Инвертор

 

О Il И С А Н И Е ()830621

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву — (22) Заявлено 17.07.79 (21) 2798027/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (51) М К

Н 02 М 7/515

Гееудврстеелнык камитет (23) Приоритет—

Опубликовано 15.05.81. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 17.05.81 (53) УДК 621.314. .572 (088.8) по делам лэебретеннй и открытий (72) Авторы изобретения

А. В. Иванов, М. М. Мульменко и П. С. ой т;»

Уфимский авиационный институт им. Серго Жвйии(дзе /

/ (71) Заявитель (54) ИНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для преобразования энергии постоянного тока в энергию переменного тока повышенной частоты, например для питания индукционных нагревателей.

Известен инвертор, содержащий последовательно соединенные фильтрующий дроссель и мостовую вентильную схему, в каждое плечо которой включен индуктивный элемент, а в диагональ — нагрузка и конденсатор, соединенные параллельно (1).

Однако данный инвертор сложен, поскольку для ограничения коммутационных перенапряжений каждый вентиль необходимо шунтировать защитной RC-цепочкой.

Известен также инвертор, содержащий последовательно соединенные дроссель и мостовую схему, каждое плечо которой образовано парой встречно-параллельно соединенных вентилей и индуктивным элементом, соединенным последовательно, причем диагонали моста зашунтированы конденсаторами, в цепь одного из которых включена нагрузка (2).

Однако в данном инверторе для защиты от перенапряжений и снижения скорости нарастания прямого напряжения на вентилях, каждый из них должен быть защищен индивидуальной RC-цепочкой, что приводит к излишнему усложнению. схемы и конструкции устройства.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является инвертор, содержащий последовательно соединенные фильтрующий дроссель и мостовую схему, в диагональ переменного тока которой включен последовательный контур, состоящий

10 из дросселя, конденсатора и нагрузки, а каждое плечо мостовой схемы образовано парой встречно-параллельно соединенных вентилей и индуктивным элементом, соединенными последовательно, причем вентильные пары каждых двух плеч, связанных с одним полюсом источника питания, имеют общую точку (3) .

Однако в данной схеме при выключении обратных вентилей происходит резкий обрыв тока в них, вызывающий скачки прямого ео напряжения на основных вентилях с высокой амплитудой и крутизной нарастания.

Для ограничения этих скачков до безопасной величины приходится шунтировать вентильные пары защитными RC-цепочками

83062 значительной мощности, что усложняет схему и конструкцию инвертора.

Цель изобретения — повышение надежности схемы.

Поставленная цель достигается тем, что инвертор, содержащий связанный со входными выводами через дроссель фильтра тиристорный мост, каждый тиристор которого шунтирован обратным диодом и соединен последовательно с дросселем, прччем между точками соединения дросселей каждых двух смежных противофазных плеч моста вклю- 10 чена последовательная цепочка, состоящая из коммутирующего дросселя, конденсатора и выходных выводов и образующая диагональ переменного тока моста, снабжен двумя защитными RC-цепочками, включенными первая между катодами тиристоров анодной группы моста, а вторая — между анодами тиристоров катодной группы моста.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема инвертора; на фиг. 2— временные диаграммы, поясняющие его Z0 работу.

Инвертор (фиг. 1) содержит дроссель фильтра 1, соединенный последовательно с мостовой вентильной схемой, в диагональ переменного тока включен последовательный контур, состоящий из коммутирующего дросселя 2, конденсатора 3 и нагрузки 4, а плечи мостовой вентильной схемы образованы ти55 ристорами 5 — 8, обратными диодами 9 — 12, соединенными последовательно с дросселями 13 и 14, 15 и 16 соответственно. Между катодами тиристоров 5 и 7 включена цепочка из резистора 17 и конденсатора 18, а между анодами тиристоров 6,-8 — из резистора 19 и конденсатора 20.

Работа схемы происходит следующим образом.

Величина индуктивности дросселя фильтра 1 выбрана на порядок больше индуктивности элементов 13, 2 и 14 (или 15, 2 и 16) .

Вследствие значительной величины индуктивности дросселя фильтра ток в нем практически постоянен. Положительные полуволны тока нагрузки формируются при подаче управляющих импульсов па тиристоры 5 и 6, отрицательные — при подаче импульсов на тиристоры 7 и 8 (фиг. 2а и б).

После подачи очередного импульса управления на вентили 7 и 5 (момент t, на временных диаграммах) конденсатор 3 начинает колебательно перезаряжаться по двум контурам: по контуру нагрузка 4 — дроссель 15 — тиристор 7 (находящийся в проводящем состоянии) — тиристор — дроссель 13 — дроссель 2 и по контуру нагрузка 4 — дроссель 14 — тиристор 6 (включенный ранее) — тиристор 8, дроссель 12— дроссель 2. После перехода тока тиристоров 7 и 8 через нуль они выключаются и далее ток перезаряда конденсатора проходит через диоды 11 и 12 (фиг. 2в и г).

После изменения полярности напряжения

1

4 на конденсаторе (фиг. 2 e) в момент происходит выключение диодов 11 и 12.

В течение интервала времени t — tq продолжается перезаряд конденсатора 3 постоянным током дросселя 1 по цепи тиристор 5 — дроссель 13 — дроссель 2 — конденсатор 3 — нагрузка 4 — дроссель 14— тиристор 7. В момент t q подаются отпирающие импульсы, на тиристоре 7 и 8 и начинается обратный колебательный перезаряд конденсатора 3 по двум контурам> контуру

2-13-5-7-15-4 и контуру 2-16-8-6-14-4. В момент tg тиристоры 5 и 7 выключаются и ток перезаряда переходит в обратные диоды 9 и 10, создавая на них небольшое напряжение обратной полярности для только что выключившихся тиристоров 5 и 6 (фиг. 2ж).

Таким образом, интервал t5 — t6, в течение которого проводят обратные диоды 9 и 10, является временем восстановления, предоставляемым тиристорам 5 и 6. После выключения обратных диодов в момент t0 к ним прикладывается напряжение и в токе вентильных lIBp 5 — 9 и 6 — 10 наблюдается пауза вплоть до наступления следующего управляющего импульса, когда процессы в схеме повторяются. 3а период времени

tq — t@ в нагрузке формируется полный период переменного тока, форма кривой которого приведена на фиг. 2 д. Время восстановления обратного сопротивления полупроводниковых вентилей составляет от нескольких единиц до нескольких десятков микросекунд, вследствие чего при работе на повышенных частотах при выключении обратных вентилей в данной схеме ток в них успевает перейти через нулевое значение и резко обрывается. При этом индуктивные элементы схемы генерируют ЭДС самоиндукции большой величины, вызывающую перенапряжения на управляемых вентилях, для защиты от которых параллельно каждому вентилю обычно устанавливают RC-цепочку.

В предлагаемой схеме одна RC-цепочка защищает одновременно две пары вентилей: цепочка 17 — 18 — вентили 5 и 9, 7 и ll, а цепочка 19 — 20 — вентили 8 и 12, 6 и 10.

Принцип работы схемы таков, что в любой момент времени хотя бы одна из каждых двух смежных пар вентилей находится в проводящем состоянии (фиг. 2 в, г). Поэтому каждая из двух КС-цепочек через проводящий вентиль всегда оказывается подключенной параллельно непроводящей паре вентилей, к которой прикладываются перенапряжения.

Формула изобретения

Инвертор, содержащий связанный со входными выводами через дроссель фильтра тиристорный мост, каждый тиристор которого щунтирован обратным диодом и соединен последовательно с дросселем, причем между

830621

19 а (/, е

Составитель И.Жеребина

Техред А. Бойкас Корректор Г. Назарова

Тираж 730 Подписное

Редактор Л. Тюрина

Заказ 3565/68

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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

5 точками соединения дросселей каждых двух смежных противофазных плеч моста включена последовательная цепочка, состоящая из коммутирующего дросселя, конденсатора и выходных выводов и образующая диагональ переменного тока моста, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен двумя защитными RC-цепочками, включенными, первая, между катодами тиристоров анодной группы моста, а вторая— между анодами тиристоров катодной группы моста.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 251687, кл. Н 03 К 17/62, 1969.

2. Васильев А. С. Статические преобразователи частоты для индукционного нагрева. М., «Энергия», 1974, с. 110, рис, 43 б.

3. Справочник по преобразовательной технике. Под ред. И. М. Чиженко. К., «Техника», 1978, с. 124, рис. 333 д.