Последовательный автономный инвертор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик »817939 (61) Дополнительное к авт. свид-ву № 601790 (22) Заявлено 14.05.79 (21) 2764820/24-07 (51) М Кч з

Н 02 М 7/515 с присоединением заявки №

Гееударстееииый кемитет

СССР ае делам иэебретеиий и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 30.03.81. Бюллетень № 12

Дата опубликования описания 05.04.81 (53) УДК 621.314..572 (Ъ88.8) (54) ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для питания ультразвуковых технологических установок.

По основному авторскому свидетсльству № 601790 известна схема последовательного автономного инвертора. состоящего из двух мостовых инвертирующих ячеек, в которой нагрузка вынесена из вентильных мостов и включена между двумя группами последовательно соединенных фильтровых конденсаторов, которые через фильтровые дроссели подключены к источнику питания, при этом мостовые ячейки, содержащие коммутирующие LC-контуры, подключены к крайним выводам групп последовательно соединенных фильтровых конденсаторов таким образом, что нагрузка подпитывается симметричным током от этих мостов. Для ограничения напряжения на элементах схемы при уменьшении сопротивления нагрузки прямые вентили прямых вентильных мостов могут быть зашунтированы встречными вентилями, а для предотвращения снижения времени, предоставляемого для восстановления управляемости прямых вентилей при возрастании сопротивления нагрузки, последняя зашунтирована встречным вентильным мостом. Эта схема обеспечивает надежную работу при изменении нагрузки от короткого замыкания до холостого хода (1).

Ее недостатком является то, что время, предоставляемое для восстановления управляемости в ней, определяется углом 150—

180 эл. град и, кроме того, восстановление управляемости прямых вентилей в ней происходит при малом обратном напряжении, равном всего прямому падению напряжения на встречных вентилях (что составляет 1 — 2 В). Это не позволяет применять схему в преобразователях ультразвуковой частоты.

Цель изобретения — повышение надеж15 ности за счет увеличения времени, предоставляемого для восстановления управляемости прямых вентилей и увеличения обратного напряжения на них при одновременном ограничении напряжения на элементах схемы при работе на резко переменную нагрузку.

Для достижения поставленной цели последовательный автономный инвертор снабжен четырьмя дополнительными вентиля-

817939 ми, двумя Il IåIITè÷IIûìè доиознительными мостовыми инвертпрукнцими ячейками, включенными каждая параллельно основной ячейке. а дроссели ком мутнрукнцего контура, включенные последовательно с каждь,м вентилем мо TI)Bblx ячеек, снабжены вторичными обмотками, причем указанные вторичные обмотки дросселей Всех синфазных вентилей каждых двух параллельных ячеек соединены последовательно между собой и через дополнительные вентили подключены к точкам соединения дву; других мостов с дросселями фильтра.

На фиг. 1, 2 и 3 приведены схемы предлагаемого инвертора (различные варианты) .

Схема (фиг. 1) содержит две мостовых инвертирующих ячейки на вентилях (тиристорах) 1 — 8 и две дополнительные мостовые ячейки на вентилях (тиристорах) 9 — 16, в диагонали переменного тока которых включены коммутирующие конденсаторы 17 — 20 и коммутирующие дроссели 21 — 24. Последовательно с тиристорами ячеек включены коммутирующие дроссели 25 — 40 со вторичными обмотками 41 — 56, обратный вентильный мост, состоящий из дросселей насыщения 57 — 60, включенных последовательно с обратными вентилями (диодами) 61 — 64, и подключенный к отпайкам дросселей фильтра 65 — 70. Вторичные обмотки коммутирующих дросселей 41 — 56 через дополнительные диоды 71 — 74 подключены к точкам соединения мостовых ячеек с дросселя ми фильтра, нагрузка 75 включена между группами последовательно соединенных фильтровых конденсаторов 76 — 79.

Г1оследовательный автономный инвертор работает в установившемся режиме следующим образом.

Управляющие импульсы подаются одновременно на тиристоры 1, 4 и 9, 12 и коммутирующий ток протекает по двум параллельным ветвям: 76 — 25 — 1 — !7 — 2! — 4 — 28 — 75

76 и 76 — 33 — 9 — 19 — 23 — 12 — 36 — 78 — 75—

76. В следующий такт управляющие импульсы подаются на тиристоры 5, 8 и 13, 16, коммутирующий ток протекает по двум параллельным ветвям: 77 — 29 — 5 — 22 — 18 — 8—

32 — 79 — 75 — 77 и 77 — 37 — 13 — 24 — 20 — 16

40 — 79 — 75 — 77. 3а два описанных выше такта формируется период выходной частоты инвертора. В третьем такте отпираются тиристоры 1О, 11 и 2, 3. Коммутирующий ток протекает по двум параллельным ветвя м: 76 — 26 — 2 — 21 — 17 — 3 — 27 — 78 — 75—

76 и 75 — 34 — 10 — 23 — 19 — 1 — 35 — 78 — 75—

76. В четвертом такте отпираются тиристоры 6, 7 и 14, 15. Коммутирующий ток протекает по двум параллельным ветвям: 77—

30 — 6 — 18 — 22 — 7 — 31 — 79 — 75 — 77 и 77—

38 — 14 — 20 — 24 — 15 — 39 — 79 — 75 — 77 В дальнейшем работа схемы повторяется.

При резком снижении сопротивления нагрузки напряжение на последовательно сое10

4 I,IIII .IIHhIx вторичных обмотках коммутирующих дросселей синфазноработающих вентильных мостов при спаде анодного тока превышает напряжение источника питания, при этом отпирается один из диодов 7! — 74 и избыток реактивной энергии, запасенной в коммутирующих дросселях, возвращается в источник питания и нагрузку. Так, например, если сумма напряжений вторичных обмоток 41, 44, 52 и 49 превысит сумму напряжений фильтровых конденсаторов 77 и

79, равную напряжению источника питания, то открывается диод 72 и происходит сброс реактивной энергии по контуру: 41—

44 — 52 — 49 — 72 — 77 — 75 — 79 — 41.

Устойчивая работа инвертора на эквивалентное нагрузочное сопротивление, превыщающеее некоторую критическую величину, при которой происходит резкое сокращение времени, предоставляемого для восстановления управляемости тиристоров, обеспечивается введением обратного моста. Если напряжение на нагрузке 75 превосходит напряжение на фильтровых конденсаторах

76 — 79, то отпирается какая-либо пара диодов сброса избыточной энергии, запасенной в нагрузочном контуре. Например, если напряжение на нагрузке 75 превышает напряжения на фильтровых конденсаторах 76 и 78, го отпираются диоды 61 и 63 обратного вен-, тильного моста и ограничивают дальнейший рост напряжения на нагрузке.

В ряде случаев коммутирующие конденсаторы.синфазно работающих мостов могут быть соединены параллельно между собой, например, на фиг. это конденсаторы 17, 18 и 18, 20.

С целью уменьшения напряжения на вентилях количество синфазно работающих

З5 вентильных мостов, вторичные обмотки анодных коммутирующих дросселей которых соединены последовательно, может быть больше двух, например, три или четыре.

По описанному принципу могут быть вы40 полнены инверторы с еще большим временем, предоставляемым для восстановления управляемости прямых вентилей.

На фиг. 2 приведена схема инвертора, в котором параллельно каждой группе синфазно работающих вентильных мостов 80

45 и 81 подключено еще по одной группе синфазно работающих вентильных мостов 82, и 83, при этом поочередное отпирание вентилей групп синфазно работающих вентильных мостов 80 — 83, обеспечивающих симметричное напряжение на нагрузке 75, позволяет увеличить время, предоставляемое для вос50 становления управляемости прямых вентилей примерно в три раза по сравнению со схемой инвертора на фиг. 1. Параллельно каждой группе синфазно работающих вентильных мостов 80 и 81 может быть подключено еще по две группы синфазно работающих вентильных мостов 82, 83, и 84, 85 (фиг. 3), при этом поочередное отпирание

81 79 19 вентилей групп синфазно работаюгцих вентильных мостов 80 — 85, обеспечивающих симметричное напряжение на нагрузке 75, позволяет увеличить время, предоставляемое для восстановления управляемости прямых вентилей более, чем в пять раз по срав- 5 нению со схемой инвертора на фиг. 1.

Таким образом, последовательный автономный инвертор может быть использован в преобразователях ультразвуковой частоты, работающих на резкопеременную нагрузку.

Формула изобретения

Последовательный автономный инвертор по авт. св. № 601790, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он снаб- жен четырьмя дополнительными вентилями и двумя идентичными дополнительными мосГО В ы м и и н В t> T H p v K> ill, H M h я ч с и к а м и, в к 1 юченными, каждая параллельш> основной ячейке, а дроссели коммутирук>щег0 контура, включенные последовательно с каждым вентилем мостовых ячеек снабжены вторичными обмотками, причем указанные вторичные обмотки дросселей всех синфазных вентилей каждых двух параллельных ячеек соединены последовательно между собой и через донолнительHûå вентили подключены к точкам соединения двух других ячеек с дросселями фильтра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство CCWP № 60!790, кл. Н 02 М 7/515, !973..

817939

Редактор А. Власенко

Заказ 994/76

Составитель И. )Керебина

Техред А Бойкас Корректор М. Демчик

Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4(5

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