Последовательный инвертор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскин

Социапнсткческик

Респуублик

, 93054 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву Р 797027 (22)Заявлено 13.11 80 (21) 3003882/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет (5l)М. Кл.

H 02 M 7/515

РвудвретеенкыИ камнтет

СССР до делам нзабретеннй н открытий

Опубликовано 23 ° 05. 82, Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 23.05 . 82 (53) УДК 621. 314. .572 (088.8) :г, . К}нусов, (72) Авторы изобретения

А.В.Иванов, М.М.Мульменко, П.С.Ройзман и

Уфимский авиационйый институт им. Орджон кидзе. (71) Заявитель (54) ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЬП1 ИНВЕРТОР

10.Изобретение относится к преобразовательной технике и может использоваться, например, для питания индукционных плавильных печей.

По основному авт. св. Р 797027 известен последовательный инвертор, содержащий связанные с входными выводами через дроссели фильтра две последовательные цепочки, состоящие каждая из двух пар встречно-параллельно. соединенных вентилей, причем точка соединения пар вентилей каждой цепочки подключена к соответствующему выходному выводу, а также коммутирующие дроссели и коммутиру-. ктцие конденсаторы, при этом точки соединения подключенных к одноименному входному выводу фильтровых дросселей с последовательными цепочками связаны между собой через соответствующие послецовательно соединенные коммутирующий дроссель и коммутирующий конденсатор (1), Однако при работе данного инвертора в моменты выключения обратных вентилей на них возникают пики напряжения, способные вызвать пробой вентилей, что вынуждает шунтировать каждый вентиль защитной KC-цепочкой, снижающей эти пики. Наличие четырех защитных цепочек усложняет схему и снижает ее надежность.

Цель изобретения — повышение надежности.

Для этой цели последовательный инвертор, содержащий связанные со входными выводами через дроссели фильтра две последовательные цепочки, состоящие, каждая из двух пар встречно-параллельно соединенных вентилей, причем точка соединения пар вентилей каждой цепочки подключена к соответствующему выходному выводу, а также коммутирующие дроссели и коммутирующие конденсаторы, при этом точки соединения подключенных к одноименному входному выводу фп,н1 тровых дрос

93054

4S селей с последовательными цепочками

Ъ связаны между собой через соответствующие последовательно соединенные коммутирующий дроссель и коммутирующий конденсатор, снабжен двумя защитными RI--цепочками, каждая из которых подключена к выводам .двух пар встречно-параллельно соединенных вентилей, другие выводы которых соединены между собой. 10

На Фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема инвертора1 на фиг. 2 (а-r) — временные диаграммы токов вентилей пар и напряжений на них. 1$

Последовательный инвертор содержит четыре пары встречно-параллельно соединенных вентилей Iи 2, 3 и 4, 5 и 6, 7 и 8, дроссели фильтра 9-12, коммутирукицие конденсаторы 13 и 14, щ коммутирующие дроссели 15, 16, нагрузку 17 и две защитные ХС"цепочки: резистор 18 — конденсатор 19 и резистор 20 — конденсатор 21.

Вентильные пары объединены в це.почки по две пары в каждой 1 и 2

7 и 8, а также 5 и 6 — 3 и 4, каждая цепочка через дроссели фильтра 9 и 10 11 и 12 подключена к. полюсам источника питания, нагрузка 17 подключена между общими точками вентильных пар, а последовательные колеба- тельные контуры, образованные конденсатором 13 — дросселем 15 и конденсатором 14 — дросселем 16 включены

3S между выводами двух фильтрующих дросселей, другими выводами связанными с одним выводом источника питания.

Первая защитйая RC-цепочка (18-19) подключена к выводам последователь40 ной цепочки, состоящей из вентильных пар 1 и 2 — 7 и 8, а вторая (20-21) к выводам последовательной цепочки иэ вентипьных пар 5 и 6 — 3 и 4.

Ынвертор работает следующим образом.

Управляющие импульсы поступают поочередно сначала на вентипи 1 и 3, а потом на вентили 5 и 7, что приводит к формированию соответственно положительной и отрицательной полуволн тока нагрузки 17. Величина индуктивности дросселей 9-12 выбрана достаточно большой, поэтому инвертор работает в режиме непрерывного входного тока, т.е. ток в фильтрующих дросселях близок к постоянному.

На фиг. 2а приведен график тока вентильных пар 1-2 и 3-4, на фиг.2б! 4 график тока i вентильных пар 5-6 и

7-8, на фиг. 2в,r — график напряжения и соответственно на вентипьных парах 4-2, 3-4, и 6-5, 7-8 в устаI новившемся режиме работы инвертора.

На графиках (фиг. 2) показано, что в момент to, когда ток фильтрующий дроссель проходит через управляемые вентили 5 и 7; включаются управляемые вентили Iи 3. Конденсаторы 13 и 14, предварительно заряженные током дросселей 9 и 12 напряжением полярности, показанной на схеме, перезаряжаются, первый — по контуру конденсатор 13 — дроссель 15— вентиль 1- нагрузка 17 вентиль 5— конденсатор 13, второй — по контуру конденсатор 14 — дроссель 16 — тиристор 7 — нагрузка 17 — вентиль 3 — конденсатор 14. В момент „, когда токи в вентильиых парах 5-6 и 7-8 переходят через нуль, вентили 5 и 7 выключаются и вплоть до момента tg протекает обратная полуволна тока через вентили 6 и 8, к прямым вентипям

5 и 7 вплоть до момента t> прикладывается напряжение, равное алгебраической сумме мгновенных значений напряжений на соответствующем коммутирующем контуре и нагрузке (фиг.2в)

17. В интервале времени tn t через вентили 1 и 3 протекает ток дросселей 9 и 12 а ток дросселей 11и IO заряжает конденсаторы 13 и !4 напряжением обратной. полярности. В момент t> поступает управляющий:импульс по вентилям 5 и 7, после чего происходит процесс формирования второй полуволны тока нагрузки, вследствие симметрии схемы аналогичной процессу фор-. мирования первой .полуволны. При этом в момент t прямые вентили и 3 выключаются и в течение времени и -t проводят обратные вентили 2 и 4. Начиная с момента tg, вновь включаются вентили 1;и 3, и процессы в схеме повторяются.

Как видно из графиков (фиг. 2в и фиг. 2г), в моменты выключения обратных вентилей t q u tg к соответствующим прямым вентилям прикладываются импульсы напряжения с высокой скоростью нарастания.

Кроме того вследствие немгновенности выКлючения, свойственной реальным полупроводниковым вентипям — диодам и тиристорам — в момент ныключения обратного вентипя ток в нем еще некоторое время протекает в обратном

930541 направлении, а после рассасывания иэ полупроводниковой структуры накопленных носителей заряда — резко спадает до нуля, что приводит к возникновению ЭДС самоиндукции в коммутирующих дросселях 15 и 16 и прикладыванию к прямым вентилям пиков перенапряжений (см, пунктир на фиг. 2), способных провести к пробою венткпей.

Для исключения такой воэможности в 10 известных устройствах прибегают к шунтированию каждого вентиля защитной кС-цепочкой. В данной схеме защитные цепочки подключены не параллельно каждому вентилю, а к выводам двух пар 15 встречно-параллельно соединенных вентилей, другие выводы которых соединены между собой, т.е. к выводам вентилей 1-2 и 7-8 — цепочка (резистор

18, конденсатор 19), а к выводам вен- 20 типей 5-6 и 3-4 — цепочка (резистор, 20, конденсатор 21).

Специфической особенностью данного инвертора является то, что в любой момент времени одна из указанных 25 пар (верхняя либо нижняя по схеме) . находится в проводящем состоянии, чтохорошо видно и из графиков (фиг. 2).

Поэтому защитные RC-цепочки всегда оказываются подключенными через проводящую пару вентилей к непроводящей и эффективно демпфируют перенапряжение, возникающие на последней при выкпцчении ее обратного вентиля. Например, в момент t защитная цепочка (резистор 18, конденсатор 19) ограничивает амплитуду и скорость нарастания напряжения на вентилях 1-2, а защитная цепочка (резистор 20, конденсатор 21) — на вентилях 2-4, поскольку в этот момент вентили 5 и 7 включены.

Использование предложенной схемы позволяет вдвое сократить количество защитных RC-цепочек,- что упрощает конструкцию преобразователя и повышает его надежность.

В связи .с заменой четырех цепочек двумя упрощается система охлаждения резисторов, что также повышает надежность устройства.

Формула изобретения

Последовательный инвертор по авт. св. М 797027,отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен двумя защитными

RCцепочками, каждая из которых подключена к выводам двух пар встречнопараллельно соединенных вентилей, другие выводы которых соединены между собой.

Источники информации, . принятые во внимание.при.экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 797027,. кл. Н 02 И 7/515, 1978.

930541 л

I

t

Л

3 з4

Ф4Ф. 1

ВНИИПИ Заказ 3490/76

Тираж 719 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæã6ðîä,óë.Проектная,4