Автономный инвертор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (u>921002 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 160580 (21) 2925715/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 150482, Бюллетень ¹ 14

Р(М g> з

H 02 М 7/515

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий ($3) УДК 621.314.

° ° 572 (088. 8) Дата опубликования описания 15. 04. 82 (72) Авторы изобретения яц.баев, A. В. Иванов, М.М. Мульменко, П. С. Ройзман и A. Х. У

Специальное конструкторско-технологически" бюро полупроводниковых преобразователей частоты при Уфимском авиационном институте им . Орджоникидзе (71) Заявитель (54) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к преобразователям частоты для питания индукционных нагревателей.

Известны автономные инвЕрторы, содержащие встречно-параллельно включенные прямой и обратный вентили (1) .

Обратные напряжения на вентилях на интервале восстановления управляемости в таком инверторе близко к нулю, что ограничивает частотный пиапазон его работы.

Также известен автономный инвертор, содержащий встречно-параллельно включенные прямой и обратный вентили, причем в цепь обратного вентиля включен индуктивный эле мент (2) .

Во время прохождения тока через обратный вентиль данной ячейки к прямому вентилю приложено напряжение на индуктивности, которое достигает весьма большой величины (может в несколько раз превышать напряжение источника питания). При переходе тока обратного вентиля через максимум напряжение на индуктивности меняет знак и интервал восстановления прямого вентиля заканчивается. Таким образом, время ,восстановления вдвое меньше времени проводящего состояния обратного вентиля, а черезмерно большая величина обратного напряжения на прямом вентиле приводит к увеличению потерь в вентиле от обратного тока утечки, что ухудшает частотные свойства вен10 TH bHo8 ячейки.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является автономный инвертор, содержащий включенные встречно-параллельно прямой и обратный вентили,.трансформатор, первичная обмотка которого включена последовательно с обратным вентилем, а вторичная обмотка через выпрямитель связана с управляющим перехбдом йрямого вентиля, причем ° выпрямитель связан с управляющим переходом через резистор, стабилитрон или динистор (3)>

Недостатком такого инвертора является необходимость включения до25 полнительного элемента (резистора, стабилитрона или динистора), развяэывающего источник импульсов управления с выходом выпрямителя и уменьшающего шунтирование выхода первого

30 выходом последнего. )1ругим недостат921002 ком является малая величина об- . ратного напряжения на прямом вентиле в период его восстановления, что ухудшает частотные свойства.

Цель изобретения — улучшение частотных свойств и упрощение.

Поставленная цель достигается тем,,что в автономном инверторе, содержащем включенные встречно-riaраллельно прямой и обратный вентили, трансформатор, первичная обмотка которого включена последователь" но с обратным вентилем, а вторичная обмотка через выпрямитель связана с управляющим переходом пря-i мого вентиля, вторичная обмотка трансформатора через выпрямитель связана с источником постоянного тока, причем источник постоянного тока и управляющий переход прямого вентиля включены в цепь вторичной обмотки трансформатора последовательно.

Кроме того, в схему могут быть введены второй трансформатор .и второй выпрямитель, причем первичная обмотка второго трансформатора включена последовательно в цепь вторичной обмотки первого трансформатора, а вторичная обмотка через второй выпрямитель подключена к источнику постоянного тока.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 временные диаграммы работы; а ток через вентильную ячейку б — напряжение. на прямом вентиле Ug, в — напряжение на обмотке трансформатора Uqp г — ток выпрямителя 14, проходящий через управляющий переход тиристора; на фиг, 3 — варианты схемного решения устройства. Вентильная ячейка 1 преобразователя частоты, состоящего иэ источника постоянного тока 2 и автономного инвертора 3, содержит прямой вентиль 4, параллельно которому включена цепочка из последовательно соединенных обратного вентиля 5 и трансформатора б, вторичная обмотка которого через выпрямитель 7 и управляющий переход прямого вентиля 4, включенный в обратном направлении, связан с конденсатором

8 фильтра на выходе источника постоянного тока. В состав инвертора также входят дроссели 9 и 10, конденсатор 11 и нагрузка 12.

Инвертор работает следующим образом.

При поетуплении управляющего им\ пульса на вентиль 4 последний отпирается и проводит синусоидальную полуволну тока перезаряда конденсатора 11 (фиг. 2а). В момент времени t направление тока через венУлучшение частотных свойств,т.е. сокращение времени восстановления, повышение стойкости к повышенной скорости нарастания прямого напряжения на вентиле достигается за счет комбинированного выключения (одновременной подачей обратного напряжения и обратного тока управления) и за счет протекания обратного тока управления после приложения прямого напряжения (фиг.2 г. интервал t>-tz)

Следует отметить, что при использовании в качестве прямых вентилей тиристоров целесообразно задавать величину обратного напряжения, исходя из паспортных зависимостей времени восстановления от величины обратного напряжения. При этом для высокочастотных тиристоров опти60 мальным с этой точки зрения является напряжение порядка от одного до нескольких десятков вольт, выше которого время восстановления либо сокращается незначительно, либо даже увеличивается. Оптимальная с

40 тильную ячейку изменяется, и начинает проводить ток обратный вентиль 5. Направление на первичной обмотке трансформатора резко возрастает до величины, равной Ugr ,к где Б,1 — напряжение источника постоянного тока k - коэффициент трансформации. После этого открываются диоды выпрямителя 7, и .напряжение на обмотках трансформатора фиксируется на постоянном уровне, определяемом напряжением на конденсаторе 8. При этом происходит рекуперация части энергии колебательного контура инвертора в фильтрующий конденсатор. После прекращения тока через обратный вентиль с момента t до,момента t происходит размагничивание сердечника трансформатора, при этом напряжение на обмотках трансформатора (фиг. 2в) меняет. знак. Во вторичной обмотке трансформатора продолжает протекать ток, который. после выпрямления смещает управляющий переход прямого вентиля в обратном направлении, увеличивая тем самым его блокирующую способность.

Таким образом, в данной схеме восстановление управляемости прямого вентиля происходит при повышенном уровне обратного напряжения, прикладываемого в течение всего интервала работы обратного вентиля при одновременной подаче обратнОго тока в управляющий переход.

При подаче прямого импульса управления диоды выпрямителя смещены в обратном направлении напряжением на конденсаторе 8 и не щунтируют сигнал.

921002

Формула изобретения

10 даже увеличивается. Оптимальная с точки зрения частотных .свойств величина обратного напряжения на вентиле в данном устройстве легко обеспечивается соответствующим выбором коэффициента трансформации, В случае использования предложенной вентильной ячейки в других схемах автономных инверторов может возникнуть необходимость в электрической развязке цепей управления . вентилей от цепи фильтрующего конденсатора, .что может быть достигнуто либо путем применения оптронов, либо за счет схемных решений (фиг. 2а, б, в), в которых использо ван еще один дополнительный трансформатор 13 и выпрямитель 14.

Использование предложенной вентильной ячейки в схемах высокочастотных преобразователей позволяет повысить предельную частоту их работы по меньшей мере в 1,5 — 2 раза, а при работе на заданной частоте повысить надежность работы.

1. Автономный .инвертор, содержащий включенные встречно-параллельно прямой и обратный вентили, трансформатор, первичная обмотка которого включена последовательно с обратным

/ вентилем, а вторичная обмотка через выпрямитель связана с управляющим переходом прямого вентиля, о т л ич а ю шийся тем, что,. с целью улучшения частотных свойств и упрощения, вторичная обмотка трансформатора через выпрямитель связана с входными выводами постоянного тока, причем источник постоянного тока и управляющий переход прямого вентиля

1О включены в цепь вторичной обмотки трансформатора последовательно.

2. Инвертор по п. 1, о т л и ча ющи йс я тем, что в него введены второй трансформатор и втоf5 рой выпрямитель, причем первичная обмотка второго трансформатора включена последовательно в цепь вторичной обмотки первого трансформатора, а вторичная обмотка через второй выпрямитель подключена к источнику постоянного тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

25 1. Справочник по преобразовательной технике. Под ред.И.M.×èæåíêî, К. Техника, 1973, с.123-128.

2. Заявка Франции 9 2296959, кл. Н 02 М 7/505, Н 05 В 9/00, опублик. 03.09.76.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2897887,24-07, кл. Н 02 M 1/00, 21.03.80.

921002

Inp

Фи.2

Юилр г

ВНИИПИ Заказ 2374/70

Тираж 719 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Я

Р

Фигз