Последовательный инвертор

Ж.у СУДАРСТВЕННОЕ тсА ДОМСТВО СССР (ГО ЕНТНОЕПАТЕИТ СССБ 4 Е ИСАХ. БРЕТЕБИЯ К АВТОРСКОМ(57) Изобретение относится к устройствам для пре -образования постоянного тока в импульсный и может быть испогьзовано в качестве исто ников питания для дуговой сварки и лпазменнодуговой резкиЦелью является повцщенсие выходной мощности инадежности. Устройство содерткит с,етное ч;споячеек, каждая из которыи состо 1 т из тивистора 4кондясаторов 5 и первичных. ооссото с 9, 20 с.тЙ" с с СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦттАЛИСТИЧЕСКИтХ РЕСПУБЛИК(9) Я 3 (и) "3,1838151) 5 Б 02 ьГЦ 5 Б трансформа 1 оров (т) 12, 14. Дополнительные обмотки 21 с,22 12, 14 соединень согасно последо - вательно"одкхпстены к вкодньм выводам через обратные в:нтитстс 6, 7. Точка соединения обмоток 21, 22 под л очена к дву;. диодам рекулео ции 8, 0 и конденсаторам 15, 16 "гтори гные обмотки 23, 24 через дроссели 10, 11 и разделительные диоды 17, 18 подключены к нагрузке. Величины напряжений на тиристорак 4 всегда постоянны по зеличине как в режиме короткого замыкания, так и в режиме хо- ГОСтО; О ХОД.НаГРУЗКУ ЛОСт,слав ПОГНЬК тОК ПЕ - резаояда конденса,ороз.: а;око ток ре:упсерации.2 ил.Изобретение относится к устройствам для преобразования постоянного тока в импульсный и может быть использовано В качестве источников питания для дуговой сварки и плазменно-дуговой резки,Целью изобретения является повышение выходной мощности в цепь нагрузки и надежности,На фиг, 1 изображена злектрическая схема последовательного инвертора; на Фиг, 2 - временные диаграммы токов 1 и напряжений О на элементах схемы; а - напряжения на тиристоре ячейки в ре:киме холостого хода; б - тока, проходящего через первичную обмотку трансформатора в режиме холостого хода; в - напряжения на первичной обмоке трансформатора В режиме холостого хода; г - . напряжения на тиристоре ячейки в режиме короткого.замь:- кания; д - напряжения на первичной обмотке трансформатора в режиме короткого замыкания; е - тока на выходных клеммах инвертора в режиме короткого замыкания; ж- напряжения на дополнительном конденсаторе В режиме холостого хода.Инвертор содеркит четное число ячеек 1 и 2, соединенных между собой последовательно-параллельно, первая из которых подключена к положительному выводу источника 3 питания и в каждую из которых Входят параллельно соединенные тиристор 4 и конденсатор 5, обратные вентили б и 7 по числу ячеек, два последовательно согласно соединенных диода 8 и 9 рекуперации, Диод 8 рекуперации катодом подкл;Очен к положительному Выводу источника 3 питания,Кроме того, инвертор содержит дроссели 10 и 11, трансформатор 12, блок управления 13, трансформатор 14, дополнительные конденсаторы 15 и 16, разделительные диоды 17 й 18. При этом дроссели 10 и 11 выполнены однообмоточнцми, а трансформаторы 12 и 14 трехобмоточными. Лервичнце обмотки 19 и 2 О соответственно трансформаторов 12 и 14 включены последовательно с тиристорам 4 каждой ячейки 1 и 2 соответственно, дополнительные обмотки 21 и 22 соответственно каждого трансформатора 12 и 14 включены последовательно согласно с сОответствующими обратными вентилями 8 и 7, причем анод вентиля 6 подключен к отрицательному выводу источника 3 питания и общая точка обмоток 21 и 22 трансформаторов 12 и 14 подключена к общей точке диодов 8 и 9 рекуперации, параллельно которым включены дополнительные конденсаторы 15 и 16, а вторичные обмотки 23 и 24 соответственно трансформаторов 12 и 14 через соответствующие дроссели 10 и 11 и диоды 17 и 18 пОДключены к зыхОДным Выводам 25 и 26 ин Вертора,Работа предлагаемого инвертора осуществляется следующим образом, Режим работы - холостой ход (сопротивление нагоузки равно бесконечности).Величина напряжения на конденсаторе5 (ячейка 1) равнаОз (1+ , ),К 21где Оз - величина напряжения источника 3;1 ГЯ 19 - число Витков первичной Обмоткитрансформатора 12,Ид - число Витков Обмотки рекуперации трансформатора 12.Такое же по Величине напряжениеприложено к тиристору 4 первой ячейки. Вмомент Времени ц (фиг. 2 а) от блока управления 13 на тиристор 4 поступает импульсуправления, напряжение на тиристоре падает ДО нуля (фиг. 2 а), к первичной обмотке19 трансформатора 12(ячейка 1) прикладыВается напряжение 019 (фиг, 2 В), В моментВремени т Х сердечник трансформатора 12(фиг. 1) насьпдается и начинается колебательный разряд конденсатора 5 (ячейка 1)30врез тиристор 4 и Остаточную индуктивность первичной Обмотки 19, форл 1 а токаприведена на фиг, 2 б,В момент Времени тз напряжение наиндуктин гости первичной Обмотки 19 ста 65нолится равным нулю. а ток через нее (фиг,2 б) достигает максимума. Напряжение наконденсаторе 16 (фиг. 2 ж) до момента тзравно Величине напряжения источника 3 сполярностью, показанной нэ фиг, 1, Напряжение на обмотках 19 и 21 меняет знак,вентиль 7 открывается и обмотка 21 нагружаетея на источник 3 и конденсатор 16; напряжения источника 3 и конденсатора 16равны по Величине и встречно направлены,4 Так как обмотки 19 и 21 магнитосвязаны,начинается переход тока из обмоки 18 Вобмотку 21, при атом ток обмотки 19 уменьшается до нуля к моменту Времени И, конденсатор 16 разряжается до нуля (фиг. 2 ж),о ток рекуперации замыкается ДО цепи: обмотка 21, Вентиль 7, источник 3, диод 9. Токспадает по линейному закону, злектромагнитная энергия Возвращается В источник 3,напряжение на первичной обмотке 19 (Фиг.2 В), конденсаторе 5 остаются постоянными,к тиристору 4 прикладывается небольшоеобратное напряжение в течение ввего интервала рекуперации знергии, В моментвремени т 1(фиг. 2 а) рекуперация закэнчива1308138 ется, напряжение на обмотке 19 (фиг. 1) становится равным нулю, Обратное напряжение на тиристоре 4 скачком возрастает донапряжения на конденсаторе 5 (фиг, 2 а) иостается постоянным по величине до момента включения тиристора 4 второй ячейки: форма его изменения показана на фиг,2 а после момента времени тб,Порядок работы ячейки 2 в режиме холостого хода не отличается от порядка работы первой ячейки в силу симметрии схемы.Рассмотрим порядок работы инверторов в режиме короткого замыкания. В момент времени Т 1 включается тиристор 4(ячейка 1), напряжение конденсатора 5 прикладывается к первичной обмотке 19 трансформатора 12, форма напряжения 01 вприведена на фиг, 2 д.Ток первичной обмотки 19 повторяетприведенную форму тока (фиг. 2 е) вторичной обмотки 23, Ток вторичной обмотки протекает через дроссель 10, диод 17.Колебательнцй режим перезаряда конденсатора 5 определяется приведенным значением индуктивности дросселя 110. В моментвремени Т 3 (фиг, 2 г) напряжения на обмотках 19., 21, 23 трансформатора 12 меняютзнак и достигают Однозначного кратногоурсвня, соответствующего открь 1 тию Венти.ля 7 при достижении величины напряженияна обмотке 21, равного Величине напряже, ния источника питания 3.Ток первичнои обмс:тки 19 трансформатора 12 прекращается, Знергия, накопленная в дросселе 10, рекуперируетсч висточник 3 по цепи; обмотка 21, вентиль 7,источник 3, диод 9, Токи циркулируют только в цепях обмоток 23 и 21, спадают по Формула изобретения последовательный инвертор, содержащий четное число ячеек, соединенных попарно последовательно и подключеннь:х к соответствующим входным выводам, каждая из которых состоит из последовательно соединенных тиристора и первичной обмотки соответству 1 ощего электромагнитного эиемента, зашунтирозанных конденсатором, а дополнительные Обмотки указанных электромагнитных элементов каждой пары ячеек соединены согласно последовательно и через соответствующую пару обратных вентилей подключены к входным выводам, соединенным с двумя последовательно включенными диодами рвкуперации, точка линейному зако 1 у до маме.-1 га Времени 3 фиг. 2 г), Напряжения на Обмот.ах ь Гановя-,- ся равными нулю, на тиристоре 4 появляется обратное напря;кение, равное по 5 величине напряжен, 1 О на конденсаторе 5 иО/1 вравное Оз =, Так как сумма, апряженийй 121на конденсаторах 5 ячеек первой и второй должна быть равна напряжению источника 10 3, то прямое напряжение на тиристоре 4%1 вячейки второй равно Оз (1 - ),Р.1Величины напряжений на тиристорахсхемы всегда постоянны по веъ 11 ине как в режиме короткого замыкания, Гак и в режиме холостого хода и равнь 1 - прямое напряжение - 11 з 1+сбратное напряжение В/;Г20 - Оз - -Я 21В нагрузку(к клеммам 25 и 26) поступастполный ток перезаряда конденсаторов инвертОра, а также ТО 1 к ра 1(уперзции.251 Лзобоетение позволяет при тех же выходных частотах повысить выхОдную мощность В 3 35 раза п и 11 РО 1 их р:фвных условиях, регулиао-;а 1" ььч Одной мощности можно ОсуГцестъля Г: л 1 Р то час Готным сп Особом. ли Оо Г 1,:тем Г 1 РГма Гничива 1 я ия сердечниов трансфопматор; и Гьостояннь 1 М током (увеличен. о тока хг.лос-ого хода. не трансформируемо 1 О В; агоуз:л. 1 об) Авторское свидетельгп ва ".,Г".СРМ. 1011016, кл, Н 02 М .,51,"ь. 196 д.Авторское гвидольО С Г.ГМ 1132772, кл, Н 02 м 7."5 : 5, 1983,40 соединения которых подключена к тачкамсоединения указанных дополнительных обмоток, а также дополнительный э.,1 вктромагнитный элемент и блок управления, О т л ич а ю щ и й с я тем, чго, с целью Г 1 овышения 45 вцходной 1 мощности путеГ 1 тоансформацииполного тока пврезаряее конденсаторов в цепь нагрузки и поаыиен 1 Н 1 надежности, Он снабжен двумя дополнительными конденсаторами и разделительными диодами, в каче стве дополнительного электромагнитногоэлемента использованы дроссели, а в качестве электромагнитных элеме 1-,тов ячеек - трансфор 1 чатОры, вторичная обмотка каждого из которых через соответствующий дрос сель и разделительный диод подключена квыходным выводам,