Автономный последовательный инвертор

""ЛОЭЬЛГГЖА 1 тИ 6 1 ХН ЧЯ 6 :",.о п.те Ч ц САизоБРеениЯ Союз СоветскиМ Социалистических Республик(53)М. Кл. Н 02 М 7/515 с присоединением заявки М Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытнй(53) УДК 6 21, 314, .57 (0888) Дата опубликования описания 300580 М,М.Акодис, В.В.Шипицын, В,И.Лузгин, В.В,Рудный,А.А.Новиков, А.А,Рухман, В.А.Самородов и Л.Г.Гаев(72 Авторы изобретения Уральский ордена Трудового Красного Знамениполитехнический институт им. С.М,Кирова(54) АВТОНОМНЫЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР ФИзобретение относится к преобраэовательной технике, а именно к авто.номным последовательным инверторам,и может быть использовано, например,в установках для индукционного нагрева металлов.Известны автономные последовательные инверторы,Один иэ известных автономных послеОдовательных инверторов содержит двавентильных моста, причем нагрузкасвязана с мостами через фильтровыедроссели и конденсаторы 1).В другом иэ известных автономных последовательных инверторов дляограничения выходного напряженияприрезких колебаниях нагрузки используются дополнительные вентили (2)Наиболее близким по техническойсущности к данному изобретению является автономный последовательный инвертор, также содержащий два тиристорныхмоста, фильтровые дроссели и конденсаторы, связанные с выводами постоянно",25го тока мостов и с выходными вывода- .ми (3) .Целью настоящего изобретения явля-,теся ограничение напряжения на зле"ментах инвертора и улучшение спектрального состава кривой выходноготока. Поставленная цель достигаетсятем, что в автономный последовательный инвертор, содержащий два тиристорных моста, каждый из которых имееткоммутирующий конденсатор в диагонали переменного тока, и коммутирующие дроссели (включенные последовательно с каждым из.тиристоровмостов,причем выводы постоянного тока упомянутых мостов связаны с выходнымивыводами через фильтровые дроссели)две последовательные вспомогательныецепочки, образованные вспомогательнымикоммутирующими дросселями ивспомогательными фнльтровыми конденсаторами, первая из которых включенамежду первым выходным выводом и положительным выводом первого моста, авторая - между первым выходным выводом и отрицательным выводом второго моста, и два фиЛьтровых конденсатора, включенных между вторым выход-.ным выводом и соответственно положительным выводом второго моста иотрицательным выводом первого моста,введены дополнительные вентили, причемпервый вентиль включен между средней точкой первой вспомогательной це- .почки и положительным выводом второ 1го моста, второй - между средней точкой второй вспомогательной цепочкии отрицательйым выводом первого моста, третий - между первым выходнымвыводом и иоложительным выводом второго моста, а четвертый - между первым выходным выводом и отрицательным выводом первого моста. Последовательно с дополнительными вентилямимогут быть включены дополнительныедроссели. Для более эффективного Оограничения напряжения обмотки дросселей вспомогательных цепочек могут-быть выполнены с промежуточными выводами, причем промежуточный вывод обмотки дросселя первой цепочки подключен через дополнительно введенный вентиль к положительному выводупервого моста, а промежуточный выводобмотки дросселя второй цепочкик отрицательному выводу второго моста.20Кроме того, в инвертор могут бытьвведены дополнительные вентили, связывающие тиристоры мостов с соответствующими фильтровыми конденсаторами.25Принципиальная электрическая схемаприведена на чертеже, где 1-8 - тиристоры; 9-1 б - коммутирующие дроссели;17,18 - коммутирующие конденсаторы 119,20 - вспомогательные коммутирующие дроссели; 21,22 - вспомогательныефильтровые конденсаторы; 23,24фильтровые конденсаторы; 25-28фильтровые дроссели; 29-42 - дополнительные вентили 43-46 - дополниУ 35тельные дроссели; 47 - нагрузка.Инвертор работает следующим образом.При отпирании вентилей в 1-омтйкте, например тиристоров 1, 4, впервой части полупериода ток протекает по следующим контурам эа счетзапаса энергии в коммутирующем конденсаторе по контуру: 17, 4, 38, 47,19, 33, 9 (35), 1, 17 - до тех пор,пока напряжение на конденсаторе 417 не станет равным сумме напряжения на фильтровых конденсаторах 21и 24; за счет запаса энергии вфильтровых конденсаторах 21 и 24 поконтуру: 21, 9, 1, 17, 4, 12, 24, 47, 5019, 21,Во второй части полупериода 1-готакта, ког)(а напряжение на дросселе19 принимает полярность, укаэаннуюна чертеже, и превышает напряжениена фийьтровом конденсаторе 23 отпи"11раетср вентиль 29, Дроссель 19 будет з аШунтирован контуром 29, 23, 4 7.Это приведет к тому, что энергия, запасенная в дросселе 19, будет израсходована на заряд конденсатора 23 и 60в нагрузке при протекании тока поконтуру: 19, 29, 23, 47, 19, Энергия, запасенная в дросселях 9, 12,будет израсходована на переэарядконденсатора 17 и в нагрузке 47 по; контуру: 21, 9, 1, 17, 4, 12, 4, 47, 19, 21.Положительный эффект от дополнительных диодов заключается в том, что в первой части полупериода ток частично протекает помимо источника питания (фильтровых конденсаторов 21, 24), что уменьшает запас электромагнитной энергии в коммутирующих дросселях, а это уменьшает перезаряд коммутирующих конденсаторов; кроме того, при снижении напряжения на коммутирующих конденсаторах уменьшается длительность тока в контуре шунтирования коммутирующих дросселейво второй части, полупериода (например, в контуре: 19, 29, 23, 47, 19),что уменьшает содержание высшихгармоник в токе нагрузки.Таким образом, сброс избыточнойреактивной энергии с коммутирующегоконтуРа осуществляется не тольково второй половине полупериода импульса тока, но и в его первой половине, причем и первыйи второй видсброса энергии осуществляется токомв одну и ту же сторону через нагрузкупо отношению к направлению основногоимпульса тока. Это позволяет исключить чрезмерное затягивание тока при-". сбросе энергии во второй половине полупериода импульса тока и тем самым приблизить форму выходного тока к синусоидальной, что в конечном итоге позволяет повысить КПД преобразователя.Во 11-ом такте отпираютс я вен тили 5,8;в 111-ем - вентили 2,3; в 1 Ч-ом такте - вентили б, 7. При, этом процессы коммутации аналогичны описанным в 1-ом такте.Формула изобретенияАвтономный последовательный инвертор, содержащий два тиристорных моста, каждый из которых имеет коммутирующий конденсатор в диагоналипеременного тока, и коммутирующиедроссели, включенные последовательнос каждым из тиристоров мостов, выводы постоянного тока упомянутых мостов связаны с входными выводами через фильтровые дроссели, также две последовательные вспомогательные цепочки,образованные вспомогательными коммутирующими дросселями и вспомогательными фильтровыми конденсаторами, перваяиз которых включена между первым выходным выводом и положительным выводом первого моста, а вторая в . между первым выходным выводом и отрицательным выводом второго моста, и два фильтровых конденсатора, включенныхмежду вторым выводом и соответственноположительным выводом второго моста и отрицательным выводом первого моста, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения гармоническо738074 Составитель А,СытинТехред М,Петко.КорректсБ а В.Левято ед Подписноекомитета СССРи открытийская наб., д. 4/5 34 Тираж 783 ЦНИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж, РаушЗаказ Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул, Проектн го состава кривой выходного тока иограничения напряжения на элементахпри изменении нагрузки, в него введены дополнительные вентили, причемпервый венгиль включен между среднейточкой первой вспомогательной цепочкии положительным выводом второго моста,второй - между средней точкой второйвспомогательной цепочки и отрицательным выводом первого моста, третиймежду первым выходным выводом и положительным выводом второго моста, ачетвертый - между первым выходным выводом и отрицательным выводом первогомоста.2. Инвертор по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в него введеныдополнительные дроссели, включенныепоследовательно с каждым иэ дополнительных вентилей,3, Инвертор по пп. 1 и 2,о т л ич а ю щ и й с я тем, что обмоткидросселей вспомогательных цепочеквыполнены с промежуточными выводами,причем промежуточный вывод обмоткидросселя. первой цепочки подключен" через дополнительно введенный вентиль к положительному выводу первогомоста, а промежуточный вывод обмотки дросселя второй цепочки - к отрицательному выводу второго моста,4, Инвертор по пп.1 - 3, о т л ич а ю щ и й с я тем, что в неговведены дополнительные вентили, связывающие аноды тиристоров первогомоста со средней точкой первойвспомогательной цепочки, катодытиристоров первого моста и анодытиристоров второго моста - со вторы ми выводами, а катоды тиристороввторого моста - со средней точкойвторой вспомогательной цепочки.15 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР 70 9486439, кл. Н 02 М 7/537, 10.09,71.2Авторское свидетельство СССР У 441634, кл. Н 02 М 7/52, 07,12.713, Авторское свидетельство СССР