Автономный инвертор

Оф-ИЕ 276235 Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 25.11.1969 ( 1309182с присоединением заявкиКл. 210-, 12/03 21 де 14,101 Комитет и Н 02 гп 5/42Н 02 гп 7/7221,314.27 (088.8 иоритет изобретений и открытий при Совете Министров СССР, А. Н. Городниче Заявитель фимский авиационный институт им. Серго АВТОНОМНЫЙ И Т 30 Известен автономныи инвертор, питающии однофазную нагрузку и содержащий конденсаторы, дроссели и тиристорные ячейки, соединенные в цепочку, подключенную к положительному и отрицательному полюсам источника питания. Однако такой инвертор сложен и не обеспечивает большого диапазона напряжений источника питания,Предлагаемый инвертор отличается от известного тем, что конденсаторы соединены в звезду и подключены через дроссели к точкам соединения тиристоров ячеек, а однофазная нагрузка подключена к общей точке звезды конденсаторов и отрицательному полюсу источника питания.Такое выполнение инвертора позволяет упростить его устройство и увеличить диапазон напряжений источника питания,На фиг, 1 дана принципиальная схема описываемого инвертора; на фиг. 2 - эпюры токов и напряжений.Инвертор питает однофазную нагрузку 1 и содержит конденсаторы 2 - 7, дроссели 8 - 10 и тиристорные ячейки 11 - 18, соединенные в цепочку, подключенную к положительному и отрицательному полюсам источника питания. Конденсаторы 5 - 7 соединены в звезду и подключены через дроссели 8 - 10 к точкам 14 соединения тиристоров 15 и 16 ячеек 11 - 13. Нагрузка 1 подключена к общей точке 17 звезды конденсаторов 5 - 7 и отрицательному полюсу источника питания.В установившемся режиме конденсаторы 2 - 4 заряжены равномерно так, что сумма напряжений на них равна напряжению источника питания. К моменту времени 1 = О, соответствующему начал цикла работы инвертора, напряжение на коммутирующих конденсаторах 5 - 7 имеет полярность, указанную па фиг, 1.Ячейки работают следующим образом.Включается тпристор 15 ячейки 11. Коммутирующий конденсатор 7 заряжается по цепи: последовательно включенные конденсаторы 2 - 4 - дроссель 8 - нагрузка 1. После того, как напряжение па конденсаторе 7 станет выше напряжения на конденсаторах 2 - 4 и колеоательный ток, протекающий через тири- стор 15 и нагрузку, перейдет через нулевос значение, этот тиристор гасится. Через нагрузку прогекает положительная полуволна тока в направлении, указанном стрелкой на фиг. 1.Затем включается тиристор 16 ячейки 12, Коммутирующий конденсатор 6 разряжается по цепи: конденсатор 4 - дроссель 9 - нагрузка 1. Тиристор 16 запирается после того, как напряжение на конденсаторе б станет ниже напряжения на конденсаторе 4 и колебательный ток разряда, протекающий через тиристор 16, перейдет через нулевое значение. Через нагрузку протекает отрицательная полуволна тока в направлении, противоположном указанному стрелкой на фиг, 1.Следующим включается тиристор 15 ячейки 13. Коммутирующий конденсатор 5 заряжается по цепи; конденсаторы 2 - 4 - дроссель 10 - нагрузка 1. Тиристор 15 запирается после того, как напряжение на конденсаторе 5 станет выше напряжения на конденсаторе 4 и колебательный ток заряда перейдет через нулевое значение. По нагрузке опять протекает положительная полуволна тока в направлении, указанном стрелкой на фиг. 1,Затем включается тиристор 16 ячейки 11, Конденсатор 7 разряжается по цепи: конденсаторы 3 и 4 - дроссель 8 - нагрузка 1. Тиристор 16 запирается после того, как колебательный ток разряда ячейки 12 перейдет через нулевое значение, а напряжение на конденса. торе 7 станет меньше напряжения на конденсаторах 3 и 4. Через нагрузку протекает вторая отрицательная полуволна тока в направлении, обратном . указанному стрелкой .па фиг. 1,После этого включается тиристор 15 ячейки 12. Конденсатор б заряжается по цепи: конденсаторы 3 и 4 - дроссель 9 - нагрузка 1, После того, как напряжение на конденсаторе б станет выше напряжения на конденсаторах 3 и 4 и колебательный ток заряда перейдет через нулевое значение, этот тиристор запирается, Через нагрузку протекает третья положительная полуволна тока в направлении, указанном стрелкой на фиг. 1.После включения тиристора 16 ячейки 13 конденсатор 5 разряжается по цепи: дроссель 10 - нагрузка 1, Тиристор 16 запирается после того, как напряжение на конденсаторе 5 перезарядится до противоположной полярности и колебательный ток разряда перейдет через нулевое значение, Через нагрузку проте. кает третья отрицательная полуволна тока в направлении, противоположном указанному стрелкой на фиг. 1.На этом цикл работы инвертора заканчивается, и процесс повторяется.Из эпюр видно, что частота результирующего тока нагрузки (см. фиг. 2, а) в три раза выше частоты работы тиристоров последовательно соединенных ячеек инвертора.При таком исполнении инвертора отдельные ячейки оказываются под высоким потенциалом по отношению к цепи нагрузки. Поэтому в предлагаемом инверторе применено потенциальное разделение инверторных ячеек от цепи нагрузки путем использования коммутирующих конденсаторов 5 - 7. Напряжение на этих конденсаторах состоит из двух составляющих: постоянной и переменной, Распределе,"ание напряжения по постоянной составляющейДна конденсаторах 5 - 7 задается выравниваю.5 Зшими активными сопротивлениями 18, шунтирующпмл тиристоры 15 и 16 инвертора, Напостоянную составляющую напряжения конденсаторов 5 - 7 накладывается переменнаясоставляющая, обусловленная работой ячеек.10 В предлагаемом инверторе несмотря на то,фЩчто ячейки 11 - 13 включены последовательно,нагрузка ко всем ячейкам присоединена безтрансформатора, причем конденсаторы 5 - 7используются не только для коммутации то 15 ка, но и выполняют роль потенциально разделяющих конденсаторов,Так как последовательные инверторы имеютбольшую раскачку по напряжению, то постоянная составляющая напряжения на кон 20 денсаторах 5 - 7 практически незначительновлияет на выбор коммутирующих конденсаторов по напряжению.Инвертор может работать и как обычныйноследова тельный инвертор без утроения ча 25 стоты, В этом случае все ячейки инверторараоотают одновременно с поочередным включением тиристоров 15 и 16 всех трех ячеек11 - 13. В этом случае через нагрузку протекает утроенный ток с частотой, определяемой30 частотой работы тиристоров.Простота схемы, отсутствие высокочастотного разделительного трансформатора, возможность питания от источников повышенного напряжения позволяют на серийно выпускаемых35 тиристорах создавать мощные тиристорныепреобразователи повышенной и ультразвуковой частоты.Предлагаемый инвертор может найти широкое применение в металлообрабатывающей40 промышленности для термообработки, сварки,пайки и других технологических процессов.Предмет изобретения45Автономный инвертор, питающий однофазную нагрузку и содержащий конденсаторы,дроссели и тиристорные ячейки, соединенныев цепочку, подключенную к положительному50 и отрицательному полюсам источника питания, отличающийся тем, что, с целью упрощения и увеличения диапазона напряжений источника питания, конденсаторы соединены взвезду и подключены через дроссели к точкам55 соединения тиристоров ячеек, а однофазнаянагрузка подключена к общей точке звездыконденсаторов и отрицательному полюсу источника питания,