Автономный инвертор

 

(II) 851705

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено30.11.79 (2l) 2845882/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 30,07,81. Бюллетень М 28

Дата опубликования описания 30.07.81

Э . (5l)M. Кл

Н 02 М 7/515

Гоаударстоеииый комитет по делам иэобретеиий и открытий (53) УДК621.314..572 (088.81

Ю. И. Курашко, С. Ю. Кропотухин, В. А. Гпухих;

1 и В. П. Юняев с (., : > I

Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С, М. Кирова (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) ABTOHON НЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть применено йпя питания током высокой частоты разпичного вида нагрузок, в частности магнитострикционных излучателей.

Известен многоячейковый поспедовательный инвертор, в котором разделительные конденсаторы подключены параллельно каждому из вентильных мостов через цепь нагрузки (1).

B этой схеме ограничение напряжения на элементах схемы осуществляется за счет присоединения диойов, включаемых встречно основным тиристорам, и только в режиме, близком к короткому замыканию. При увеличении сопротивления нагрузки мер, обеспечивающих надежную работу схемы, не прейусмотрено.

Известна схема, содержащая два моста, состоящих из нескольких ячеек, при» щ чем один мост нодкпючен к крайним вывойам емкостного делителя, а другой мост — к. промежуточным точкам емкост-, ного делителя с целью расширения йиапа-..

2 зона плавного регулирования выхойного напряжения $2).

В этой схеме регулирование выходного напряжения возможно лишь только в том случае, если реактивная мощность емкостного делителя будет намного больше мощности нагрузки, что не всегда возможно сделать из-за черезмерного удорожания преобразовательной установки.

Известны схемы инверторов, в которых, с целью ограничения напряжения на нагрузке, каждый из диодов подключен между общей точкой нагрузки и разделительного конденсатора и между зажимом другого разделительного конденсатора 3).

Подобное схемное решение позволяет ограничивать напряжение на нагрузке as

УРовне. 0,5 Ос) (где Ug - напРЯжение йс точника питания), но такая величина иа пряжения является слишком большой для схем с посдедовательным соединением ин» вертирующих мостов.

Наиболее близким к предлагаемому яв ляется инвертор, состоящий из двух царап

3 8517 лельных цепочек, образованных, каждая> силовым тиристором, коммутирукпцим дросселем и коммутйрующим конденсатором, одна обкладка которого соединена с входным, а другая - с выходным выводами (4), Дополнительно инвертор снабжен двумя

5 вспомогательными цепочками, каждая иэ которых подключена параллельно коммутирующему конденсатору и состоит из сглаживающего дросселя и фильтрового холден 0 сатора, причем общая точка последних через диод соединена с соответствующим силовым тиристором.

Недостатком схемы является ограниченный частотный диапазон инвертирова- 15 ния, так как в схеме нет инвертирующих мостов. В рассматриваемой схеме не предусмотрено ограничения напряжения на нагрузке при ее изменении, что, безусловлено, снижает нацежность схемы. 20

Uenr изобретения - повышение надежности путем ограничения и стабилизации напряжения на тиристорах инвертора при широком диапазоне изменения нагрузки.

Поставленная цепь достигается тем, 25 .что автономный инвертор, содержащий две цепочки, состоящие, каждая,, из nocnenossтельно соединенных тиристорной ячейки, коммутирующего дросселя, разделительно30 го конденсатора и дополнительного коммутирующего дросселя и подключенные, первая, тиристорной ячейкой через дроссель фильтра к положительному входному выsoRy, соединенному с первой обкладкой первого дополнительного конденсатора, а

35 вторая — тиристорной ячейкой через другой дроссель фильтра - к отрицательному входному выводу, соединенному с первой обкладкой второго дополнительного конден40 сатора, причем к одному концу коммутирукпцего дросселя первой цепочки, соединенному с тиристорной ячейкой, подключен катод одного встречного анода, а к другому его концу - первый выходной вывод к

45 оаному концу коммутирующего дросселя второй цепочки, соеаинному с тиристорной ячейкой, подключен анод второго встречного диода, а к другому его концу - второй выходной вывод, он снабжен четырь50 мя дополнительными диодами и дополнительной идентичной тиристорной ячейкой, выполненной в вийе моста с коммутируюгпаи 4G -контуром в диагонали, соединенной анодной группой с дополнительным

55 коммутирующим дросселем второй цепочки и через один из дополнительных диодовс saonaol группой тиристорной ячейки перуой цепочки, дополнительный коммутирую05 4 щий дроссель которой поакгючен к катодной группе дополнительной ячейки и к катоду второго аопопнительного диода, соединенного анодом с анодом встречного диода-.и с первой обкладкой второго дополнительного конденсатора, подключенного второй своей обкладкой к точке соединения разделительного конденсатора с дополни,.тельным коммутирующим дросселем первой цепочки, причем укаэанная точка соединения подключена через третий дополнитель" ный аиоа ко второму выходному выводу, а первый выходной вывод через четвер тый дополнительный диод соединен с общей точкой разделительного конденсатора и дополнительного коммутирующего дросселя второй цепочки и со второй обкладкой первого дополнительного конденсатора.

На чертеже показана схема многомостового автономного инвертора.

Схема .инвертора включает дроссели фильтра 1 и 2, силовые тиристоры 3-14 инверторных мостов, коммутирующие конденсаторы 15-17, разделительные конденсаторы 18 и 19, коммутирующие дросселя 20-24, дополнительные конденсаторы

25 и 26, дополнительные коммутирующие дроссели 27 и 28, встречные диоды 29 и 30, аоцопнительные диоды 31-34, нагрузку 35.

При работе схемы, т.е. при включении очередной пары тиристоров, например 3 и 4, ток, имеющий «олебательный характер, протекает по пепи: 3-15-20-4-23 3519-26. Результирующий ток через нагрузку равен as интервале проводимости тиристоров 3 и 4 величине 1, -Д me 3gвходной ток инвертора в установившемся режиме. Причем, если на каком-то интерsane времени ни одна пара тиристоров не включена, то ток Д, проходит по цепи

1 26-1 9-35-18-25-2.

Прц резонансном характере тока тиристоров 3 и 4 напряжение на дросселе 23 на второй половине интверала проводимости становится больше суммы напряжений на конденсаторах 18 и 25 (напряжение на каждом равняется 0,25 Q ) и диод

29 открывается.

Ток проходит по цепи 23-18-25-29 и происходит сброс реактивной анергии, запасенной в дросселе и конденсаторы. Тем самым ограничивается рост входного тока при малом сопротивлении нагрузки.

Если же сопротивление нагрузки велико и напряжение на ней становится больше напряжения на конденсаторе (0,250 )„

5 8817 то включается диод 34 и 33, ток проходит по цепи 18-34 и 33-19 подзаряжая конденсатор 18 и 19 Таким образом, напряжение на нагрузке, практически, не поднимается больше чем 0,25 О ) что является очень важным glIB многоячейковой схемы инвертора.

При включении очередной пары тиристоров другого моста, например 7 и 8 происходит аналогичный процесс протекания резонансного тока через нагрузку. Бель тока 7-17-22-8 25-18-35-24. Сброс реактивной энергии с дросселя 24 осуществляется в конденсаторы 19 и 26 через диод 30. Виолы 33 и 34 включают- д ся при повышении напряжения на нагрузке и ограничивают его рост.

Elna того, чтобы напряжение на конденсаторах 19 и 18 черезмерно не увеличивалось (а оно может увеличиться go ю

0,5 Ц на каждой эа счет уменьшения напряжения на конденсаторах 25 и 26) включается через коммутирующие дроссели 27 и 28 дополнительный мост (мосты) параллельно конденсаторам 19 и 18. 25

При включении тиристоров, например 11 и 12 этого моста, ток протекает по цепи

11-16-21-12 27-18-35-19-28. Сброс ,реактивной энергии с аросселей 27 и 28 происходит соответственно через диоды Зо

31 и 32 в конаенсаторы 26 и 25.

Наиболее оптимальным режимом работы инвертора . будет режим одновременного включения пары тиристоров моста. 3 и 4 или 5 и 6 и пары тиристоров доцол- 3s нительного моста 11 и 12 или 13 и 14, что составляет один такт работы. В другой такт одновременно включается пара тиристоров моста 7 и 8 или 9 и 10 и пара тиристоров дополнительного моста 40

11 и 12 или 13 и 14. При таком порядке работы тиристоров в нагрузке кривая тока будет симметричной.

Схема может работать в широком дианазоне изменения нагрузки (практически .45, от короткого замыкания ао холостого,хода), причем в многоячейковом исполнеении, что особенно важно аля получения высокой частоты в нагрузке, со стабилиэа цией напряжения на всех элементах схемы.лз

Формула изобретения

Автономный инвертор, содержащий две цепочки, состоящие, каждая, иэ последо вательно соединенных тиристорной ячейки, коммутирующего дросселя, разаелительно

ro конденсатора и дополнительного комму тирующего дросселя, и подключенные, первая, тиристорной ячейкой через ароссель фильтра - к положительному входному выводу, соединенному с первой обкладкой первого дополнительного конценсатора, а вторая - тиристорной ячейкой через другой дроссель фильтра - к отрицательному входному выводу, соединенному с первой обкладкой второго дополнительного конденсатора, причем к одному концу коммутирукяаего дросселя первой цепочки, соединенному с тиристорной ячейкой, подключен катод одного встречного диода, а к другому концу - первый выходной вывоа к одному концу коммутирующего дросселя второй цепочки, соединенному с тиристорной ячейкой, подключен анод второго встречного диода, а к другому его концу - второй выхоаной вывод, о т л и» ч а ющ ийся тем, что, сцельюпо-. вышения надежности, он снабжен четырьмя дополнительными анодами и дополнительной идентичной тиристорной ячейкой, вьщолненной в виде моста с коммутирующим 4С -контуром в диагонали и соединенной аноаной группой с дополнительным коммутирующим аросселем второй цепочки и через один иэ дополнительных аиодовс анодной группой тиристорной ячейки первой цепочки, аополнительный коммутирующий дроссель которой подключен к катодной группе дополнительной ячейки и к катоду второго дополнительного аиоаа, соединенного анодом с анодом встречного анода и с первой обклаакой второго дополнительного конденсатора, подключенного второй своей обкладкой к точке соеаинения разделительного конденсатора с аополнительным коммутирующим RpocceneM первой цепочки, причем указанная точка соединения подключена через третий дополнительный диод ко второму выходному выводу, а первый выходной вывод через четвертый дополнительный диод соединен с общей точкой разделительного конденсатора и дополнительного коммутирующего дросселя второй цепочки и со второй обкладaoN первого дополнительного конденсатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 355716, кл. Н 02 М 5/42, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

34 424284, кл. Н 02 М 5/42, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР

М 535695, кл" Н 02 М 7/515, 1973.

4. Авторское свидетельство СССР

И 584414, кл. Н 02 М 7/515, 1975.

Составитепь И. Жеребина

Редактор Е. Папп Техред Т.Маточка Корректор Л. Иван

Заказ 6386/84 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дедам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскан наб., и. 4/5

Филиап ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4