: 24—

28 — 1 — 5 — 2 — 31 — 27 — 8 — 23 — 8 — 24, и протекает ток сброса избыточной реактивной энергии с коммутирующего дросселя 8 по контуру: 8 — 10 — 22 — 13 — 8 — 23 — 8. При этом ток сброса протекает по нагрузке в ту же сторону, что и ток моста инвертора. Во втором такте отпираются вентили 3, 4 и импульс тока протекает вначале по контуру: 5 4 30 — 16 — 9 — 23 — 9 — 15 — 29 — 3 — 5, а затем, когда запираются вентили 15, 16, по контуру: 25 — 29 — 3 — 5 4 30 — 26 — 9—

23 — 9 — 25. Во второй половине полупериода тока, когда напряжение на коммутирующем дросселе 9 принимает полярность, указанную на чертеже, и превышает напряжение источника питания, отпираются вентили

11, 12. С этого момента прекращается ток в контуре: 25 — 29 — 3 — 5 4 30 — 26 — 9—

23 — 9 — 25, и протекает ток сброса избыточной реактивной энергии с коммутирующего дросселя 9 по контуру: 9 — 11 — 22 — 12 — 9—

23 — 9. При этом ток сброса протекает по нагрузке в ту же сторону, что и ток моста инвертора, При возрастании эквивалентного сопротивления пагрузочного контура на нем возрастает напряжение. С момента достижения амплитуды напряжения на нагрузке, равной напряжению источника питания, отпираются вентили 18, 19, 20, 21 и протекает ток сброса избыточной реактивной энергии, запасенной в нагрузке, по контурам; 23—

18 — 22 — 21 — 23 и 23 — 19 — 22 — 20 — 23. При этом происходит ограничение напряжения на нагрузочном контуре и исключается нарушение коммутации вентилей инвертора при значительном возрастании эквивалентного сопротивления нагрузки.

Таким образом, предлагаемый инвертор позволяет, во-первых, ограничить напряже5

50 ния на элементах инне тора в режимах малых сопротивлений и при раскомпенсации нагрузочного контура на заданном уровне; во-вторых, на интервале времени, предоставляемого на восстановление управляемости, к прямым вентилям прикла-. дывается обратное напряжение, что способ-. ствует скорейшему рассасыванию неоснов. ных носителей в вентиле и восстановлению его свойств управляемости; в-третьих, интервал времени, предоставляемого на восстановление управляемости, практически не зависит от степени компенсации нагрузочного контура и от величины его эквивалентного сопротивления даже при значительном возрастании последнего, поскольку напрякение на нагрузке ограничено обратным вентильным мостом, следовательно, инвертор способен работать в широком диапазоне изменения сопротивления нагрузки; вчетвертых, поскольку к прямым вентилям в момент отпирания противофазных прикладывается напряжение, равное геометрической сумме напряжений на коммутирующих конденсаторе и дросселе, на нагрузке и источнике питания, оно оказывается ниже на 30 — 40%, чем в схемах с коммутирующими дросселямп, вынесенным из моста иниертора, что позволяет снизить число последовательно соединенных вентилей в плече инвертора и тем самым снизить стоимость основного оборудования; в-пятых, включение диодов сброса, связанных с отпайками половин коммутирующих индуктивностей, позволяет снизить длительность затягивания тока сброса во второй половине полупериода, т. е. позволяет устранить режим отпирания очередных вентилей, когда еще не окончился этап сброса, который сопровождается черезмерными скоростями нарастания тока в прямых вентилях; это также позволяет дополнительно снизить раскачку напряжения на коммутирующем конденсаторе, которая возможна из-за наличия паразитных индуктивностей в контурах сброса избыточной реактивной энергии; в-шестых, при протекании тока сброса в ту же сторону, что и тока моста инвертора, снижается уровень гармонических составляющих и повышается коэффициент использования основного оборудования преобразователя.

Формула изобретения

1. Автономный последовательный инвертор, содержащий мост силовых тиристоров с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, последовательно с каждым из тиристоров включены насыщающнйся дроссель и соответствующая полуобмотка одного из фильтровых дросселей, средние точки обмоток которых связаны через ограничивающие дроссели с соответствующими входными выводами, а концы через фильтровые конденсаторы и коммугг

Составитель А. Сытин

Редактор В. Левятов

Корректор 3. Тарасова

Заказ 1221/9 Изд. № 392 Тираж 798 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

1 ипография, пр. Сапунова, 2 тиру@щне дроссели = с выходнымИ выводами, и имеющий вспомогательные и обратные вентили, отличающийся тем, что, с целью снижения напряжения на тиристорах и повышения надежности, он снабжен включенным между средними точками обмоток фильтровых дросселей дополнительным конденсатором, обкладки которого через вспомогательные вентили связаны с соответствующими точками соединения фильтровых конденсаторов и коммутирующих дросселей.

2. Инвертор по п. 1, отличающийся тем, что обмотки коммутирующих дросселей выполнены, каждая, с промежуточным выводом, подключенным через дополнительный вентиль к соответствующему крайнему выводу обмотки фильтрового дросселя.

»«- - сМ

Э. Инвертор fio пп. 1 н 2, отличаю. щи и с я тем, что обратные вентили в нем образуют мост, выводы переменного тока которого связаны с выходными выводами, а выводы постоянного тока — с упомянутым дополнительным конденсатором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l0 1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2389012/07, кл. Н 02М 7/515, 1976.

2, Авторское свидетельство СССР по заявке ¹ 2388927/07, кл. Н 02М 7/515, 15 1976.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2324482/07, кл. Н 02 М 7/515, 1976.