Последовательный инвертор

 

,!ю 4

САНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

"И

Союз Советских

Социалистических

Республик ()782098

К АВТОРСКОМУ СВ ТИЮСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву В 647817 (22) Заявлено 23.10. 78(23) 2675618/24-07 (5l) + с присоединением заявки М (23) Г3риоритет

Н 02 И 7/5.15

Государственный комитет

С С С Р но ямам изобретений я открытий

Опубликовано. 231180.6þëèå÷åèü Но 43 (53) УДК 621. .314.572 (088.8) Дата опубликования описания 231180

В. В. Шипицин, В. С. Ухов, В. Н. Антонова, A. A. Новиков, В. И. Лузгин и A. A. Рухман (72) Авторы изобретен и я (71) Заявитель

Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С. И. Кирова (54 ) ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫИ HRBKPTOP

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к последовательным инверторам и может быть использовано, например в источниках тока высокой частоты индукционных нагревательных установок.

По основному авт. св. 9 647817 из,вестен последовательный инвертор, ис пользуемый преимущественно в источниках тока высокой частоты, для питания индукционных нагревательных установок. Инвертор содержит два тиристорных моста, каждый из которых содержит коммутирующий контур в диагонали переменного тока, причем точ- т5 ка соединения анодов тиристоров каждого из мостов соединена с положительным входным выводом инвертора через последовательную цепь иэ первого и второго фильтровых др8сселей, точ- 26 ка соединения катодов тиристоров каждого из мостов соединена с отрицательным входным выводом через третий фильтровый дроссель, а точка соединения первого и второго фильтровых дросселей одного моста соединена через фильтровой конденсатор с точкой соединения катодов тиристоров другого моста, причем в каждом иэ мостов точка соединения анодов тиристоров одно- 3О го моста соединена через последовательную цепь, образованную конденсатором и дросселем, имеющим промежуточный вывод, с точкой соединения катодов тиристоров другого моста, дроссель зашунтирован двумя встречно-последовательно соединеннымн диодами, точка соединения которых связана с точкой последовательного соединения первого и второго фильтровых дросселей второго моста, а промежуточный вывод дополнительного дросселя связан через диод, включенный в прямом направлении, с точкой соединения анодов тнристоров этого же моста (1 ).

Однако при повышении частоты н мощности начинает сказываться влияние сопротивления соединительных проводов я диодов, шунтирующих нагрузку с фнльтровыми конденсаторамн. При этом амплитудное значение напряжения на нагрузке ограничивается выше уровня питающего нагряжения. В результате при возрастании сопротивления нагрузки наблюдается преждевременный переход отрицательного запирающего напряжения на тиристорах к положительным значениям, снижается время, предоставляемое для восстановления управляемости тнристоров н, следовательно, 782098 снижается надежность работы инвертора..

Цель изобретения — повышение на дежности работы инвертора путем ликвидации влияния сопротивления соединительных проводов и вентилей, шунтирующих нагрузку с фильтровыми конденсаторами.

Поставленная цель достигается тем, что инвертор снабжен дополнительными дросселями и компенсирующим конденсатором, обкладки которого связаны 10 .с выходными выводами через дополнительные дроссели, включенные, каждый последовательно с двумя встречно-включенными диодами в цепочку, шунтирующую дроссель. 15

На чертеже схематически изображен инвертор..

Инвертор содержит тиристоры 1-8, коммутирующие конденсаторы 9 и 10, внутренние коммутирующие дроссели 11 и 12, внешние коммутирующие дроссели

13 и 14, фильтровые конденсаторы 15 и 16, дополнительные фильтровые конденсаторы 17 и 18, диоды 19 — 24, активно-индуктивную нагрузку 25, подключаемую к.выходным выводам инверто- 5 ра, первый 26 и 27 и второй 28 и 29 фильтровые дроссели,через которые тиристорные мосты подключены к положи- тельному полюсу. источника питания

I фильтровые дроссели 30 и 31, через 30 которые тиристорные мосты подключены к отрицательному полюсу источника питания, дополнительные дроссели 32 и

33, включенные в цепь нагрузочного колебательного контура, компенсирую- 5 щий конденсатор 34, первый 35 и второй 36 тиристорные мосты."

Два тиристорных моста 35 и 36, содержащие тиристоры 1-8, коммутирующие конденсаторы 9 и 10 и .дроссели 11 и

12 в диагоналях переменного тока, под40 ключены точками соединения анодов тиристоров через дроссели 26-29 к положительном г входному выводу инвертора, а точками соединения катодов тиристоров через дроссели 30 и 31 - с 45 отрицательным входным выводом инвер-. тора. Аноды тиристоров 1 и 2 моста

35. через конденсатор 15 и дроссель

13 соединены с катодами тиристоров 7 и 8 моста 36, а аноды тиристоров 5 5О и 6 моста 36 через конденсатор 16 и дроссель 14 соединены с катодами ти,ристоров 3 и 4 моста 35. Общие выводь . дросселей 26 и 27 через конденсатор

17 соединены с катодами тиристоров 7 55 и 8 и с одним выводом инвертора. Общие выводы дросселей 28 и 29 через конденсатор 18 соединены с катодами тиристоров 3 н 4 и со вторым выходным выводом инвертора. Промежуточный вывод дросселя 13 (или 14) через диод

23 (или 24) соединен с анодами тиристоров 1 и 2 (или 5 и 6). К выходным выводам инвертора подключена актив. но-индуктивная нагрузка 25, например, индуктор . К нагрузке 25 с обеих сто- 65 рон через дополнительные дроссели 32 и 33 подключен компенсирующий конден сатор 34. Тачки соединения элементов

13 и 15, а также 32 и 34, через соответствующие диоды 19 и 20 подключены к элементам 18, 28 и 29. Точки соединения элементов. 14 и 16, а также

33 и 34, через соответствующие диоды

21 и 22 подключены к элементам 17, 26 и 27.

Инвертор работает следующим образом.

При поочередном попарном отпирании тиристоров разных мостов по элементам инвертора и через.нагрузочный колебательный контур проходят импульсы высокочастотного тока, выделяя в нагрузке соответствующую мощность.

Так, например, при отпирании тирйсторов 1 и 4 импульс высокочастотного тока проходит по цепи элементов

15-35-25 и (33-34-32) -13-15.Через тиристорный мост 35 импульс тока проходит йо цепи элементов 1-11-9-4. B нагрузке 25 имйульс тока проходит справа налево. При отпирании очеред,ных тиристоров 5 и. 8 высокочастотный, импульс тока проходит по цепи элементов 16-36-25, и .(32-34-33)-14-16.

Через нагрузку 25 этот импульс тока проходит слева направо, т. е. в другом направлении. Затем отпираются очередные тиристоры 2 и 3 моста 35.

Очередной импульс тока проходит по цепи элементов 15-35-25 и (33-34-32)13-15. Через нагрузку 25 импульс тока проходит справа налево. Далее отпираются очередные тиристоры б и 7 моста

36, и очередной импульс тока проходит по цепи элементов 16-36-25 и (32-2433)-14-16. Через нагрузку 25 импульс тока проходит в другом направлении.

Таким образом, при поочередном отпирании тиристоров разных мостов через нагрузку 25 проходит переменный высокочастотный ток. В следующем такте при очередном отпирании тиристоров

1 и 4 процесс повторяется аналогичным--образом.

При снижении сопротивления нагрузки увеличивается напряжение на элементах инвертора. Если сопротивление нагрузки ниже нормального, отпираются диоды 19-24, и через них проходит обратный ток, возвращающий избыточную реактивную энергию запасенную в виде магнитной энергии в дросселях 13 и 14, в источник питания. При этом реактивный ток возврата энергии проходит по следующим цепям элементов.

13-19-18-25-13; 14-21-17-25-14; 1323-15-13 и 14-24-16-14.

Напряжение на дросселях 13 и 14, или на их частях, через диоды ограничивается на уровне напряжения на конденсаторах 15-18. При ограничении напряжения на дросселях 13 и 14 ограничивается напряжение на всех элементах схемй инвертора.

782098

При увеличении сопротивления нагрузки сверх номинального возрастает выходное напряжение инвертора, что приводит к снижению времени, предоставляемого для восстановления управляемости тиристоров. Однако при этом отпираются диоды 20 и 22, и через них проходит ток, возвращающий избыточную энергию нз контура нагрузки в источник питания (в конденсаторы

17 и 18). При этом ток проходит по цепям элементов 25-32-20-18-25 и

25-33-22-17-25. В отличие от известной схемы, напряжение на нагрузке 25 ограничивается на более низком уровне, что снижает время, предоставляемое для восстановления управляемости ткристоров. Это достигается следующим образом. При прохождении высокочастотного тока в нагрузочном контуре (25, 32, 34, 33)напряжения на нагрузке 25 и дросселях 32 и 33 в любой момент времени суммируются и равны напряжению на конденсаторе

34. Так, при работе моста 35 напряжение на нагрузке 25 и дросселе 32 ограничивается на уровне напряжения на конденсаторе 18 через диод 20, а при работе моста 36 напряжения на нагрузке 25 и дросселе 33 через диод

22 ограничивается на уровне напряжения на конденсаторе 17. Поэтому при наличии дросселей 32 и 33.выходное напряжение инвертора, т. е. напряжение на йагруэке 25, по амплитуде будет всегда меньше, чем напряжение на конденсаторах 17 и 18 и меньше напряжения источника питания. При правильном подборе величин индуктивностей дросселей 32 и 33 можно добиться, что время для восстановления управляемости тиристоров практически совсем не снижается прн изменении сопротивления нагрузки от нуля и до

® бесконечности, что соответствует, например пустому индуктору.

Формула изобретения

Последовательный инвертор по авт. св. Р 647817, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен дополнительными дросселями и компенсирующим конденсатором, обкладки которого связаны с выходными в ыводами через дополнительные дроссели, включенные, каждый последовательно с двумя встречно-включенныйй диодами в цепочку, шунтирующую дроссель.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 647817, кл. Н 02 N 7/515, 1977 °

782098

Составитель И. Жеребина

Редактор Г. Кацалап Техред М.Коштура КорректорН. Швыдкая

Заказ 8163/70 Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Государствеййого комнтета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород; ул, проектная, 4