Автономный последовательный инвертор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК Ш Н 02 М 7 51 у сОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ичесиельгосудАРственный номитет сссР00 делАм изОБРетений и отнРытий(71) Коммунарский горно-металлург кий институт и Уральский политехн ческий институт(56) 1, Авторское свидетельство СССР 9 486439, кл. Н 02 М 7/537, 19712, Авторское свидетельство СССР Р 826530, кл, Н 02 М 7/515, 1979.3, Авторское свидетельство СССР Р 601790, кл, Н 02 М 7/515 1973, (54)(57) 1, АВТОНОМНЫЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий подключенные к положительному входному выводу через соответствующие дроссели фильтра два тиристорных моста с обратными диодами и коммутирующими ЬС-контурами в диагоналях переменного тока и два конденсатора фильтра, соединенных с выходными выводами и через другие дроссели фильтра - с отрицательным входным выводом, а также два последовательно соединенных конденсатора и два возвратных диода, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целы повьыения надежности путем ограничения напряжения на нагрузке, тиристор ные мосты подключены к точкам соединения противоположных конденсаторов фильтра с указанныьи другими дросселями фильтра, причем один из конденсаторов фильтра зашунтирован двумя последовательно соединенными конденсаторами, общая точка которых соеди нена с общей точкой двух последоват но соединенных возвратных диодов, шунтирующих другой конденсатор фильтра.2. Инвертор по и, 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что общие точки последовательно соединенных конденсаторов и возвратных диодов соединены между собой через введенный дроссель насыщения.Изобретение относится к областипреобразования постоянного тока н переменный ток повышенной частоты преимущественно для устройств индукционного нагрева металлов.Известен последовательный иннертор 5содержащий инверткрующие мосты скоммутирующими контурами н диагоналях переменного тока и встречно-параллельными диодами в каждом плече,подключенные к одному кз зажимов постоянного тока через дроссель фильтра,причем конденсаторы фильтра однимисноимк обкладками подключены к общимточкам соединения инвертирующкх мостов с обмотками дросселя фильтра адругими обкладками объединены с противоположными ныходными клеммами 11,Недостатком инвертора является от,сутствие ограничения напряжения нанагрузке при возрастании ее сопротив,ления, что приводит к уменьшению времени, предоставляемого ткристорам дляэапирания, и срыву инвертирования.Известен также иннертор, позволяющий ограничивать напряженке на нагрузке на уровне 0,5-0,8 от напряжения питания 23,О како в этом инверторе величинапрямых токов больше величины токонобратных вентилей, что приводит кискажению формыкркной инвертированного напряжения, ухудшению гармонического состава тока в нагрузке икак следствие, к снижению КПД преобразователя.Наиболее близким к предлагаемому э 5является последовательный автоном-ный инвертор, содержащий две мостовые инвертирующие ячейки с коммутирующими ЬС-контурамк в диагоналях,присоединенные к выводам для источника питания через дроссели фильтра,имеющие отпайки, конденсаторы фильтра, подключенные одними обкладками квыводам постоянного тока указанныхячеек, а другими обкладками - к ныходным выводам инвертора, конденсато-ры и возвратные диоды 1,33. Недостатком известного инвертора является то, что напряжение на нагрузке ограничивается на уровне напряжения питания. При таком ограничении не обеспечивается устойчивая работа инвертора, так как при этом происходит недозаряд коммутирующего конденсатора, уменьшается длительность протекания тока обратных вентилей к на прямых вентилях преждевременно появляется прямое напряжение. В результате затрудняется восстановление управляемости прямых вентилей, что 60 может привести к срыву процесса инвертирования,Целью изобретения является повыше - ние надежности путем ограничения напряжения на нагрузке, l с Поставленная цель достигается тем,что н автономном последовательноминверторе, содержащем подключенныек положительному входному выводу через соответствующие дроссели Фильтрадна ткрксторных моста с обратнымидиодами и коммутирующими т -контурамк н диагоналях переменного тОка идва конденсатора фильтра, соединенныхс выходными ныводамк к через другиедросселк фильтра - с отрицательнымвходным вынодсм, а также дна последовательно соединенных конденсатора идна возвратных диода, тиристорныемосты подключены к точкам соединенияпротивоположных конденсаторов Фильтрас у к аз ан ными дру гимн др о с с ел я мкфильтра, причем один из конденсаторовфильтра зашунткрован двумя последовательно соединенными конденсаторами,общая точка которых соединена с обшей точкой двух последовательно соединенных возвратных диодов шунтирующих другой конденсатор фильтра.Кроме того,. общие точки последо-вательно соединенных конденсаторов ивозвратных диодов могут бьть соединены между собой через нведенныйдроссель насыщения,На чертеже приведена схема инвертора.Автономный последовательный кннертор содержит тиристорные мосты 1 и2 с обратными диодамк и 1,С - контурами в диагоналях, подключенные к положктельному входному выводу черездросселк 3 к 4 фильтра. К этим жедросселям подключены конденсаторы5 к б фильтра соединенные вторымиобкладками с выходными выводами ипротивоположнымк мостами, а черездроссели 7 к 8 фильтра - с отрицательным входным нынодом. Между мостамквключена нагрузка 9. Параллельно конденсаторам 5 и б Фильтра включены двепоследовательные цепочки,. одна изкоторых содержит два возвратных диода 10 и 11, а другая - дна конденсатора 12 к 13, причем средние точкиуказанных цепочек соединены междусобой, кроме того, онк могут быть соединены между собой через дроссель 14насыщения.Ин нерт ор работ ает следующим об - разомПосле подачи напряжения источника питания на конденсаторах 5 и б устанавливается значение напряжения питания, а на конденсаторах 12 и 13 значение 0,5 напряжения питания, Диод 10 прк этом закрыт напряжением 0,5 питания в контуре конденсатор б диод 10 - конденсатор 13 - нагрузка 9 - конденсатор 4, а диод 11 закрыт н контуре конденсаторы 5 и 12 - диод 11 - нагрузка 9 - конденсатор 5.После открывания одной иэ диагоналей моста 1 по нагрузке 9 течет1101997 Составитель И.ЖеребинаРедактор Т,Кугрышева Техред Ж.Кастелевич Корректор Л.Шеньо Заказ 4779/41 Тираж бб 7 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5филиал ППППатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ток по цепи конденсатор б - мост 1 нагрузка 9 - конденсатор б, полярность напряжения на нагрузке при этом указана на схеме, Если это напряжение превысит значение 0,5 питающего, то в контуре нагрузка 9 - конденсатор 13 - диод 10 - конденсатор б - нагрузка 9 открывается диод 10, и ток моста идет от плюса конденсатора 13 по цепи конденсатор 13диод 10 - мост 10 - мост 1 - конден 1 О сатор 13, минуя нагрузкуЧерез полпериода частоты колебаний БС-контура моста 1 тиристоры этого моста закрываются,а в нагрузке 9 закрываетсяформирование одной полуволны тока.15 При открывании диагонали моста 2ток в нагрузке 9 протекает по цепи.конденсатор 5 - мост 2 - нагрузка 9конденсатор 5, полярность падения напряжения на нагрузке при этом указана 20на схеме в скобках, Если это напряжение превысит значение 0,5 питающего,то в контуре нагрузка 9 - диод 11конденсаторы 12 и 5 - нагрузка 9 открывается диод 11 и ток моста 2 протекает от конденсатора 12 по цепиконденсатор 12 - мост 2 - диод 11конденсатор 12, также минуя нагрузку.Таким образом, напряжение на нагрузке 9 в обоих полупериодах ограничено на уровне 0,5 напряжения питания, чем достигается повышенная надежность,Повышение максимально возможногонапряжения на нагрузке до уровня 0,8напряжения питания не сказываетсяна устойчивости работы инвертора(при дальнейшем увеличении этого напряжения возможны срывы инвертирования по укаэанным выше причинам)Известно также, что индуктивноесопротивление дросселя насыщения велико, когда напряжение на нем меньше напряжения насыщения (сердечникне насыщен) ирезко уменьшается принасыщении сердечникаСледовательно, при наличии дросселя 14 насыщения для протекания тока в цепи диодов 10 или 11 напряжение на нагрузке необходимо дополнительно увеличить на значение напряжения насыщения этого дросселя, Напряжение насыщения дросселя выбирается равным (0,2-0,3) напряжения питания,При этом, если напряжение на нагрузке меньше значений (0,7-0,8) питающего, то, хотя диод 10 (11) и открыт, ток в контуре конденсаторы 13 -дроссель 14 - диод 10 - мост 1конденсатор 13 маЛ ввиду большогоиндуктивного сопротивления дросселя14, и ток моста продолжает протекатьпо контуру конденсатор б - мост 1нагрузка 9 - конденсатор б. Когданапряжение на нагрузке превысит значения (0,7-0,8) напряжения питания,сердечник дросселя 14 войдет в насыщение, его сопротивление резко уменьшится и ток моста потечет по контуру, минуя нагрузку,При увеличении максимально возможного напряжения на нагрузке до значений (0,7-0,8) напряжения питанияувеличивается активная мощность внагрузке при неизменном токе моста,что приводит к повышению КПД инвертора,