Последовательный автономный инвертор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<11997205 Ъ ::Ъф ,г ,Ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.04.81 (21) 3281388/24-07 (И j М.Nn.з

Н 02 М 7/515 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений н открытий

{23) Приоритет (53) УДК 621.314. . 572 (088. 8) Опубликовано 15.02.83.Бюллетень № б

Дата опубликования описания 15.02.83. В.В. Шипицын, В.И. Лузгин, A.A. Рухман, А .4 сЩиков, В.В. Дрягин С.Ю. Кропотухин В. A Г хих,„

A.В. Абрамов. Д.В. Чуркин и Б.В..Дуд чкин" -.;:т",,,-.,„° ° ° ° ° °

:,;:-.,!, / ЖЙ(м, с, -: 7

@Ь. цр,»,. " / у ".. : (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к преобра-. зовательной технике и может быть использовано для индукционного нагрева металлов, а также в различных ультразвуковых технологических уста. новках в качестве источников питания.

Известна схема последовательного инвертора, которря содержит вентильный мост с коммутирующим конденса- тп тором в диагонали, подключенный че- . рез дросеели фильтра к входным зажимам и зашунтированный цепочкой, состоящей иэ последовательно соединен.ных конденсатора фильтра, коммутирующего дросселя и индуктора-нагрузки. Рассматриваемая схема способ на работать в широком диапазоне изменения эквивалентного сопротивления нагрузки, при этом к вентилю прикладывается значительное обратное напряжение, способствующее снижению вре мени, необходимого для восстановления управляемости этих вентилей (1 ), Однако весь коммутирующий дроссель, 25 вынесен иэ моста, а это значит, что в момент включения прямых вентилей к противофазным вентилям прикладывается полное напряжение коммутирующего конденсатора.

НаибОлее близким к предлагаемому является последовательный автономный инвертор, содержащий прямой вентильный мост, в диагональ переменного тока которого включены два коммутирующих конденсатора, последовательно соединеннных между собой через коммутирующий дроссель, включенный в диагональ переменного тока моста встречных вентилей- а также две последовательные цепочки, подключенные параллельно прямому вентильному мосту и состоящие каждая иэ дросселя, конденсатора и первичной обмотки выходного трансформатора выполненной с вольтодобавочной обмоткой, причем указанная первичная обмотка совместно с вольтодобавОчной обмоткой и конденсатором зашунтирована обратным вентилем (2) °

Недостатком известного инвертора является то, что в нем не обеспечивается надежная работа в переходных режимах. Действительно в технологических установках имеют место не только установившиеся режимы, но также переходные и сверхпроводные, когда параметры нагрузочного контура не только изменяются в широких пределах., но и очень быстро во времени, 997205

Если инвертор рабЬтает на зашунтированной компенсирующей емкостью индуктор с нагреваемой деталью, такой сверхпереходный режим может возникнуть при быстром выталкивании детали иэ индуктора, что иногда требуется по условиям выполнения электротехнологического процесса, при этом чем меньше деталь, тем выше скорость выталкивания. В таком режиме известная схема одномостового инвертора уже не обеспечивает ограничение положительной полуволны в течение каждого периода выходного напряжения, тем самым не обеспечивается в течение каждого периода поддержание времени, предоставляемого для вос- 15 становления управляемости прямых вентилей на заданном уровне и npoucxol дит срыв инвертирования. Еще более сложные переходные режимы возникают при работе инвертора на магнитострик- 20 ционные излучатели, которые вызывают очень резкое и быстрое во времени изменение параметров нагрезочного контура при изменении механической нагрузки на излучатели (например, при ультразвуковой механической .обработке твердых материалов или при ультразвуковой сварке и т.д.) или при изменении частоты их возбуждения (например, ири частотном управлении режимом).

Цель изобретения — повышение надежности в переходных режимах при резких изменениях параметров нагрузочного контура.

Для достижения поставленной цели. последовательный автономный инвертор, содержащий соединенный с входными выводами через дроссели фильтра прямой вентильный мост, в диагональ переменного тока которого включены 4О два коммутирующих конденсатора, последовательно соединенных между собой через ко юмутирующий дроссель, включенный в диагональ переменного тока моста встречных вентилей, две после-. 45 довательные цепочки,. подключенные параллельно прямому вентильному мосту и состоящие каждая иэ конденсатора, дросселя и первичной обмотки выходного трансформатора, выполнен- 5g ной с вольтодобавочной обмоткой, соединенной крайним своим выводом с соответствующим одним электродом одного из двух обратных вентилей, причем конденсатор одной последова- 55 тельной цепочки соединен крайней обкладкой с анодами вентилей анодной группы прямого моста, а другой своей обкладкой - с анодами венти-. лей анодной группы моста встречных

-вентилей, конденсатор другой после- 40 довательной цепочки соединен крайней обкладкой с катодами вентилей, катодной группы прямого моста, а другой своей обкладкой - с катодами вентилей катодной группы моста -встре- 65 чных вентилей, другой электрод обратного вентиля каждой последовательной цепочки подключен к точке соединений конденсатора и дросселя другой цепочки . .На чертеже представлена схема инвертора.

Инвертор содержит подключенный к клеммам питания через дроссели фильтра 1 прямой вентильный мост на тиристорах 2 .- 5 с,включенными в его диагональ и последовательно соединенными конденсаторами 6 и 7 и дросселем 8, который подключен к диагонали переменного тока моста. встречных вентилей 9 — 12, а к зажимам постоянного тока тиристорного моста подключены цепочки, состоящие из конденсаторов 13 и 14 фильтра коммутирующих дросселей 15 и 16 и первичных обмоток

17 и 18 выходного трансформатора, выполненных с вольтодобавочными обмот.— ками 19 и 20, которые через обратные вентили { диоды) 21 и 22 подключены к общим выводам конденсаторного фильтра и коммутирующего дросселя другой цепочки, к этим же точкам подключены выводы постоянного тока встречных вентилей 9 — 12, а вторичная обмотка 23 подключена к цепи нагрузки.

Схема работает следующим образом.

При отпирании тиристоров 2 и 5 ток протекает по контурам: конденсатор 13 — дроссель 15 - обмотка 17— тиристор 2 - конденсатор.б — дроссель

8 — конденсатор 7 — тиристор 5 - конденсатор 13, а также конденсатор 14— тиристор 2 — конденсатор б - дроссель 8 — конденсатор 7 — тиристор 5 обмотка 18 — дроссель 16 — конденса.тор 14.

При отпирании тиристоров 3 и 4 ток протекает по контурам: конденсатор 7 - дроссель 8 - конденсатор б тиристор 4 - конденсатор 13, а,также конденсатор 14 - тиристор 3 — конденсатор 7 - дроссель 8 — конденсатор

6 — тиристор 4 — обмотка 18 — дроссель 16 — конденсатор 14, при этом в нагруэочной обмотке 23 трансформатора формируется два периода напряжения выходной частоты. При уменьшении нагрузочного сопротивления растет напряжение на элементах инвертора и во второй части протекания прямого тока, -когда на коммутирующих дросселях 8, 15 и 16 напряжение меняет знак и по величине превосходит напряжение на конденсаторах 13 и 14 фильтра и первичных обмотках 17 и 18 отпираются встречные вентили 9, 12 или 10, 11, ток моста прекращается и начинает протекать ток рекуперации (лишней) электромагнитной энергии коммутирующих дросселей 8, 15 и 16 по контурам: конденсатор 13 — обмотка 18 — дроссель

16 — вентиль 11 - дроссель 8 — вен. 997205

ВНИИПИ Заказ 955/75 Тираж 685 Подписное

Филиал ППП "Патент",г.ужгород,ул.Проектная,4 тиль 10 — конденсатор 13 - и кондейсатор 14 - вентиль 11 - дроссель 8 вентиль 10 - дроссель 15 — обмОтка

17 - конденсатор 14.

В другой период протекания тока. нрямых вентилей 3 и 4 рекуперация осуществляется по аналогичным контурам. При возрастании эквивалентного сопротивления нагрузки увеличивается напряжение .на обмотках 17 и 18, а с учетом.вольтодобавочнык обмоток 19 © и 20 может превзойти напряжение на конденсаторах 13 и 14, нри этом от-. пираются диоды 21 и 22 и ток ограничения напряжения на нагрузке протекает по контурамг конденсатор 13 обмотки 18 и 20 — диод 22 — конденсатор 13 и конденсатор 14 - диод 21 обмотки 19 и 17 — конденсатор 14.

При этом амплитуда напряжения на обмотках 17 и 18 не превышает 0,9

0,95 от напряжения питания даже при . 20 холостом ходе нагрузки, а"это предот» вращает существенное сокращение вре:мени, предоставляемого для восстановления управляемости пряьих вентилей

2 -5. 25 .Формула изобретения

Последовательный автономный инвертор, содержащий соединенный с вход- . зо ными выводами через дроссель фильтра прямой.,вентнльный мост, в диагональ переменного тока которого включены два коммутирующих конденсатора, последовательно соединенных между собой через коммутирующий дроссель, включенный в диагональ переменного тока моста встречных вентилей, две последовательные цепочки, подключенные параллельно прямому вентильному мосту и состоящие каждая иэ конденсатора, дросселя и первичной обмотки выходного трансформатора, выполненной с вольтодобавочной об-моткой, соединенной крайним своим выводом с соответствующим одним элек-тродом одного из двух обратных вентилей, причем конденсатор .одной .пос-. ледовательной цепочки соединен крайней обкладкой с анодами вентилей анодной группы прямого моста; а другой своей обкладкой - с анодами вентилей анодной группы моста встречных вентилей, конденсатор другой последовательной цепочки соединен крайней обкладкой с катодами вентилей катодной группы прямого моста, а другой своей обкладкой - c катодами вентилей катодной группы моста встречных вентилей, отличающийся тем, что, с целью повиаения надежности в переходных режимах при резких изменениях параметров нагрузочного контура, другой электрод обрат- ного вентиля каждой последовательной1цепочки подключен к точке соединения конденсатора и дросселя другой цепочки.

Источники информации, принятые so внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 807466, кл. Н 02 М 7/515,.1978.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 836740, кл. Н 02 М 7/515, 1979.