Последовательный автономный инвертор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Соцнапистических

Республйк ()826530

Ф ч

-К.

К АВТОУСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 020279 (21) 2720503/24-07 (53)М. Кл.

Н 02 М 7/515 с присоединением заявки HP

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300431. Бюллетень Н9 16 (53) У@К 821. З14.

° 572(088.8) Дата опубликования описания 300431

В. В.Шипицин, В. И.Лузгин, A.À. Новиков A.A. Рухман, В. В.Дрягин, A. Â.Aáðàìîâ, О,Л. Кузнецов, Ф. Н.ларичев, В. Г. Саин, Г. Н.ЯгОдов, В. Н.Макаров .и Д. -В.,Чуркин4

4 (;-- I

1 1

Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С.М.Кирова (72) Авторы изобретения (7t) Заявитель (54) ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ АВТОНОМНЫЙ HHBEPTOP

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть ис-,, пользовано в установках для индукци- онного нагрева металлов и в ультразвуковых технологических установках.

Известен автономный инвертор, содержащий два преобразовательных моста с коммутирующими контурами в диагонали переменного тока. Каждый мост содержит прямые и обратные вентили $1).

Однако восстановление запирающих свойств прямых вентилей происходнт при низком обратном напряжении, что сужает частотный диапазон инвертора.

Наиболее близким по технйческой сущности к предлагаемому является последовательный инвертор с двумя преобразовательными мостами, в котором обратные вентили выполнены управляеьыми, а отпирание их осуществляется с некоторой задержкой по отношению к моменту запирания соответствукщего прямого вентиля. Это позволяет расширить частотный диапазон (2).

Однако при резком возрастании сопротивления нагрузки увеличивается длительность импульса тока прявых вентилей, уменьшается обратное напряжение на них и преждевременно появляется прямое напряжение. В результате затрудняется восстановление управляемости пряьых вентилей, что может привести к срыву процесса инвертирования. Из-за уменьшения прямого напряжения на обратных вентилях затрудняется их отпирани, что приводит к прекращению рекуперации излишней электромагнитной энергии из коммутируххаих контуров в источник питания и -появлению перенапряжений, опасных для вентилей и других элементов инвертора. Это снижает надежность инвертора.

Цель изобретения — повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что последовательный автономный инвертор, содержащий блок управления и преобразовательные мосты с пряьым и обратными управляевыми вентилями, причем з диагона и каждого иэ мостов включены коммутирующие конденсаторы и дроссели, выводы постоянного тока мостов связаны с входными выводами через фильтровые дроссели, а с выходными — через фильтровой конденсатор, снабжен дополнительными конденсаторами и двумя вентилями, причем два дополнительных вентиля соединены по826530 следовательно и подключены между первым выходным выводом и общей точкой фильтровых дросселя и конденсатора параллельно последнему и встречно по отношению к полярности входного напряжения, а дополнительный конденсатор включен между общей точкой дополнительных вентилей и вторым выходным выводом.

Для повышения надежности инвертор может быть также снабжен ограничителями напряжения, подключенными параллельно коммутирующим конденсаторам, первой группой трансформаторов тока, первичные обмотки которых вклю чены последовательно с ограничителями напряжения, и второй группой трансформаторов тока, первичные обмотки которых включены последовательно с обратными вентилями, при этом блок управления содержит задающий генератор, управляемый ключ с двумя вхо- 20 дами, пусковое и выходное устройства, ° - г причем вторичные обмотки трансформаторов тока первой группы объединены и связаны с первым входом управляемого ключа, вторичные обмотки трансфор- 25 маторов тока второй группы объединены и связаны со вторым входом управляемого ключа, с которым связан также выход пускового устройства, управляемый ключ включен между выходом задающего генератора и входом

Выходного устройства, выходы которого связаны с управляющими переходами прямых и обратных вентилей.

На чертеже приведена схема инвертора.

Инвертор содержит два вентильных моста, состоящих из пряььгх вентилей

1-8, обраных вентилей 9-16, коммутирующих конденсаторов 17 и 18, коммутирующих дросселей 19 и 20, анод- 40 иых дросселей 21-24 и 25-28. Нагрузка ?9 подключена через фильтровой конденсатор 30 параллельно вентильным мостам, которые через фильтровые дроссели 31 и 32 подключены к входным4ц выводам. Параллельно нагрузке включена последовательная цепочка из дополнительного конденсатора 33 и дополнительного вентиля 34, общая точка которых через второй дополнительный вентиль 35 соединена с общей точкой нагрузки и фильтрового конденсатора. Параллельно конденсаторам 17 . и 18 подключены ограничители 36 и 37 напряжения, последовательно с которыми включены первичные обмотки транс- форматоров 38 и 39 тока. Последовательно с обратными вентилями 10, 12, 14 и 16 включены первичные обмотки трансформаторов 40-43 тока. Задающий генератор 44 через управляемцй 60 ключ 45 связан со входом выходного устройства 46. Ко входам ключа 45 подключены вторичные обмотки трансформаторов 38, 39 и 40-43 тока, а также пусковое устройство 47. 65

Инвертор работает следукщим образом.

В первом такте импульсы выходного устройства 46 отпирают вентили 1 и 2 °

Ток перезаряда коммутирующего конденсатора 17 протекает по контуру

17-19-2-22-29-30-21-1-17, при этом формируется первый полупериод кривой тока нагрузки. Во втором такте отпираются обратные вентили 15 и 16, ток частичного разряда конденсатора 18 протекает по контуру 18-20-15-27-39-.

-29-28-42-16-18 и формируется второй

)полупериод кривой тока нагрузки. В последующих тактах процессы протекают аналогично, .При появлении напряжения на нагрузке 29 с положительной полярностью, указанной на чертеже, конденсатор 33 заряжается до некоторого напряжения, полярность которого также указана на чертеже. При появлении на нагрузке 29 отрицательного напряжения, большего по величине половины питающего напряжения, конденсатор 33 частично разряжается. В результате при возрастании сопротивления нагруэки при положительной полярности напряжения на нагрузке ток нагрузки дополнительно эаьнкается по контуру

29-35-33-29, при отрицательной — по контуру 29-33-34-30-29. Это обеспечивает ограничение обеих полуволн выходного напряжения на нагрузке на уровне 0,5-0,8 от полного питагсщего напряжения и создание нормальных условий коммутации тока вентилей независимо от сопротивления нагрузки.

Степень ограничения определяется кратностью емкости конденсатора 33 по отношению к емкости конденсаторов

17 и 18.

Для предотвращения режима "невключения" обратных вентилей 9-16, при котором появляются опасные перенапряжения, в инвертор введены трансформаторы 40-43 тока. Если обратные вентили в установившемся режиме нормально отпираются, со вторичных обмоток трансформаторов 40-43 тока поступают разрешакзцие сигналы на управляемый ключ 45, который дает разрешение на дальнейшее формирование управляющих импульсов для вентилей 1-8 и

9-16. Для пуска инвертора на вход управляемого ключа 45 с выхода пускового устройства 47 подается однократный разрешающими импульс. Если по какой-либо причине обратные вентили не запираются, на вторичных обмотках трансформаторов 40-43 тока исчезают разрешающие сигналы, и управляемгй ключ 45 запрещает формирование управляющих импульсов для Вентилей инвертора.

В случае отказа системы контроля тока обратных вентилей, совпадакщего с режимом "невключения" обратных вентилей, перенапряжение на коммути826530

Формула изобретения

В

T рующих конденсаторах 17 и 18 ограничивают ограничители 36 и 37 напряжения. Ток ограничения через трансформаторы 38 и 39 тока подается на второй вход управляемого ключа 45, что приводит к снятию управляющих импульсов с вентилей инвертора. Это позволяет предотвратить появление перенапряжений на элементах инвертора на время срабатывания защиты и уменьшить установленную мощность ограничи- о телей 36 и 37.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить надежность инвертора с управляемыми обратными вентилями.

1. Последовательный автономный инвертор, содержащий блок управления 20 и преобразовательные мосты с пряьыми и обратными управляемыми вентилями, причем в диагонали каждого из мостов включены коммутирующие конденсаторы и дроссели, выводы постоянного тока 5 мостов связаны с входными выводами через фильтровые дроссели, а с выходными — через фильтровой конденсатор, отличающийся тем-, что, с целью повышения надежности, он снабжен дополнительными конденсаторам и двумя вентилями, причем.два дополнительных вентиля соединены последовательно и подключены между первым выходным выводом и общей точкой фильтровых дросселя и конденсатора параллельно последнему и встреч31

Фил г.ужгород,ул.Проектная, 4 но по отношению к полярности входного напряжения, а дополнительный конденсатор включен между общей точкой дополнительных вентилей и вторым выходным выводом.

2. Инвертор по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен ограничителями напряжения, подключенными па-. раллельно коммутирующим конденсаторам, первой группой транформаторов тока, первичные обмотки которых включены последовательно с ограничителями напряжения, и второй группой трансформаторов тока, первичные обмотки которых включены последовательно с обратными вентилями, а блок управления содержит задающий генератор, управляемый ключ с двумя входами, пусковое и выходное устройства, причем вторичные обмотки транформаторов тока первой группы объединены и связаны с первым входом управляемого ключа, вторичные обмотки трансформаторов тока второй группы объединены и связаны со вторым входом управляемого ключа, с которым связан также выход пускового устройства, управляемый ключ включен между выходом задающего генератора и входом выходного устройства, выходы которого связаны с управляющими переходами прямых и обратных вентилей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9486439, кл. H 02 М 7/537, 10.09.71.

2. Авторское свидетельство СССР

9270870, кл. H 02 М 7/515, 1969.